Как работает резистор: что это такое, устройство, принцип работы, виды

Принцип работы резистора, что такое резистор и как он работает

Что такое резистор? Это элемент электрической сети, который ограничивает ток. Резистор — английское слово. В переводе на русский означает сопротивление.

Обозначение резистора на схеме

На рисунке показано простейшее обозначение резистора на электрической схеме. Справа в углу показаны реальные резисторы. Как видим, схематичное изображение сопротивления похоже на его реальную форму.

Изучение электротехники, радиодела начинается с закона Ома для участка цепи:

I = U/R, где

I – сила тока,

U – Напряжение,

R – Сопротивление.

Если по резистору течет ток силой 1 А, а напряжение на его концах равно 1 В, то говорят, что сопротивление равно 1 Ом.

Закон Ома для участка цепи

В нижней формуле на рисунке показана зависимость сопротивления от удельного сопротивления — ρ, физических размеров резистора (L- протяженность в см, S – площадь поперечного сечения в см2). Как видим, чем длиннее проводник (резистор), тем больше его сопротивление. Чем больше S, тем меньше R. Надо отметить, что любой проводник имеет сопротивление.

Виды резисторов

Резисторы бывают трех видов:

1. Постоянные – величина сопротивления у которых не меняется. Надо отметить, что небольшие изменения все-таки происходят из-за изменения температуры. Но эти изменения не существенны, так как не влияют на работу цепи.
2. Переменные – их сопротивление меняется в определенных пределах. Например, реостаты. Когда мы вращаем ручку радиоприемника для изменения звука или перемещаем ползунок, мы меняем сопротивление цепи.
3. Подстроечные — меняют величину при помощи винта. Делается это редко, для получения нужных параметров цепи.

Принцип работы резистора простым языком

Все электронные приборы состоят из радиодеталей, которые делятся на два больших типа: активные и пассивные.

Активные усиливают электрические сигналы. Слабый сигнал на входе управляет мощным на выходе. В этом случае коэффициент усиления больше единицы.

Резистор относится к пассивному типу деталей, у которого коэффициент усиления меньше единицы.

В советское время резисторы именовали сопротивлениями. В наши дни эти детали называют резисторами. Сделано это потому, что все детали, применяемые в электронике, обладают сопротивлением. Чтобы не путаться, активные сопротивления назвали резисторами.

Все проводники имеют сопротивление, которое считается вредным, так как это приводит к нагреву элемента по которому течет ток.

К тому же теряется электрическая мощность. Сопротивление резистора является полезным. Он нагревается и выделяет тепло. На этом принципе работают нагревательные печки и лампы, применяемые в быту.

Принцип работы переменного резистора

Схема потенциометра

Поворотом ручки меняется длина резистора, и как результат сила тока. На рисунке показан переменный резистор с тремя выводами – потенциометр. Сопротивление между концами 1 и 3 меняется от 0 до максимума, в зависимости от положения ручки. Такая же картина между концами 2 и 3, но наоборот. То есть если сопротивление 1 – 3 растет, 2 – 3 уменьшается. Когда переменный резистор имеет два конца – имеем реостат.

На рисунке показан поворотный переменный резистор. Бывают также ползунковые, где движок перемещается по прямой. Поворотом ручки сопротивление меняется от нуля до максимума. Потенциометры широко применяются в аудиоаппаратуре.

Потенциометр

Потенциометры утапливают в цилиндрические и параллелепипедные корпуса. Внутри корпуса имеется резистивный элемент подковообразной формы. По оси детали выходит металлическая ручка, поворотом которой меняется положение токосъемника, который расположен на противоположном конце.

Пластина токосъемника надежно прижата к резистивному элементу, за счет упругой силы. Ее изготавливают из стали или из бронзы. Напряжение подается на крайние концы потенциометра. За счет вращения ручки, токосъемник скользит по резистивному элементу, меняя напряжение между крайними и средним концами.

На рисунке показан проволочный потенциометр, у которого резистивный слой изготовлен из проволоки. Провод с высоким сопротивлением наматывается на подковообразный каркас. Затем контактная поверхность кольца шлифуется и полируется. Это делается для обеспечения надежности соединения ползунка с проводящим слоем.

Изготавливают также непроволочные потенциометры. В них резистивный слой нанесен на кольцеобразную или прямоугольную основу из изоляционного материала.

Принцип работы подстроечного резистора

После монтажа деталей электронного прибора, обычно его характеристики отличаются от номинальных. Для доводки показателей прибора применяют подстроечные резисторы. В принципе это те же переменные резисторы, но выделенные в отдельную группу, потому что конструктивно отличаются от переменных резисторов. У них нет ручек, вращая которые изменяются. Вместо них отверстия под отвертку шлицевую или прямую.

Подстроечный резистор с крестовиковым шлицом

В процессе работы прибора, через некоторое время, его параметры меняются. Для привидения их к номиналу применяют подстроечные резисторы.

По типу перемещения ползунка бывают подстроечные резисторы с перемещением по прямой и с перемещением по окружности.

Для точной настройки параметров электронного прибора используют подстроечные резисторы с большим числом оборотов. В них изменение сопротивления от минимума до максимума осуществляется за несколько оборотов или даже за десятки оборотов подстроечного вала. В этих резисторах перемещение контакта происходит при помощи червячной передачи.

Принцип работы резистора печки автомобиля

Схема отопителя автомобиля

У обычной ВАЗовской печки четыре скорости. Как видим из рисунка скорость вращения мотора печки зависит от резисторов. Переключатель резисторов является переключателем скоростей отопителя. Для того, чтобы воздух, поступаемый в салон из печки был бы теплым, двигатель должен быть прогрет. Часто водители включают печку для охлаждения двигателя, в случае его перегрева.

Если не нужно нагревать салон автомобиля (в теплое время), то воздух нагнетается в салон напрямую, минуя радиатор печки, через фильтр отопителя. Для этого есть специальная заслонка, которая переключается из салона автомобиля водителем.

Зная схему подключения резистора печки, можно легко заменить это сопротивление, в случае выхода его из строя. Сделать это можно самостоятельно, а не платить большие деньги в автосервисе.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 6 чел.
Средний рейтинг: 4.5 из 5.

Что такое резистор вентилятора? | Mediasat

Резистор двигателя вентилятора – это электрический компонент, часть системы обогрева и кондиционирования воздуха в автомобиле. Он отвечает за регулирование скорости мотора вентилятора в нагнетателе.

Резисторы вентилятора – это резисторы, которые используются для контроля скорости вращения вентилятора в автомобильном нагнетателе. Скорость вращения вентилятора можно изменять, регулируя сопротивление резистора при помощи механического рычажка, либо электронным способом – через систему кондиционирования воздуха.

Изменение сопротивления влияет на силу тока в электрической цепи двигателя, что, в свою очередь, регулирует скорость вращения вентилятора в нагнетателе. Резисторы вентилятора представляют собой механические компоненты, поэтому они подвержены износу, что и является причиной большинства неисправностей в системе обогрева автомобиля. Большой каталог запчастей к автомобильным системам отопления и вентиляции представлен на https://euromotors.com.ua/category/otoplenie-i-ventilyaciya/ – интернет-магазине, специализирующемся на продаже и поставке качественных и оригинальных б/у запчастей для автомобилей европейского, японского и корейского производств. А в этой статье мы детально остановимся на механических резисторах вентилятора, их конструкции и способах устранения неисправностей.

Конструкция

Один контакт вентилятора нагнетателя подключен напрямую к отрицательной клемме (также называемой «землёй») аккумуляторной батареи, а второй контакт подключается к плюсовой клемме аккумулятора через резистор. Резистор подключается последовательно с электровентилятором. Это значит, что сила тока, проходящего через двигатель вентилятора, и, соответственно, скорость последнего регулируются при помощи резистора. Используя переключатель, автомобилист устанавливает необходимую ему скорость вращения вентилятора, включая в цепь тот или иной резистор из блока (каждый из резисторов имеет своё сопротивление). В системе управления есть также ещё две дополнительные опции – одна из них выключает вентилятор вообще, а вторая – устанавливает максимальную скорость вращения вентилятора. При отключении вентилятора его двигатель просто отключается от питания. При выборе максимальной скорости вращения электрический ток поступает в двигатель электровентилятора напрямую от аккумулятора, минуя блок резисторов, что означает максимальную силу тока. Чем ниже сопротивление резистора – тем выше сила тока, поступающего в двигатель вентилятора, и тем быстрее он вращается.

Устранение неисправностей

Каждый из резисторов внутри блока как правило представляет собой проволочную катушку, и, соответственно, он может выйти из строя из-за перегорания этой самой проволоки в процессе использования, либо из-за механических вибраций или ударов, которые характерны для автотранспорта. Если резистор нагнетателя неисправен – вентилятор обычно работает лишь на одной скорости, как правило – на максимальной. Впрочем, иногда неисправность касается лишь отдельных скоростей вращения, и остальные могут включаться нормально.

Определение причины неисправности

При диагностике двигателя вентилятора нагнетателя необходимо проделать следующие действия.

Если двигатель нагнетателя автомобиля не работает вообще, необходимо выполнить проверку нескольких компонентов системы:

• Используя мультиметр, проверьте предохранитель на наличие напряжения на обоих концах. Если на одном конце напряжение есть, а на втором оно отсутствует – предохранитель необходимо заменить.
• Проверьте реле вентилятора, если таковое установлено в автомобиле. Проверить реле можно, приложив к нему сверху палец, а затем включив и выключив вентилятор. Если в реле произойдёт щелчок – значит, скорее всего, оно работает правильно.
• Проверьте наличие питания на клеммах самого вентилятора: напряжение на клеммах после включения вентилятора должно составлять +12 В. Для проверки переключите мультиметр в режим измерения напряжения и убедитесь в том, что разница напряжения между его клеммами равна 12 вольтам. Если напряжение на клеммах отсутствует – возможно, имеется повреждение проводки. Устранение данной неисправности лучше всего поручить автоэлектрику из сертифицированного центра техобслуживания автомобилей. Если же на клеммах вентилятора напряжение присутствует – возможно, неисправен сам вентилятор.

Если вентилятор работает на одних скоростях, но при этом не работает на других скоростях, это говорит о том, что резистор неисправен и требует замены:

• Найдите резистор и отключите его от электрической цепи. Узнать о том, где именно размещается резистор, можно, заглянув в руководство по ремонту автомобилей интересующей вас марки и модели. Очень часто резисторы устанавливаются рядом с двигателем вентилятора, за приборной панелью или чуть ниже её, в районе пространства для ног пассажира и т.д.
• Очень часто бывает так, что, отсоединив резистор и внимательно осмотрев его, по внешнему виду можно безошибочно установить, что он перегорел. Перегоревший резистор необходимо заменить на аналогичный новый от производителя вашего автомобиля.
• Если внешне резистор выглядит нормально, необходимо измерить сопротивление каждого отдельного резистора в блоке. Все резисторы подключены к одной общей точке. Переключите мультиметр в режим измерения сопротивления, подключите один его щуп к общей точке, а другой щуп используйте для измерения сопротивлений в других точках. Если в каком-либо месте мультиметр показывает разрыв цепи (бесконечное сопротивление), то резистор вентилятора необходимо заменить.

Предупреждение: в процессе нормальной работы резистор вентилятора сильно нагревается, поэтому необходимо соблюдать осторожность, дабы избежать ожогов и других травм.

Что такое резистор и для чего он предназначен | Энергофиксик

Пожалуй, самым используемым элементом в электронике является резистор или как его еще именуют по-простому – сопротивление. Если вы посмотрите на абсолютно любую схему, вы найдете не одно сопротивление. А как работает резистор и из чего он состоит, об этом и поговорим в данной статье.

Содержание

Определение и обозначение по ГОСТу

Существующие разновидности

Как работает резистор

Главные характеристики

Область применения

Заключение

Определение и обозначение по ГОСТу

Итак, для начала давайте дадим определение нашему с вами элементу. Резистор (от латинского «resisto») дословно переводится как «сопротивляюсь». Даже из названия становится ясна основная задача данного элемента – оказывать сопротивление протекающему через элемент электрическому току.

Сопротивление относится к классу пассивных элементов, то есть оно способно лишь ограничивать проходящий ток и напряжение. Условное обозначение согласно ГОСТ 2.728-74 представлено на рисунке ниже:

yandex.ru

yandex.ru

Существующие разновидности

Классификация резисторов осуществляется сразу по нескольким параметрам, так, например, по способу монтажа различают следующие модификации:

1. Выводные. Это классический и распространенный вариант используется для монтажа сквозь печатную плату. Такое исполнение резисторов до сих пор используется в простых схемах, где использование SMD компонентов нецелесообразно или невозможно.

2. SMD. У данных сопротивлений нет привычных «ножек». Такие элементы созданы для монтажа автоматизированными системами, что значительно ускоряет и упрощает производство.

По технологии изготовления резисторы бывают следующие:

1. Проволочные. В данных резисторах в роли резистивного элемента выступает намотанная на сердечник проволока и для того, чтобы снизить паразитную индуктивность, используется бифилярная намотка. В таких сопротивлениях используется проволока с низким удельным сопротивлением и температурным коэффициентом.

2. Металлопленочные и композитные. В данных элементах в роли резистивных элементов выступают пленки из специализированных сплавов.

В основном используются следующие материалы

Причем SMD элементы или чип — резисторы выпускаются тонкопленочными или толстопленочными и в роли резистивного материала применяется

Конструктивно резисторы различаются на:

1. Постоянные. Величина сопротивления в таком сопротивлении задана при производстве и не изменяется.

2. Переменные. Это так называемые подстроечные резисторы и потенциометры. У таких изделий присутствует орган управления, с помощью которого можно изменять сопротивление.

yandex.ru

yandex.ru

3. Нелинейные. У таких сопротивлений элемент изменяется в зависимости от воздействующих на изделие факторов, например, под воздействием температуры, света, напряжения и т.д.

Так же существуют резисторы специального назначения: высокоомные, высокочастотные, прецизионные (изделия с крайне высоким классом точности).

Как работает резистор

Как вы поняли основная цель резистора — это ограничение проходящего через него электрического тока. И в этом случае работает закон Ома:

U = I*R

Для простоты понимания принципа работы резистора давайте представим себе самый обычный гибкий водяной шланг, через который течет вода под напором, а теперь положите на шланг кирпич. 2*R

Именно потому что происходит рассеивание мощности на резисторе очень важно правильно выбирать такие сопротивления, которые будут стабильно работать при длительном нахождении изделия под нагрузкой.

Примечание. Резисторы выбираются с запасом по мощности в 20% -30 %.

Главные характеристики

Главными характеристиками абсолютно любого резистора являются следующие три величины:

1. Сопротивление

2. Максимальная рассеиваемая мощность.

3. Класс точности или допуск. От данного параметра зависит насколько реальные параметры изделия могут отличаться от заявленных паспортных данных.

Область применения

Итак, вы уже знаете, что резистор выполняет функцию ограничения тока в цепи. Самым простым примером такого ограничения является схема подключения обычного светодиода. Причем величина ограничивающего сопротивления в этом случае вычисляется по формуле:

yandex.ru

yandex.ru

Так же резистор может выступать в роли делителя напряжения. Выходное напряжение рассчитывается по следующей формуле:

yandex.ru

yandex.ru

Еще с помощью резистора можно задать ток транзистору, что по факту является таким же ограничителем:

yandex.ru

yandex.ru

Заключение

Это лишь малая толика информации о казалось бы таком простом и одновременно сложном элементе как резистор. Если Вы хотите узнать больше, то всегда можете подписаться на канал или найти интересующую вас информацию в специализированной литературе.

Спасибо за ваше внимание!

Резистор

Резистор – пассивный элемент электрической цепи главное свойство которого – сопротивление.  В идеале резистор обладает линейной вольт — амперной характеристикой, а его полное сопротивление равно активному. Но это в идеале, на практике же существуют различные паразитные емкости и индуктивности, которые нарушают линейный характер резистора.

Основные характеристики

Номинальное сопротивление резисторов указывают на их корпусе в виде цветных полос или чисел.

Чтобы расшифровать штриховку в виде полос, нужно расположить резистор так чтобы все полосы были ближе к левому краю, или только широкая полоса была слева. В этой статье мы не будем рассказывать, как сделать расшифровку вручную, вместо этого мы предоставим программу, которая сама выполнит расчет.

Сопротивление это не единственная характеристика резистора, он также обладает такими параметрами как предельное рабочее напряжение, температурный коэффициент сопротивления и номинальная мощность.

Предельное рабочее напряжение – максимальное напряжение, при котором резистор работает стабильно.

Температурный коэффициент сопротивления показывает, как изменяется сопротивление резистора при изменении температуры окружающей среды на 1. Этот коэффициент зависит от материала, из которого резистор изготовлен, если с увеличением температуры сопротивление возрастает, то ТКС положительный, если уменьшается, то ТКС отрицательный.

Номинальная мощность – это мощность рассеяния, создаваемая протекающим через резистор током, при которой он может работать длительное время, не выходя из строя. В основном применяют резисторы мощностью от 0,05 Вт до 2 Вт.

Виды резисторов

Различают два вида резисторов: постоянные и переменные (подстроечные).

Постоянные резисторы делятся на проволочные и непроволочные. Проволочные резисторы представляют из себя стержень на который намотана проволока из металла с высоким удельным сопротивлением. Непроволочные резисторы бывают углеродистые, металлизированные, лакированные эмалью, теплостойкие и другие.

Регулируемые резисторы это радиоэлементы, сопротивление которых можно изменить от нуля до номинальной величины. Они также бывают проволочными и непроволочными.

Резистор, сопротивление которого можно изменить называется реостатом (потенциометром). Обычно реостат это стержень на который намотана проволока, сопротивление изменяется благодаря ползунку, который перемещается вдоль стержня.

 

Также существуют полупроводниковые резисторы. Принцип действия таких резисторов основан на свойствах полупроводников, изменять свое сопротивление под воздействием внешней среды.

Терморезисторы – это полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от температуры. ТКС таких резисторов отрицательный, это значит, что при увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается. Терморезисторы у которых сопротивление увеличивается с увеличением температуры (то есть положительным ТКС) называются позисторами. 

Варисторами называются полупроводниковые резисторы, сопротивление которых уменьшается при увеличении приложенного напряжения. В основном варисторы применяются для защиты от перенапряжений контактов и для стабилизации и регулирования электрических величин. 

Фоторезистор – это полупроводниковый резистор, сопротивление которого меняется от светового или проникающего электромагнитного поля. В основном используются фоторезисторы с положительным фотоэффектом, при попадании электромагнитных волн на их поверхность, сопротивление уменьшается. Фоторезисторы применяются в фотореле, счетчиках, датчиках и т. д.

Рекомендуем к прочтению — делитель напряжения

 

Просмотров:

Из чего состоит резистор и принцип его работы в электрической цепи

Чайники, лампы накаливания, электрооборудование машины и многие другие электроприборы содержат резисторы. Они настолько видоизменились, что без знания отличительных признаков их порой трудно определить. В справочниках дается определение: резистор — это элемент с заданным постоянным или переменным сопротивлением. На практике — это множество элементов, которые используются в самых неожиданных конструкциях. Чтобы понять из чего состоит резистор, необходимо узнать, из какого материала он изготавливается.

Устройство резистора изнутри

Самый простой резистор — это реостат. На каркас наматывается проволока с большим сопротивлением и подключается к источнику питания. Исходя из этого можно сделать вывод: первое требование для этого элемента — высокоомный проводник. Для производства этого элемента используют:

• проволоку;
• металлическую пленку, металлическую фольгу;
• композитный материал;
• полупроводник.

Проволочные сопротивления просты в изготовлении, способны рассеивать максимальную мощность, но имеют существенный недостаток: у них самая большая индуктивность. Диаметр проволоки колеблется от нескольких микрон до нескольких миллиметров.

Металлическую фольгу из высокоомного материала наматывают на каркас. При необходимости увеличить сопротивление ее разрезают на дорожку, тем самым увеличивая длину, и соответственно, сопротивление. Металлопленочный резистор получают напылением металла на основу.

В качестве композитного материала используют графит с органическими или неорганическими добавками. Резистор может полностью состоять из такого материала или из дорожки, на которую нанесен этот материал.

С началом производства микросхем появились новые резисторы, которые называются интегральные. Производство выполняется на молекулярном уровне. На высоколегированный полупроводник напыляют тонкий слой высокоомного металла, что и выполняет функцию резистора.

Разделение по видам

Поскольку сопротивление — одна из самых используемых форм деталей, то и применение его очень разнообразно. В зависимости от назначения резистора его можно разделить на три категории:

• постоянные;
• подстроечные;
• регулирующие.

Первая категория — постоянные резисторы — имеют заданное сопротивление и больше остальных используются в электрических схемах. Тем не менее сопротивление все равно зависит от внешних факторов. По этому признаку их квалифицируют на следующие виды:

• линейные;
• нелинейные.

Линейные названы так, потому что их сопротивление меняется плавно, то есть линейно, в зависимости от внешнего влияния. У нелинейных такой плавности нет. Например, если измерить сопротивление лампы накаливания в холодном состоянии, то оно будет одно, а в горячем — совсем другое, причем в 10—15 раз больше.

Если существует такое многообразие, то возникает закономерный вопрос — как понять где резистор? На самом деле резистор может выглядеть как круг, трубка или квадрат. Они выпускаются различных форм, размеров, окрасок. Порой чтобы определить, что это резистор, необходимо посмотреть электрическую принципиальную схему.

Вторая категория — подстроечные. Имеют регулирующий механизм, который плавно меняет сопротивление. Используется для точной настройки аппаратуры.

Следующая категория — регулировочные. Название здесь говорит само за себя. Они предназначены для регулировок, а значит, должны менять свое сопротивление. В отличие от постоянных, у которых два вывода, у этих имеется три вывода. Два из них подключаются к самому резистору, а третий — к подвижному контакту, который соединен с вращающимся элементом. Если подключить питание к двум выводам, то на подвижном контакте будет другое напряжение, которое будет отличаться от напряжения на выводах этого элемента.

Если подключить регулировочный (переменный) резистор последовательно с батарейкой, соединить лампочку одним выводом с минусовой клеммой батарейки, а другой с выводом подвижного контакта, то при вращении рукоятки переменного резистора будет заметно, как меняется яркость лампочки. Почему такое происходит можно понять, если разобраться что делает резистор.

Использование в электрической схеме

Яркость лампочки зависит от тока, протекающего по нити накаливания — чем больше ток, тем ярче горит лампочка. По закону Ома ток можно высчитать разделив напряжение на сопротивление, значит, чем меньше сопротивление, тем больше ток. На практике работать это будет следующим образом.

Допустим, лампочка рассчитана на напряжение в 9 В, имеет сопротивление 70 Ом (в рабочем, горячем состоянии), батарея на 9 в и переменное сопротивление 100 Ом. Для нормальной работы ток, проходящий через лампочку, должен быть примерно 0,13 А (напряжение батареи 9 В делится на сопротивление лампочки 70 Ом). В эту цепь последовательно подсоединяется переменный резистор в 100 Ом, ток цепи составит примерно 0,05 А (напряжение батареи 9 В делится на общее сопротивление 170 Ом), — это примерно треть от требуемого тока и лампочка, следовательно, не будет гореть.

В этом случае резистор помогает плавно гасить свет. Подобный принцип используется, например, в кинотеатрах. Если батарея на 9 В, а лампочка рассчитана на 2,5 В, то для ее нормальной работы необходим делитель или гаситель напряжения. В чем суть? В цепи необходимо создать нормальный для лампочки ток.

Если используется гаситель, то к источнику тока последовательно подключаются 2 или более резистора и лампочка. Общее сопротивление выбирается с таким расчетом, чтобы ток, протекающий по цепи, соответствовал номинальному току лампочки. Допустим, имеются: источник постоянного тока 9 В, лампочка напряжением 2,5 В и номинальным током 0,12 А.

Рассчитывается сопротивление лампочки, для этого напряжение делится на ток и получается примерно 20,8 Ом. Чтобы по цепи шел ток в 0,12 А, рассчитывается общее сопротивление: 9 В делённое на 0,12 А дает 75 Ом. Вычитается сопротивление лампочки и получится 54,2 Ом — такое сопротивление необходимо добавить к лампочке.

Если используется делитель, то тогда берутся два и более резистора и подключаются последовательно источнику питания. Параллельно какой-то части делителя подключается нагрузка, получается схема со смешанным подключением: источник — часть делителя — параллельно подключенные часть делителя и нагрузка — источник тока. Это только один вариант, на самом деле схем подключения множество, но всегда идет смешанное подключение.

Далее делается расчет нужного сопротивления. При параллельном подключении ток идет по двум цепям, значит, на нагрузке его будет меньше (подключенный последовательно резистор ограничивает ток). Для нормальной работы нагрузки высчитываются все токи, проходящие по делителю, а затем подбирается ограничивающий.

При последовательном подключении, чтобы отключить лампочку — нужно отключить питание, а при использовании делителя достаточно отключить цепь лампочки. Если необходимо к источнику подключить несколько нагрузок с разным напряжением, то без делителя (его еще называют делитель напряжения) не обойтись.

Области применения

Кроме своего обычного назначения — оказывать влияние на ток и напряжение, резисторы при использовании различных материалов приобретают совершенно другие свойства и название. Зачем они нужны, видно из следующего списка:

• зависит от напряжения, — это варистор;
• от температуры — терморезистор, термистор;
• от освещенности — фоторезистор;
• от деформации — тензорезистор;
• от действия магнитного поля — магниторезистор;
• разрабатывается новый, называется мемристор, сопротивление зависит от количества, проходящего через него заряда.

Варисторы чаще всего используют в качестве защиты от перенапряжения. В виде датчиков температуры используют терморезисторы. Если необходимо автоматизировать включение уличного освещения, то без фоторезистора это будет сделать сложно. Остальные указанные приборы используются в узкой специализации.

Обозначение на схеме

На электрической принципиальной схеме все резисторы обозначаются прямоугольником. Рядом ставится буква R и число, указывающее сопротивление. Если это постоянный, то внутри прямоугольника могут стоять римские цифры, соответствующие мощности этого элемента в ваттах. При мощности менее 1 Вт применяются следующие условные обозначения:

• одна продольная линия внутри прямоугольника указывает на мощность в 0,5 Вт;
• одна косая линия говорит о мощности в 0,25 Вт;
• две косых — 0,125 Вт;
• три косых — 0,05 Вт.

Для того чтобы можно было отличать один прибор от другого, например, варистор от термистора также используются условные обозначения:

• постоянный резистор обозначается только прямоугольником;
• регулировочный — стрелка перечеркивает прямоугольник, центральный вывод подключается к одному из выводов резистора;
• переменный — к прямоугольнику сверху под прямым углом подходит стрелка, к ней подключаются другие приборы;
• подстроечный — на прямоугольник сверху ложится буква «т», к этому выводу подключаются другие приборы;
• подстроечный, как реостат, центральный вывод соединен с одним из выводов прибора — прямоугольник перечеркивает косая буква «т»;
• термистор (терморезистор) — на прямоугольник под наклоном ложится хоккейная клюшка;
• варистор — обозначается как термистор, но над рабочей поверхностью клюшки ставится буква U;
• фоторезистор — сверху к прямоугольнику подходят две наклонные стрелки.

Виды маркировок

На больших постоянных резисторах в сокращенной форме пишутся мощность, сопротивление и допуск (на сколько процентов может отклоняться указанная величина). Детали малого размера имеют цветовую, буквенную или цифровую маркировку, причем буквы и цифры могут дополнять друг друга. Каждый производитель сам выбирает способ маркировки.

Работа резистора в цепи электрического тока

Подробности

Категория: Начинающим

Резистор – это структурный (пассивный) элемент электрических цепей, функциональным значением служит создание сопротивления электрическому току для регулировки напряжения и тока. В устройствах радиоэлектроники наличие резисторов составляет более 50% всех элементов. Иногда их применяют для измерений температуры или сопротивления, а также в качестве нагревательного элемента.

Резисторы это элементы электронной аппаратуры и вполне могут применяться как составные части либо дискретные компоненты интегральных микросхем. Все выпускаемые резисторы отличаются между собой по величине сопротивлений, допустимым отклонениям от номинального значения сопротивления. Параметры указываются непосредственно на корпусе, иногда в виде нескольких цветных полосок. Размер элемента часто зависит от его мощности.

Работа резистора основана на создании дополнительного сопротивления потоку электронов в кристаллическое решетке металла с высоким сопротивлением.

Сопротивление резисторов

Определяются размером и физическими свойствами их токопроводящей части. В зависимости от материалов, из которых состоит токопроводящая часть, резисторы могут быть разделены на полупроводниковые, металлические, жидкостные, углеродистые и керамические типы.

По конструктивному исполнению токопроводящая часть резисторов может быть из пластины, ленты, проволоки или в виде пленки. Для защиты от пыли, механических воздействий или пыли она покрывается стеклоэмалью, которая может служить и изоляцией между отдельных витков токопроводящей части. Существуют резисторы, как с переменным сопротивлением, так и с постоянным. Величина переменного сопротивления может изменяться путем перемещений реостата, либо из-за нелинейной зависимости между напряжением и током.

Сопротивление проволочных и металлических резисторов иногда может зависеть и от температуры. При этом зависимость от температуры является практически линейная. Даже идеальный резистор при высоких температурах способен становиться источником шума. Каждый резистор имеет свою мощность, по сути это та работа резистора которую он совершает за единицу времени.

• < Назад
• Вперёд >

Добавить комментарий

Что такое резистор и зачем он нужен. Часть 1

Приветствую, друзья!

Сегодня мы познакомимся ещё с одним «кирпичиком» электроники — резистором.

Мы не будем рассматривать все многообразие современных резисторов, но ознакомимся с принципом их действия.

И дадим кое-какие практические рекомендации применительно к компьютерам и периферийным устройствам.

Но сначала немного теории «на пальцах».

Проводники, полупроводники и диэлектрики

С точки зрения прохождения электрического тока (движения заряженных частиц) все вещества можно условно разделить на три большие группы — проводники, полупроводники и диэлектрики.

Проводники — это вещества, которые, в первом приближении, хорошо проводят ток, полупроводники — это вещества, которые плохо проводят ток, диэлектрики — не проводят ток вообще. Класс вещества определяется степенью сопротивление электрическому току.

Степень сопротивления вещества определяется строением его молекул и наличием различного количества свободных заряженных частиц.

Меньше всего сопротивляются прохождению электрического тока проводники, больше всего —  диэлектрики.

Большинство металлов и их сплавов являются проводниками.

Проводники используются для доставки электрической энергию от генератора к потребителю.

Чтобы энергия доходила без больших потерь, необходимо, чтобы проводники (провода и кабели) обладали низким сопротивлением. Лучшими проводниками являются серебро, медь и алюминий.

Полупроводники в чистом виде плохо проводят электрический ток.

Но при добавлении определенных веществ в них появляется избыток заряженных частиц того или иного знака (p – положительно заряженных частиц и n – отрицательно заряженных).

При соединении двух полупроводников  различного знака получается такая фундаментальная вещь как p-n переход.

P-n переход является основой большинства полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов и т.п.)

В компьютере присутствуют и проводники, и полупроводники, и диэлектрики.

Так, например, материнская плата вашего компьютера сделана из диэлектрического материала (стеклотекстолита), на поверхности которого расположены медные проводники, к которым припаяны различные детали.

Процессор вашего компьютера содержит в себе несколько миллионов полупроводниковых транзисторов.

Кроме того, на плате полно отдельных (дискретных) диодов, транзисторов, конденсаторов и резисторов.

Что такое резистор

Резистор — это электронная деталь (условно относящаяся к классу проводников), обладающая сопротивление электрическому току.

В электронной технике очень часто надо внести в электрическую цепь не просто сопротивление, но сопротивление определенной величины.

Чем больше сопротивление электрической цепи, тем меньше соответствии с законом Ома ток в ней  при том же напряжении:

I = U/R, где I – электрический ток, U – напряжение, R – сопротивление

Если ток представить в виде движения стада животных, то пастух будет представлять собой напряжение. Сопротивлением в этом случае будет выступать нрав животных. Стадо можно заставить двигаться быстрее (увеличить силу тока), если пастух начнет щелкать бичом (поднимется напряжение).

Ток (сила тока) измеряется в амперах, напряжение — в вольтах, сопротивление – в омах.

Все эти единицы названы в честь физиков Анри-Мари Ампера, Алессандро Вольты и Георга Ома.

Резисторы могут иметь сопротивление от долей Ома до десятков и сотен Мегом (миллионов Ом). Электрическая лампочка накаливания – это, по существу, также резистор, обладающий сопротивлением в несколько десятков или сотен Ом (в зависимости от мощности лампы).

Постоянные, переменные и подстрочные резисторы

Постоянный резистор — это деталь с двумя выводами, которая вносит в электрическую цепь постоянное сопротивление.

Постоянный резистор представляет собой стержень из диэлектрического материала (чаще всего из керамики) на поверхности которой нанесена токопроводящая пленка из углерода или металлического сплава.

На торцы стержня плотно насажены «чашечки», переходящие в проволочные выводы. Чем тоньше плёнка, тем больше сопротивление.

На поверхность стержня могут наноситься канавки, увеличивающие сопротивление. Резистор с небольшим значением сопротивления может представлять собой керамическое основание с намотанным на него тонким проводом.

Для защиты резистивного слоя сверху наносится слой компаунда или лака, поверх которого наносится буквенно-цифровая маркировка или маркировка в виде нескольких цветных колец.

Раньше выводы резисторов в большинстве случаев были медными. Теперь же часто основу этих выводов составляет железо (которое дешевле меди).

Очень часто возникает задача изменить вносимое в электрическую цепь сопротивление. Это задачу выполняют переменные или подстроечные резисторы, у которых три (или более) вывода.

Переменные резисторы отличаются тем, что токопроводящий слой на них нанесен виде подковы, к концам которой подключены два неподвижных вывода.

Третий вывод – подвижный — скользит по подкове, поэтому при перемещении его сопротивление между ним и крайними выводами меняется.

Положение подвижного вывода можно менять посредством соединенной с ним вращающейся рукоятки.

Подстроечный резистор отличается от переменного тем, что в нем труднее повернуть рукоятку.

Часто в рукоятке подстроечного резистора делают прорези под шлиц отвертки.

Иногда после регулировки электрической схемы рукоятку заливают компаундом или полиэтиленом —  чтобы невозможно было ее повернуть и сбить настройку.

Кстати, регулятор громкости в ваших настольных акустических системах – это переменный резистор.

SMD резисторы

Если посмотреть на материнскую плату компьютера, можно увидеть другое конструктивное исполнение резисторов (и других деталей тоже). Это SMD (Surface Mounted Device) исполнение, предназначенное для монтажа на поверхность платы.

Традиционный резистор с проволочными выводами монтируется «через отверстие» (through hole).

При этом SMD резисторы выглядят в виде «кирпичиков» различного размера без проволочных выводов. Выводами в этом случае является торцы кирпичика, покрытые припоем.

При использовании SMD компонентов увеличивается плотность монтажа, уменьшаются размеры изделий, и в плате не нужно сверлить сотни отверстий.

Кроме того, из-за отсутствия длинных проволочных выводов уменьшается паразитная емкость и индуктивность резистора, что улучшает характеристики устройства в целом.

Выбор необходимого типоразмера SMD осуществляется исходя из необходимой рассеиваемой мощности. Здесь действует та же физика: чем больше размер, тем большую мощность может рассеивать резистор. Типоразмеры SMD резисторов и рассеиваемая мощность приведены в таблице.

Конструктивно SMD резистор представляет собой кусочек из той же керамики в виде параллелепипеда с нанесенной на его поверхность резистивной пленкой. Толщина и состав резистивных пленок могут быть различными.

Условно SMD резисторы разделяют на толстопленочные (10-70 микрометров) и тонкопленочные (единицы микрометров и менее), которые различаются технологией производства. Резистивные пленки могут быть из нихрома, нитрида тантала, оксида свинца и других материалов. Точная подстройка номинала резистора осуществляется с помощью луча лазера.

Сверху резистивный слой защищен защитным слоем с нанесенной на нем маркировкой.

Существует SMD резисторы с нулевым сопротивлением, которые используется в качестве перемычек.

Тепловое действие электрического тока

При прохождении через проводник электрический ток оказывает тепловое действие — проводник нагревается. Степень нагрева определяется величиной тока и сопротивлением в соответствии с законом Джоуля-Ленца.

Q = I²*R*t, где Q – количество теплоты, I – сила тока, R – сопротивление, t — время

На этом принципе работают паяльники и всякого рода нагреватели.

Заканчивая первую часть статьи, отметим, что и «обычный» резистор в электронной схеме тоже в той или иной мере нагревается.

Через резисторы могут проходить различные токи, поэтому на них может рассеиваться различная мощность.

Тепловая мощность рассеивается в виде излучения. Интенсивность излучения определяется в том числе и площадью поверхности излучения.

Поэтому, чтобы рассеять бОльшую мощность, требуется бОльшая поверхность излучения, и, соответственно, бОльшие габариты резистора.

Как работают резисторы? Что внутри резистора?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 17 сентября 2020 г.

Когда вы впервые узнаете об электричестве, вы обнаружите, что материалы делятся на две основные категории, называемые проводниками и изоляторы. Проводники (например, металлы) пропускают электричество через их; изоляторы (например, пластмассы и дерево), как правило, этого не делают. Но нет ничего так просто, не так ли? Любое вещество будет вести электричество, если на него подать достаточно большое напряжение: даже воздух, который обычно является изолятором, внезапно становится проводником, когда в облаках накапливается мощное напряжение — вот что делает молния.Вместо того, чтобы говорить о проводниках и изоляторах, это часто яснее говорить о сопротивлении: легкость, с которой что-то позволит электричеству течь через него. У проводника низкое сопротивление, в то время как изолятор имеет гораздо более высокое сопротивление. Устройства под названием резисторы позволяют вводить точно контролируемые величины сопротивления в электрические цепи. Давайте подробнее разберемся, что они из себя представляют и как они работают!

Фото: четыре типичных резистора, установленных бок о бок в электронной схеме.Резистор работает, преобразуя электрическую энергию в тепло, которое рассеивается в воздухе.

Что такое сопротивление?

Электричество течет через материал, переносимый электронами, крошечные заряженные частицы внутри атомов. В широком смысле говоря, материалы, которые хорошо проводят электричество, — это те, которые позволяют электронам свободно течь. через них. В металлах, например, атомы заперты в прочная кристаллическая структура (немного похожа на металлическую подъемную раму в детская площадка). Хотя большинство электронов внутри этих атомов зафиксированные на месте, некоторые из них могут проходить сквозь конструкцию, унося с собой электричество.Поэтому металлы — хорошие проводники: металл относительно небольшое сопротивление протекающим через него электронам.

Анимация: Электроны должны проходить через материал, чтобы переносить через него электричество. Чем тяжелее электронам течь, тем больше сопротивление. Металлы обычно имеют низкое сопротивление потому что электроны могут легко проходить через них.

Пластмассы совсем другие. Хотя часто они твердые, у них нет того же кристаллическая структура.Их молекулы (которые обычно очень длинные повторяющиеся цепи, называемые полимерами), связаны между собой в такие способ, которым электроны внутри атомов полностью заняты. Там Короче говоря, нет свободных электронов, которые могут перемещаться в пластмассах. проводить электрический ток. Пластик — хорошие изоляторы: ставят до высокого сопротивления протекающим через них электронам.

Это все немного расплывчато для такого предмета, как электроника, которая требует точного контроля электрических токов. Вот почему мы определяем сопротивление, точнее, напряжение в вольтах, необходимое для через цепь протекает ток 1 ампер.Если требуется 500 вольт для сделать расход 1 ампер, сопротивление 500 Ом (написано 500 Ом). Ты можешь см. это соотношение, записанное в виде математического уравнения:

V = I × R

Это известно как закон Ома для немецкого языка. физик Георг Симон Ом (1789–1854).

Фото: Используя мультиметр, подобный этому, вы можете автоматически определить сопротивление электронного компонента; измеритель пропускает через компонент известный ток, измеряет напряжение на нем и использует закон Ома для расчета сопротивления.Хотя мультиметры достаточно точны, вы должны помнить, что провода и щупы также имеют сопротивление, которое внесет ошибку в ваши измерения (чем меньше сопротивление, которое вы измеряете, тем больше вероятная ошибка). Здесь я измеряю сопротивление громкоговорителя в телефоне, которое, как вы можете видеть на цифровом дисплее, составляет 36,4 Ом. Вставка: переключатель на мультиметре позволяет мне измерять различные сопротивления (200 Ом, 2000 Ом, 20K = 20000 Ом, 200K = 200000 Ом и 20M = 20 миллионов Ом).

Сопротивление бесполезно?

Сколько раз вы слышали такое в фильмах о плохих парнях? Это часто верно и в науке. Если материал имеет высокое сопротивление, он означает, что электричеству будет сложно пройти через него. Чем больше электричеству приходится бороться, тем больше энергии потрачено впустую. Это звучит вроде плохая идея, но иногда сопротивление далеко не «бесполезно» и на самом деле очень полезно.

Фото: Нить накаливания внутри старой лампочки. Это очень тонкий провод с умеренным сопротивлением.Он нагревается, поэтому ярко светится и излучает свет.

В лампочке старого образца, например, электричество проходит через очень тонкий кусок проволоки называется нитью. Провод такой тонкий, что электричество действительно нужно бороться, чтобы пройти через это. Это делает провод чрезвычайно горячий — настолько сильно, что даже излучает свет. Без сопротивление, такие лампочки не работают. Конечно недостаток в том, что приходится тратить огромное количество энергии на нагрев нить.Такие старые лампочки зажигают свет, тепло, поэтому их называют лампами накаливания; Новые энергоэффективные лампочки излучают свет, не выделяя много тепла, благодаря совершенно иному процессу флуоресценции.

Тепло, которое выделяют нити, не всегда тратится впустую. В таких приборах, как электрические чайники, электрические радиаторы, электрические души, кофеварки и тостеры, есть более крупные и прочные версии волокон, называемые нагревательные элементы. Когда через них протекает электрический ток, они получают достаточно горячей, чтобы вскипятить воду или приготовить хлеб.В нагревательных элементах, по крайней мере, сопротивление далеко не бесполезно.

Сопротивление также полезно в таких вещах, как транзисторные радиоприемники и телевизор. наборы. Предположим, вы хотите уменьшить громкость на телевизоре. Ваш ход ручка громкости, и звук становится тише, но как это происходит? Регулятор громкости на самом деле является частью электронного компонента, называемого переменный резистор. Если вы уменьшите громкость, вы на самом деле повышение сопротивления в электрической цепи, которая приводит в движение громкоговоритель телевизора. Когда вы включаете сопротивление, электрический ток, протекающий по цепи, уменьшается.С меньшим током, меньше энергии для питания громкоговорителя, поэтому он звучит намного тише.

Фотография: «Переменный резистор» — это очень общее название компонента, сопротивление которого может изменяться в зависимости от перемещение диска, рычага или какого-либо элемента управления. Более конкретные типы переменных резисторов включают потенциометры (небольшие электронные компоненты с тремя выводами) и реостаты (обычно намного больше и сделанные из нескольких витков спирального провода со скользящим контактом, который перемещается по катушкам, чтобы «отвести» некоторую часть сопротивления). .Фотографии: 1) Маленький переменный резистор, действующий как регулятор громкости в транзисторном радиоприемнике. 2) Два больших реостата от электростанции. Вы можете увидеть регуляторы набора, которые «отталкивают» большее или меньшее сопротивление. Фото Джека Баучера из журнала Historic American Engineering Record любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Как работают резисторы

Люди, занимающиеся изготовлением электрических или электронных цепей для особых рабочие места часто нуждаются в точном сопротивлении. Они могут сделайте это, добавив крошечные компоненты, называемые резисторами.Резистор — это маленький пакет сопротивления: подключите его к цепи, и вы уменьшите ток на точную величину. Снаружи все резисторы выглядят более-менее то же самое. Как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице, резистор — это короткий червеобразный компонент с цветными полосами на сторона. Он имеет два соединения, по одному с каждой стороны, так что вы можете зацепить это в цепь.

Что происходит внутри резистора? Если вы сломаете одну открытую и соскоблите внешнее покрытие изоляционной краски, вы можете увидеть изолирующий керамический стержень, проходящий через середину, с медной проволокой, обернутой снаружи.Такой резистор называют проволочной обмоткой. Количество витков меди регулирует сопротивление очень точно: чем больше витков меди, тем тоньше медь, тем выше сопротивление. В резисторах меньшего номинала предназначены для схем малой мощности, медная обмотка заменена на спиральный узор из углерода. Такие резисторы намного дешевле марки и называются карбон-пленкой. Как правило, резисторы с проволочной обмоткой более точны и стабильны при более высоких рабочих температурах.

Фото: внутри резистора с проволочной обмоткой.Разломайте пополам, соскребите краску, и вы сможете отчетливо увидеть изолирующий керамический сердечник и проводящий медный провод, обернутый вокруг него.

Как размер резистора влияет на его сопротивление?

Предположим, вы пытаетесь протолкнуть воду по трубе. Различные виды трубок будут более или менее услужливыми, поэтому более толстая труба будет сопротивляться воде меньше, чем более тонкая и более короткая труба будет оказывать меньшее сопротивление, чем более длительное. Если вы заполните трубу, скажем, галькой или губкой, вода будет по-прежнему просачиваться через него, но гораздо медленнее.Другими словами, длина, площадь поперечного сечения (площадь вы смотрите в трубу, чтобы увидеть, что внутри), и все, что внутри трубы, влияет на ее сопротивление воде.

Электрические резисторы очень похожи — на них действуют те же три фактора. Если вы сделаете провод тоньше или длиннее, электронам будет труднее перемещаться по нему. И, как мы уже видели, электричеству труднее проходить через одни материалы (изоляторы), чем через другие (проводники). Хотя Георг Ом наиболее известен тем, что связывает напряжение, ток и сопротивление, он также исследовал взаимосвязь между сопротивлением и размером и типом материала, из которого изготовлен резистор.Это привело его к другому важному уравнению:

R = ρ × L / A

Проще говоря, сопротивление (R) материала увеличивается с увеличением его длины (поэтому более длинные провода обеспечивают большее сопротивление) и увеличивается с уменьшением его площади (более тонкие провода обеспечивают большее сопротивление). Сопротивление также связано с типом материала, из которого изготовлен резистор, и это обозначено в этом уравнении символом ρ, который называется удельным сопротивлением и измеряется в единицах Ом · м (омметры).У разных материалов очень разные удельные сопротивления: проводники имеют гораздо более низкое удельное сопротивление, чем изоляторы. При комнатной температуре алюминий имеет сопротивление около 2,8 x 10 ⁻⁸ Ом · м, тогда как медь (лучший проводник) значительно ниже — 1,7 ⁻⁸ Ом · м. Кремний (полупроводник) имеет удельное сопротивление около 1000 Ом · м, а стекло (хороший изолятор). измеряет около 10 ¹² Ом · м. Из этих цифр видно, насколько разные проводники и изоляторы обладают способностью переносить электричество: кремний примерно в 100 миллиардов раз хуже, чем медь, а стекло снова примерно в миллиард раз хуже!

Диаграмма: Хорошие проводники: Сравнение удельного сопротивления 10 обычных металлов и сплавов с удельным сопротивлением серебра при комнатной температуре.Например, вы можете видеть, что нихром, сплав, используемый в нагревательных элементах, имеет примерно в 66 раз большее сопротивление, чем аналогичный кусок серебра. Данные из разных источников.

Сопротивление и температура

Сопротивление резистора непостоянно, даже если это определенный материал фиксированной длины и площади: оно постоянно увеличивается с до с повышением температуры. Почему? Чем горячее материал, тем сильнее его атомы или ионы качаются и тем труднее его выдерживать. электроны должны пробираться сквозь них, что приводит к более высокому электрическому сопротивлению.Говоря в широком смысле, удельное сопротивление большинства материалов линейно увеличивается с температурой (поэтому, если вы увеличите температура на 10 градусов, удельное сопротивление увеличивается на определенную величину, а если вы его увеличите еще на 10 градусов удельное сопротивление снова возрастает на ту же величину). Если охладить материал , вы снизите его удельное сопротивление, а если охладите его до чрезвычайно низкого температуры, иногда можно заставить сопротивление вообще исчезнуть, что является известным явлением. как сверхпроводимость.

Диаграмма: Сопротивление материала увеличивается с температурой. На этой диаграмме показано, как удельное сопротивление (основное сопротивление материала, независимо от его длины или площади) увеличивается почти линейно при повышении температуры от абсолютного нуля до примерно 600 К (327 ° C) для четырех обычных металлов. Построено с использованием исходных данных из «Удельное электрическое сопротивление выбранных элементов» П. Десаи и др., J. Phys. Chem. Ref. Data, Том 13, № 4, 1984 г. и «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра» Р.Matula, J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol 8, No. 4, 1979, любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий США. Открытые данные.

Как работают резисторы — Пиример сопротивления в электронике

СОПРОТИВЛЕНИЕ

Сопротивление — это одна из трех основных величин в электрических или электронных цепях:

Ток — это поток электронов по цепи. Это главное количество, потому что оно действительно работает и дает желаемые результаты. Измеряем ток в Амперах.(См. «ЕДИНИЦЫ»)

Напряжение — это сила, которая заставляет ток течь в цепи. Фактически, мы иногда называем напряжение «электродвижущей силой» или «ЭДС». Мы измеряем его в вольтах.

Сопротивление контролирует прохождение тока. Мы измеряем его в Ом.

Эти три величины настолько важны для электрических и электронных схем, что их связывает простое уравнение, называемое законом Ома. Закон Ома гласит, что ток, протекающий в цепи, пропорционален напряжению, приложенному к цепи, и обратно пропорционален сопротивлению цепи.Другими словами, для данного напряжения ток в цепи будет уменьшаться с увеличением сопротивления.

Математически закон Ома: I = E / R, или ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Это простое уравнение можно преобразовать, чтобы найти напряжение или сопротивление с учетом двух других величин. (Например, если вы знаете напряжение и ток в цепи, вы можете рассчитать сопротивление цепи, разделив напряжение на ток.) ​​

Закон Ома действительно фундаментален.Здесь начинается разработка всех электрических или электронных схем!

ПРОВОДНИКИ И ИЗОЛЯТОРЫ

Все материалы являются либо проводниками, либо изоляторами; материал либо проводит электрический ток, либо препятствует его течению.

Не все проводники одинаково способны поддерживать ток. Медь — лучший проводник, чем никель. Серебро — лучший проводник, чем медь. Золото — лучший проводник, чем Серебро. Углерод — плохой проводник.

Точно так же не идеальны изоляторы.В сухом виде дерево является изолятором, но во влажном состоянии становится проводником. Лучшие изоляторы — это стекло и керамика. Пластмассы, такие как эпоксидная смола, обычно являются хорошими изоляторами.

Есть также материалы, которые не являются ни проводниками, ни изоляторами. Их называют «полупроводниками», они используются для изготовления транзисторов. Мы не будем здесь обсуждать транзисторы, но интересно, что на самом деле это только резисторы, которыми могут управлять электронные схемы. Это еще раз показывает, что закон Ома имеет фундаментальное значение для проектирования схем.

РЕЗИСТОРЫ

Есть несколько способов изготовления резисторов для электрических или электронных схем. Углеродные резисторы изготавливаются путем присоединения выводов к стержню или стержню из углеродного материала. Материал обычно изготавливается путем суспендирования углеродных частиц в пластическом материале. Материал «смесь определяет стойкость».

Угольные резисторы

имеют серьезные ограничения. Они не могут рассеивать большую мощность, и их сложно изготовить с небольшими допусками по сопротивлению. Однако автоматизированное производство производит их в больших количествах, поэтому их стоимость невысока.

Некоторые резисторы изготавливаются из металлических пленок или оксидов. Эти резисторы имеют небольшие размеры и могут изготавливаться с хорошими допусками. Но они не могут справиться с более высокими уровнями мощности. Другой тип пленочного резистора изготавливается из токопроводящих чернил. Они недороги, но нестабильны, имеют ограниченное рассеивание мощности и плохие допуски по сопротивлению.

Резисторы с проволочной обмоткой изготавливаются путем наматывания отрезка провода на изолирующий сердечник. Они могут рассеивать большие уровни мощности по сравнению с другими типами и могут быть изготовлены с очень жесткими допусками по сопротивлению и контролируемыми температурными характеристиками.

Его длина, площадь поперечного сечения и материал определяют сопротивление провода. Медь — хороший проводник, но имеет некоторое сопротивление (току). Медный провод небольшого диаметра, длиной 100 футов, может иметь сопротивление в несколько Ом. Однако проволока из никелевого сплава небольшого диаметра длиной всего один фут может иметь сопротивление в несколько тысяч Ом.

Riedon производит резисторы с проволочной обмоткой, используя проволоку из нескольких металлических сплавов и размеров. Выбор проволоки зависит от нескольких факторов.Например, для конструкции с высоким сопротивлением потребуется длинный медный провод и большой резистор. Тот же резистор может быть изготовлен из проволоки из никелевого сплава короткой длины, в результате чего устройство будет намного меньше. Однако, когда требуется высокоточный резистор, легче подрезать сопротивление, удалив несколько дюймов провода с низким сопротивлением, чем обрезав миллиметры провода с высоким сопротивлением.

МОЩНОСТЬ

Мы измеряем электрическую мощность в ваттах. В резистивной цепи мощность рассчитывается путем возведения тока в квадрат и умножения этого значения на сопротивление.(P = IxR) Резисторы с проволочной обмоткой превосходно подходят для приложений с более высокой номинальной мощностью.

Поскольку резисторы препятствуют прохождению тока, они выделяют тепло. Если резистор работает в пределах своей номинальной мощности, тепло безвредно рассеивается в окружающую среду. Но если мы превысим номинальную мощность, резистор не сможет рассеять избыточное тепло, и его температура повысится. Резистор выйдет из строя, обычно действуя как предохранитель и размыкая цепь. Если резистор используется в среде с высокой температурой, его номинальная мощность должна быть снижена или «понижена».«

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕМПЕРАТУРЫ

В резисторах с проволочной обмоткой другим фактором выбора является температурная характеристика проволоки.

Сопротивление всех материалов изменяется при изменении их температуры. При понижении температуры сопротивление (обычно) снижается. Фактически, при достаточном охлаждении материал становится «сверхпроводником» без значительного сопротивления. Повышение температуры (обычно) увеличивает сопротивление.

Температурный коэффициент сопротивления (TCR) провода или резистора связывает изменение сопротивления с изменением температуры.Обычно он выражается как «частей на миллион на градус Цельсия» (TCR = ppm / ° C). Таким образом, температурный коэффициент сопротивления показывает, насколько изменится сопротивление (ppm), если температура изменится на один градус по Цельсию. (Иногда мы измеряем температуру в градусах Фаренгейта. Но сегодня градусы Цельсия более распространены и приемлемы.)

Специальные сплавы для проволоки имеют особые температурные коэффициенты. Например, «Evenohm» (торговое название проволочного сплава с низким TCR) сформулировано так, чтобы иметь небольшой TCR от 5 до 10 ppm / ° C.Чистый никель имеет гораздо более высокое значение TCR, равное 6700 ppm / ° C. Медь имеет TCR 3900 ppm / ° C. Эти и другие сплавы позволяют нам «адаптировать» резистор к желаемым характеристикам в приложениях, где меняются температуры.

В качестве практического примера, резистор с сопротивлением 1000 Ом, сделанный из чистой никелевой проволоки, будет иметь новое сопротивление 1670 Ом, если мы увеличим его температуру с 20 ° C до 120 ° C. В том же приложении резистор, сделанный из провода Evenohm, увеличился бы только до 1001 Ом.

ИНДУКТИВНОСТЬ

Есть еще одна величина, похожая на сопротивление. Это называется реактивным сопротивлением. Как и сопротивление, мы измеряем реактивное сопротивление в омах, и это соответствует правилу закона Ома.

Реактивность возникает в электрических или электронных цепях, только если ток быстро меняется. Обычно это важно в цепях «переменного тока» (AC), где ток периодически меняет направление и амплитуду с некоторой скоростью, называемой «частотой». Однако реактивного сопротивления не существует в цепях «постоянного тока» (DC), где ток течет в одном направлении и его амплитуда не меняется быстро.

Реактивность возникает из-за того, что все элементы схемы имеют «индуктивность» и «емкость». В цепях переменного тока емкость резисторов с проволочной обмоткой редко бывает достаточно большой, чтобы ее можно было принять во внимание, поэтому мы проигнорируем ее в этом обсуждении. Однако индуктивность резисторов с проволочной обмоткой может быть критической!

Все проводники имеют некоторую индуктивность. Когда проводник скручен в спираль, как это обычно бывает в резисторах с проволочной обмоткой, эта индуктивность становится больше. В цепях переменного тока индуктивность вызывает «индуктивное реактивное сопротивление».»Индуктивное реактивное сопротивление и сопротивление складываются, увеличивая номинал резистора.

Индуктивное реактивное сопротивление увеличивается с увеличением частоты переменного тока. Например, у резистора может быть достаточно индуктивности, чтобы создать 1 Ом реактивного сопротивления на частоте 60 Гц (циклов в секунду). Если мы увеличим частоту до 6000 Гц (звуковая частота), реактивное сопротивление увеличится до 100 Ом. Увеличение частоты до 6 000 000 Гц (радиочастота) увеличивает реактивное сопротивление резистора до 10 000 Ом.

Очевидно, что индуктивность резисторов с проволочной обмоткой может быть значительной в цепях переменного тока! Когда реактивное сопротивление играет важную роль в цепях переменного тока, Riedon может намотать провод особым образом, чтобы устранить или уменьшить индуктивность резистора.

ЕДИНИЦ:

Амперы: («Амперы») Вольт:
миллиампер = 1/1000 ампер, милливольт = 1/1000 вольт
микроампер = 1/1000000 ампер, микровольт = 1/1000000 вольт

Ом:

кОм («кОм») = 1000 Ом
МОм = 1000000 Ом

Как работает резистор?

Резисторы — самые распространенные электронные компоненты в мире.Они используются во многих схемах в качестве делителей напряжения, чтобы контролировать уровни тока с помощью таких вещей, как светодиоды, для настройки усиления с помощью усилителей и многих, многих других вещей. Что такое резисторы и что они делают?

Что делает резистор?

Резистор замедляет поток электронов

Резисторы имеют удивительно практичное название — они буквально сопротивляются потоку электронов . В предыдущих уроках и видео мы говорили о природе электричества и о том, как электроны хотят распространяться и находиться как можно дальше друг от друга.Желание электронов быть где-то с меньшей электронной плотностью — это напряжение, и без сопротивления электроны очень быстро уравняются повсюду. На самом деле все имеет сопротивление, которое в основном препятствует или ограничивает этот поток электронов из одного места в другое. Чем выше сопротивление, тем больший потенциал необходимо преодолеть, прежде чем электроны начнут двигаться.

Резисторы подчиняются закону Ома — закону, который связывает напряжение, ток и сопротивление.

или

Итак, напряжение равно сопротивлению, умноженному на ток.Но для интуитивного понимания того, что происходит, я предпочитаю думать об этом как о том, что ток равен напряжению над сопротивлением. Таким образом, по мере увеличения напряжения (увеличивается дифференциал электронной плотности) или уменьшения сопротивления (трудности перемещения электронов) ток увеличивается (количество протекающих электронов).

Ток зависит от напряжения и сопротивления

У нас также есть другое руководство, в котором используется другой пример, чтобы помочь вам понять взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением, если это все еще не ясно.

Самая простая форма этого уравнения состоит в том, что если напряжение равно 1 вольту, а сопротивление равно 1 Ом, будет 1 ампер тока. Чтобы получить ток 2 ампера, вы можете либо увеличить напряжение до 2 вольт, либо уменьшить сопротивление до 0,5. Или увеличьте напряжение до 1,5 и уменьшите сопротивление до 0,75, если хотите. В любом случае — это очень линейная взаимосвязь и чрезвычайно проста в использовании. Но вывод в том, что в некоторых ситуациях вы можете изменить напряжение, в других вы можете изменить сопротивление.В более редких случаях вы даже можете изменить ток. Мир это твоя устрица! Но обычно вы меняете сопротивление, чтобы получить нужный ток.

Итак, как это выглядит?

Теперь, когда вы знаете, что делает резистор, давайте посмотрим, как резисторы представлены на схемах. Это только символы и не имеют никакого отношения к тому, как резистор выглядит в реальной жизни. Но, чтобы помочь вам запомнить, вы можете подумать, что волнистые линии замедляют электроны, тем самым «сопротивляясь» их потоку.Очевидно, это не то, что происходит в реальной жизни, но если это помогает, нет ничего плохого в том, чтобы представить это.

Условные обозначения резисторов

К сожалению, хотя есть только несколько способов представления резисторов, фактические резисторы сильно меняют . Они могут быть большими и тяжелыми или меньше песчинки. Они могут быть разных цветов, форм и стилей соединения, не влияя на их сопротивление. При этом эти различия в размерах могут быть очень важны и в других отношениях. Прежде чем мы перейдем к этому, вот несколько примеров различных резисторов.

Различные типы резисторов

Каковы важные параметры резистора?

1. Номинальная мощность

Может показаться странным, что существует так много разных типов и размеров резисторов. В руководстве по рассеиванию мощности вы можете узнать больше о том, насколько важно учитывать мощность в вашей цепи, но сейчас просто знайте, это важно. А крошечные резисторы не выдерживают такой мощности, как резистор размером с буханку хлеба.

2.Сопротивление

Возможность выбора желаемого сопротивления, надеюсь, довольно очевидна. Но об этом важно подумать! Резисторы бывают «общих» значений, в зависимости от их допуска (см. Ниже) общие значения различаются. Типичный допуск 5%, и для них значения резистора выглядят следующим образом:

Вы можете видеть, что промежуток между общими значениями неравномерный, и вы пропускаете определенные целые числа, такие как 4, 5, 6, 7, 8 и 9. Итак, когда вы выбираете номинал резистора в своей конструкции, вы не хотите выбирать 800 Ом, так как ближайшие значения 750 или 820.Тогда вы будете искать более дорогой резистор с более высокими допусками, которого можно избежать.

3. Допуск

Как упоминалось в последнем разделе, важным аспектом резисторов является их допуск. Это то, насколько фактическое измеренное сопротивление отклоняется от номинального сопротивления. Например, резистор 100 Ом с допуском ± 5% означает, что на самом деле он может находиться в диапазоне от 95 до 105 Ом.

Хотя 5% является довольно распространенным явлением, вы можете уменьшить значение от ± 0,01% до ± 30%! Как правило, чем жестче допуск, тем выше стоимость и тем выше степень детализации при выборе значений.

Теперь странные расстояния между резисторами имеют больше смысла! На примере 820 Ом умножим это на 0,95 и 1,05. Мы получаем 779 и 861, поэтому нам не нужен резистор 800 Ом, поскольку допуски покрывают весь этот диапазон. 750 x 1,05 = 787,5, поэтому он не только покрывает зазор между двумя резисторами, технически резистор 750 Ом с допуском 5% может иметь более высокое сопротивление, чем резистор с допуском 800 Ом 5%.

Реальность такова, что большинство 5% резисторов на самом деле довольно близко к номиналу — честно говоря, у меня были очень редкие случаи, когда я обнаруживал, что резистор выключен более чем на 1%.Но резистор с более высоким допуском гарантирует, что находится в пределах этого уровня допуска. Есть очень большая разница между работой над прототипом в подвале и созданием продукта, который будет производиться миллионами, где каждый неисправный продукт стоит огромных денег, времени и репутации.

4. Температурный коэффициент

Хотя большая часть работы, которую мы выполняем в лаборатории, относительно стабильна по температуре, резисторы необходимы для работы в самых разных экстремальных температурах.Рядом с криогенно охлаждаемыми сверхпроводящими кабелями от таких вещей, как аппараты МРТ, до панелей управления плавильных заводов, температуры, с которыми они сталкиваются, просто сумасшедшие. Итак, что происходит, когда резистор действует в одну сторону при комнатной температуре и в другую, когда она ниже точки замерзания? Как правило, не очень хорошие вещи.

Для этого производители устанавливают температурный коэффициент сопротивления, обычно измеряемый в частях на миллион, или «ppm». Это означает, что на каждый градус выше или ниже номинальной температуры сопротивление не будет отклоняться более чем на пару миллионных ома.Обычно это градусы Цельсия или Цельсия.

В качестве примера:

Предположим, что резистор рассчитан на 30 ppm / ° C, он изменится только на 30 миллионных долей (0,000030) исходного значения резистора на градус Цельсия. Если у меня есть резистор на 100 Ом и предположить, что комнатная температура составляет 25 ° C, тогда, если температура поднимется до 100 ° C, мы получим следующее:

Таким образом, окончательное значение будет между 99,775 Ом или 100,225 Ом.

5. Емкость и индуктивность

Идеальный резистор не имеет ни емкости, ни индуктивности.Но никто не идеален — не принимайте это на свой счет. Все резисторы имеют очень маленькую емкость и индуктивность. Откровенно говоря, если вы не занимаетесь чем-то вроде ВЧ или конструкции антенны, вы можете игнорировать это. Количество исключений из этого утверждения настолько минимально, что я буду его придерживаться. Тем не менее, я поднимаю его, потому что 1) он существует и 2) вы, возможно, в конечном итоге захотите разработать дизайн антенны (или, по крайней мере, реализацию), возможно, с полосковой антенной на печатной плате или чем-то еще. Если он не работает правильно, убедитесь, что учтены все источники индуктивности и емкости .

---

Резюме

Резисторы действительно довольно просты, и здесь не о чем беспокоиться! Однако мы многое сделали, чтобы вы знали, что есть еще кое-что, что может повлиять на ваш дизайн в определенных ситуациях. Но теперь, когда вы знаете о них, это не должно быть проблемой. Идите вперед и повеселитесь с этими резисторами!

Снижает ли резистор напряжение или ток?

Резистор играет важную роль в мире электричества и электроники, и его можно найти в каждой цепи.

Это пассивный компонент, основная задача которого — обеспечение «сопротивления» в цепи, отсюда и название резистор.

Но снижает ли резистор напряжение или ток? Резистор имеет способность уменьшать напряжение и ток при использовании в цепи. Основная функция резистора — ограничивать ток. Закон Ома гласит, что увеличение номинала резистора приведет к уменьшению тока.

Для снижения напряжения резисторы устанавливаются в конфигурации, известной как «делитель напряжения».Кроме того, с каждым компонентом в цепи резистор понижает напряжение на его выводах.

Ниже я объясню закон Ома и то, как резистор снижает ток и напряжение.

Как резистор снижает ток

Основная функция резистора заключается в ограничении или противодействии протеканию тока в цепи путем обеспечения «сопротивления».

Лучшая аналогия для этого — садовый шланг, по которому течет вода. Вода представляет собой течение.

Если вы случайно сжали садовый шланг, вы окажете «сопротивление» и ограничите поток воды.Чем больше вы его сжимаете, тем меньше воды может течь.

Вы сжимаете садовый шланг — это резистор, который делает то же самое в цепи.

Как устроен резистор, уменьшающий ток

Основной способ, которым резистор снижает ток, — это его физическая конструкция и материалы, используемые внутри.

Существует множество различных типов резисторов, каждый из которых сконструирован определенным образом. Ниже приведены некоторые распространенные типы резисторов:

Углерод — этот тип резистора известен как резистор из углеродного состава (CCR).Внутри этого резистора находится твердый цилиндрический резистивный элемент, который представляет собой смесь мелкодисперсного порошка углерода и изоляционного материала. Увеличение количества углерода снижает сопротивление, поскольку углерод является хорошим проводником.

Карбоновая куча — В резисторах этого типа используются наборы дисков, которые сделаны из углерода для уменьшения / противодействия току. Эти диски уплотнены внутри корпуса резистора между двумя металлическими пластинами.

Углеродная пленка — Углеродная пленка помещается на изолирующий материал с вырезанной в ней спиралью для создания длинного узкого пути, уменьшающего ток.Варьируя форму и размер, можно получить ряд значений сопротивления.

Металлическая пленка — Многие сквозные резисторы сделаны из металлопленки. Они покрыты хромоникелем (NiCr).

Оксид металла — Эти типы резисторов изготовлены из оксидов металлов, что позволяет резистору выдерживать гораздо более высокие температуры.

Проволочная обмотка — Этот резистор снижает ток за счет использования металлической проволоки, намотанной в катушку. Используемый металл обычно представляет собой нихром, намотанный на сердечник из керамики, пластика или стекловолокна.

Закон Ома, который определяет, как резистор снижает ток.

Чтобы правильно понять взаимосвязь между током, сопротивлением и напряжением, нам нужно узнать о законе Ома.

Этот закон был разработан Георгом Симоном Омом в 1827 году.

Не вдаваясь в подробности, он обнаружил, что количество электрического заряда, проходящего через металлический проводник в цепи, прямо пропорционально напряжению на нем, что можно резюмировать. уравнением, показанным ниже.

Если мы изменим формулу, мы получим сопротивление, которое равно делению напряжения на ток.

Теперь вы можете видеть, что зависимость между сопротивлением и током обратно пропорциональна.

Увеличение номинала резисторов приведет к уменьшению тока, тем самым уменьшив его, в то время как уменьшение сопротивления вызовет увеличение тока.

Как резистор может снизить напряжение?

Теперь, когда мы знаем, как резистор снижает ток, мы можем посмотреть, как он снижает напряжение.

Существует несколько распространенных способов уменьшения напряжения резистором, в том числе падение напряжения на его выводах и делитель напряжения.

Первый способ, которым резистор снижает напряжение:

Падение напряжения на его выводах

В области электроники падение напряжения происходит в каждом компоненте, имеющем сопротивление. Падение напряжения на компоненте регулируется законом Ома.

Например, представьте, что у нас есть простая схема, состоящая из напряжения питания и лампы.

Здесь Лампа имеет сопротивление 10 Ом (из-за того, что все в цепи имеет некоторую форму сопротивления).

Поскольку нам известны значения напряжения и сопротивления, мы можем рассчитать ток, используя закон Ома (I = V / R), который дает нам ток 1,2 ампера.

Итак, ток 1,2 А будет течь через лампу и питать ее. Если мы возьмем ток (1,2 А) и умножим его на сопротивление лампы (10 Ом), снова используя закон Ома (V = IR), мы получим напряжение 12 вольт.

Следовательно, на лампе падение напряжения составляет 12 вольт.

Теперь мы знаем, как рассчитать падение напряжения, и можем взглянуть, как эта теория применяется к резистору для уменьшения напряжения.

Если мы заменим указанную выше лампу резистором с эквивалентным сопротивлением (10 Ом), мы все равно получим такое же значение падения напряжения на нем.

Теперь мы добавим второй резистор (R2 с сопротивлением 5 Ом) последовательно с резистором 10 Ом (R1).

Как и в случае с лампой, нам нужно найти значение тока, протекающего по цепи.

На этот раз полное сопротивление складывается из двух резисторов; R1 (10 Ом) + R2 (5 Ом), что дает нам общее сопротивление RT = 15 Ом.

Теперь, используя закон Ома (I = V / RT), мы получаем ток 0,8 ампер.

Это тот же ток, который проходит через оба резистора. Таким образом, мы можем рассчитать падение напряжения на каждом резисторе, который дает нам;

R1 Падение напряжения = 0.8 x 10 = 8 вольт

R2 Падение напряжения = 0,8 X 5 = 4 вольт.

Используя закон Ома, мы можем определить, сколько напряжения резистор снижает, понижая напряжение на нем, если нам известны напряжение питания и полное сопротивление.

Падение напряжения на определенном сопротивлении зависит от тока и величины сопротивления резистора.

Второй способ уменьшения напряжения — резистор:

Делитель напряжения

Второй способ использования резистора для понижения напряжения — это использование делителя напряжения.В делителе напряжения используются два резистора в конфигурации, показанной ниже.

Выходное напряжение на Vout _{определяется Vin, а также значениями двух резисторов (R1 и R2). Приведенная ниже формула используется для расчета выходного напряжения.}

Так, например, если Vin составляет 5 вольт, R1 составляет 10 Ом, а R2 также составляет 10 Ом, если мы воспользуемся уравнением, мы получим выходное напряжение 2,5 вольта.

Самое замечательное в этой конфигурации то, что мы можем выбрать, какое напряжение мы хотим на Vout, изменив формулу выше, чтобы вычислить значение резистора R2, чтобы получить желаемое выходное напряжение.

Допустим, вам нужно напряжение 3 вольта на Vout.

Используя преобразованную формулу, мы можем вычислить значение резистора R2, чтобы получить 3 вольта. Используя те же значения для Vin и R1 и 3 вольта для Vout, мы получаем значение 15 Ом для R2.

Итак, вы видите, это отличный способ использовать резисторы для снижения напряжения до желаемого значения.

Зачем нужен резистор для уменьшения тока?

Мир электрики и электроники наполнен множеством различных компонентов и устройств различной формы, размеров, функциональности и т. Д.

Еще одна вещь, которая меняется от одного компонента к другому, — это его рейтинги. Каждый компонент имеет максимальное номинальное напряжение и ток.

Никогда не превышайте эти значения, так как их превышение может привести к их повреждению.

Итак, резистор используется последовательно со многими компонентами, чтобы уменьшить ток и избежать их повреждения.

Примером может служить стандартный светоизлучающий диод (LED) с ограничением тока 20 мА. Если источник напряжения подключен непосредственно к светодиоду без использования токоограничивающего резистора, вы рискуете взорвать светодиод.

Токоограничивающий резистор необходимо подключить последовательно со светодиодом, чтобы снизить ток до уровня ниже 20 мА.

Зачем использовать резистор для понижения напряжения?

Возможность снижения напряжения с использованием такой конфигурации, как делитель напряжения, имеет множество применений и применений.

Некоторые распространенные применения понижения напряжения включают регулировку уровня смещения активных устройств в усилителях и измерение напряжений.

В мультиметре также используются делители напряжения.

В делителях напряжения используются резисторы фиксированного номинала для регулировки выходного напряжения. Однако, если на резисторе R2 используется переменный резистор, выходное напряжение можно изменять, регулируя переменный резистор. Отличное приложение для этого — регулировка громкости в музыкальной системе.

Какие типы резисторов используются для уменьшения тока и напряжения?

Как вы видели ранее, существует много разных способов изготовления резистора.

Резисторы бывают разных значений сопротивления, размеров, форм и номинальной мощности.

Два распространенных типа резистора: со сквозным отверстием и для поверхностного монтажа.

Выбор того, какой из них использовать, зависит от типа схемы, в которой вы их будете использовать.

Поскольку в электронике используются приложения малой и высокой мощности, существуют резисторы, рассчитанные на разные номинальные мощности, чтобы можно было работать с ними. эти полномочия.

Как работает РЕЗИСТОР Что такое РЕЗИСТОР

вполне вероятно, что вы видели резистор

, подобный этому в цепи или даже в нагревателе, но как резистор

работает сначала внутри

должен прояснить концепцию электричества, и для этого мы собираемся использовать этот кусок кабеля, этот кабель имеет электроны, которые являются субатомными частицами с отрицательным зарядом, которые могут свободно перемещаться, когда между двумя концами кабеля подается разность потенциалов или напряжение. вынуждены двигаться, и именно в этом движении он известен как электрический ток

, однако, хотя электроны могут перемещаться по проводу, не все так просто, есть сопротивление, которое противодействует потоку электронов, это электрическое сопротивление и его единица измерения фактически является нашей собственной, поскольку наше собственное тело способно проводить электричество, мы можем сказать, что мы — резистор

a И даже то, что в этих двух схемах сопротивление эквивалентно, но очевидно, что один из двух вариантов более жизнеспособен для реализации, одно из основных отличий состоит в том, что каждая из них имеет коэффициент сопротивления

, определяемый материалом, из которого они фактически сделаны. существует несколько классификаций в зависимости от этого коэффициента сопротивления, если материал имеет низкий коэффициент сопротивления, говорят, что это проводник, такой как медь или золото, наоборот, если его коэффициент выше, говорят, что это изолирующий материал, такой как стекло или пластик, но есть также материалы с промежуточными значениями, известные как полупроводники, которые в некоторых случаях изменяют свою проводимость в зависимости от других внешних факторов, как мы видели в предыдущем видео о диодах и, наконец, хотя они являются крайним случаем. также являются сверхпроводящими материалами, которые, когда их температура ниже определенной температуры, резко уменьшают их коэффициент сопротивления, мы теперь знаем Посмотрите примерно, как коэффициент сопротивления влияет на поведение материала, и если однажды мы обнаружим два кабеля совершенно одинаковых размеров, но сделанные из разных материалов, таких как один из меди

и один из железа, после просмотра такой таблицы, мы можно было бы с полной уверенностью сказать, что сопротивление железного кабеля больше, но мы не могли сказать

, что такое

значение сопротивления любого из двух кабелей, потому что одной информации недостаточно, чтобы знать, давайте сосредоточимся на медном кабеле и Сопротивление этого кабеля будет равно коэффициенту сопротивления, умноженному на длину кабеля и разделенному на площадь его поперечного сечения, давайте сделаем несколько аналогий

, чтобы легче понять, как влияет каждая переменная, давайте представим, что этот кабель представляет собой трубу к которому мы добавим два резервуара, один заполненный частицами, которые представляют электроны, и пустой, два также представляют разность потенциалов или напряжение, которое будет приложено. к кабелю, когда мы замыкаем цепь и пропускаем ток, мы можем видеть, как частицы проходят без проблем в сторону другого резервуара, потому что медь теперь имеет довольно низкий коэффициент удельного сопротивления, если мы изменим

медь на другой материал, такой как железо труба будет иметь препятствия внутри, таким образом, когда мы пропустим ток, будет сложнее, но не невозможно достичь другого конца, то есть он будет иметь большее сопротивление, имея изоляционный материал, будет похоже на полное покрытие трубы в следующем две переменные легче понять, если нам нужно пройти большее расстояние по трубопроводу, логично, что требуется больше времени и усилий, чтобы добраться до другой крайности

, то есть чем длиннее кабель, тем больше сопротивление на другом С другой стороны, если мы увеличим диаметр трубы, даже если коэффициент удельного сопротивления продолжает влиять на весь объем, для электронов будет больше возможных путей t Другими словами, чем больше площадь поперечного сечения кабеля, тем меньше сопротивление прохождению тока. Теперь давайте вернемся к реальной версии до того, как мой компьютер расплавится, выполнив эти симуляции, хотя эта формула

обычно используется для ее простота, вы должны знать, что температура также может влиять на значение сопротивления, поскольку коэффициент удельного сопротивления, который вы найдете в таких таблицах, как эта, определяет точность отпуска, при которой это значение является правильным, хотя большинство металлов увеличивают свой коэффициент сопротивления при повышении температуры, это не верно для всех материалов, важно отметить, что в действительности почти никогда не будет только один кабель между двумя полюсами источника питания, поскольку этот

может вызвать короткое замыкание, то есть внезапное увеличение количества проходящего тока через проводник этот источник питания может генерировать двадцать вольт, сотни, и я говорю почти, потому что, когда вы хотите генерировать тепло, как для Например, в нагревателе в основном это

, что делает

. Это явление, при котором проводник излучает тепло, когда через него проходит ток, известно как эффект Джоуля, и мы можем вычислить энергию, рассеиваемую в виде тепла, как умножение между

напряжение, приложенное к проводнику, интенсивность проходящего электрического тока и время, в течение которого это происходит, ограничение этого действия состоит в том, что материал может плавиться или окисляться чрезвычайно быстро, что делает его непригодным для использования, поэтому для таких случаев сплавы, такие как Обычно используется нихром, который в первую очередь имеет температуру плавления 1400 градусов по Цельсию, а также имеет высокий коэффициент сопротивления. Эта последняя характеристика как раз и является причиной того, что нагревается только эта секция

, а не кабель, который мы подключили обратно. Теперь, когда мы знаем, как получить нужное нам количество Ом, мы могли бы создать собственное сопротивление, используя очень тонкую ма с высоким коэффициентом сопротивления, но на самом деле они не такие, как если бы они были просто проводом, было бы чрезвычайно сложно получить точное сопротивление при таком маленьком размере, есть разные способы создания сопротивления в зависимости от того, сколько Ом вы хотите получить и насколько точным должно быть значение

. Первый способ — это использование никелевой проволоки, намотанной на керамическую трубку, которая, кстати, является изолятором. Таким образом, вы можете контролировать общее сопротивление, изменяя длину кабеля, но сохраняя компактный размер. Второй вариант — это использование композитного материала в определенном объеме, но, варьируя элементы, из которых он состоит, вы можете изменять его коэффициент сопротивления и, следовательно, сопротивление резистора

, а третий вариант — с помощью керамический цилиндр

, покрытый углеродной пленкой, которая разрезается по спирали до достижения желаемого сопротивления, другими словами, углеродная проволока постепенно создается для увеличения сопротивления сопротивление желаемому значению, так как обычно эти сопротивления настолько малы, что их будет довольно сложно напечатать с их значением, поэтому было изобретено цветовое покрытие, по которому мы можем узнать его значение в омах даже без цифр, например, это

резистор

на 200 кОм способ считывания его значения следующий: 1-я и 2-я полосы

соответствуют цифрам от 0 до 9, в этом случае красный — 2, а черный — 0, тогда третья полоса соответствует множителю на Избегайте необходимости помещать много черных полос при представлении больших значений в этом случае желтая полоса означает, что вы должны умножить на 10000 до нуля, так как 10000 дает нам 200 тысяч Ом или 200 кОм, а последняя оставшаяся полоса соответствует допуску этого значения, как мы видели ранее, требуется большая точность для генерации точного значения в этом случае

золота означает, что допуск значения составляет плюс минус 5% от определенного значения, может случиться, что в какой-то момент yo Вы найдете резистор

с большим количеством полос, и его показания будут немного отличаться, но логика такая же, как вы можете себе представить, маловероятно, что есть резистор

всех значений, поэтому есть разные способы смешивания известный резистор

с, чтобы получить желаемое значение, первый способ заключается в последовательном подключении резистора

с, при этом значение эквивалентного сопротивления равно сумме подключенных

резистора

с, это очень легко запомнить, если мы подумаем о формуле, которую мы видели в начале, подключив два одинаковых резистора

сек последовательно, единственное, что мы делаем, это умножаем длину кабеля на 2, и поэтому его значение будет удвоено с другой стороны, если мы хотим уменьшить общее сопротивление набора сопротивлений

, то, что мы можем сделать

, — это соединить их параллельно, если мы соединим два равных сопротивления параллельно. lel и подумайте еще раз в формуле, мы поймем, что

то, что мы делаем

,

сейчас просто умножаем площадь поперечного сечения на два, то есть у нас будет половина сопротивления для более сложных систем. как это, но важно то, что вы понимаете, почему это так на данном этапе, я думаю, мы готовы начать говорить о

, что

резистор

для использования

резистора

со статическим значение в цепи позволяет нам регулировать напряжение, которое будет генерироваться в различных компонентах, предположим, у нас есть батарея на 12 вольт

светодиод, который работает

при максимальном напряжении 3 вольт, если оно превысит это значение, он будет гореть в этом чрезвычайно простая схема, просто установив резистор

правильного значения, мы можем заставить ровно 3 вольта проходить через светодиод в этом видео. Я не хочу вдаваться в подробности о том, как c вычислить значение сопротивления, которое нам понадобится, но если вы хотите продолжить самостоятельно, я суммировал три чрезвычайно важных закона, первый из них — это закон напряжения Кирхгофа, который говорит нам, что если мы сложим все

напряжений по замкнутому пути в В цепи значение должно быть 0, или, другими словами, сумма напряжений в каждом из компонентов на этой траектории должна быть равна напряжению в источнике питания, который их питает, второе — это закон Кирхгофа, который говорит нам, что в каждом из компонентов то есть там, где существует более одного возможного пути для тока, который входит, должен быть равен выходному, и, наконец, третий закон — это закон Ома, который сообщает нам

, что напряжение в компоненте равно к току, который проходит через него, умноженному на его сопротивление, что, кстати, позволяет нам вычислить любую из трех переменных, если у нас есть две другие, как я сказал, сопротивление позволяет нам контролировать напряжение который проходит через другие компоненты, и будут моменты, когда мы захотим изменить это напряжение во время использования схемы не только на этапе проектирования, и здесь потенциометр выглядит так, как работает потенциометр

—

с использованием дугообразной формы

резистор

, который, добавив точку контакта с другой клеммой прямо между ее концами, действует так, как если бы у него было два последовательно включенных резистора

s, если мы измеряем сопротивление между первой клеммой и промежуточной клеммой, мы будет получать значение, тогда как если мы измеряем третий вывод и промежуточное звено, мы получим другое значение, однако, измеряя сопротивление между первым выводом и последним, оно всегда будет одинаковым, поскольку они соединены последовательно, эта функция

позволяет нам генерировать схемы, подобные этой, в которых при изменении потенциометра мы изменяем напряжение, которое проходит через светодиод, в этом видео было много информации. o Поздравляю, если вы добрались сюда, на данный момент все. Увидимся в следующей главе.

Источник: VirtualBrain [ENG]

Как работает подтягивающий и понижающий резисторы?

Давайте обсудим Как работает подтягивающий и понижающий резисторы в электронной схеме .Эти резисторы используются, когда на входе цифрового устройства требуется постоянное напряжение (например, микроконтроллер , ). Когда к контакту микроконтроллера ничего не подключено, трудно определить состояние контакта, т.е. либо High, (подтянут к VCC), либо Low (потянут к GND). Эта неопределенность состояния вывода называется плавающим . Переключатель может использоваться между GND и входным контактом, чтобы избежать плавающего состояния. У этого решения для плавающего штифта есть одна проблема, как показано ниже.

Плавающий статус вывода микроконтроллера

Следовательно, , чтобы избежать как плавающего, так и короткого замыкания, используется подтягивающий и понижающий резистор . Это сделает состояние вывода стабильным как высокое или низкое, а также поддержит небольшой ток в цепи. Название «подтягивание вверх / вниз» связано только с расположением и функциональностью используемого резистора. Это не означает форму / размер / состав резисторов.

Сравнение схем подтягивающих и понижающих резисторов

Рассчитайте значение подтягивающего и понижающего резисторов

Перед выбором номинала резистора необходимо учитывать следующее соотношение: «Низкое сопротивление -> Больше тока -> Сильное повышение / понижение -> Больше Рассеиваемая мощность и падение напряжения» и наоборот.

Таким образом, номинал резистора должен быть выбран таким, чтобы он обеспечивал хорошее количество тока, хорошее увеличение / уменьшение, с минимально возможной рассеиваемой мощностью и падением напряжения. Все эти конструктивные требования могут быть выполнены с помощью подтягивающего резистора 10K — 100 кОм . Теперь мы надеемся, что вы понимаете, как резисторы Pull-up и Pull-down работают в электронной схеме. На этом пока все, а в следующем посте мы узнаем о переменных резисторах и вариантах их использования.

Понимание резисторов Для чего они нужны?

Теория предыстории: что делает резистор?

Каждое электронное устройство, которое у вас есть, содержит как минимум один резистор.Резистор — это пассивный электронный компонент, который предназначен для приложения электрического сопротивления, уменьшающего ток, протекающий через цепь. В зависимости от того, насколько велико или мало значение сопротивления, резисторы регулируют разную величину тока. Чрезмерное количество тока приводит к сильному нагреву, который может привести к возгоранию или необратимому повреждению.

Чтобы понять поведение резистора, давайте посмотрим на закон Ома. Закон Ома V = I x R. Он гласит, что напряжение (V) на резисторе пропорционально току (I), умноженному на его значение сопротивления (R).Итак, сколько R обеспечит любой данный резистор? Вы можете использовать мультиметр, но все резисторы используют систему кодирования, чтобы их было легко читать. См. Таблицу цветов резисторов Jameco.

Резисторы можно подключать последовательно или параллельно. Значение сопротивления можно регулировать в зависимости от того, как резисторы соединены вместе. Резисторы, соединенные последовательно и имеющие один общий общий узел, просто складываются, чтобы найти общее сопротивление. Параллельно подключенные резисторы немного сложнее найти общее сопротивление.Формула является суммой обратных величин всех резисторов, включенных параллельно. Req = (1 / [(1 / R1 + 1 / R2 + … + 1 / Rn)] Выбрав правильные резисторы, а затем спроектировав их последовательно или параллельно, вы можете приблизиться к точному сопротивлению, требуемому вашей конструкцией.

Давайте приступим к образовательному проекту резисторов, построив силовую резистивную декадную нагрузочную коробку.

Проект грузового отсека:

Резистивная декадная нагрузка средней мощности — это промежуточный комплект, который требует большого количества пайки и пробивки отверстий в корпусе.Конечный продукт используется в лабораториях электроники в качестве переменного резистора для создания и отладки схем или в качестве нагрузки высокой мощности для проверки способности схемы управлять резистивными нагрузками.

Вам понадобится:

(4) Поворотный переключатель, SP, 12 позиций
(1) Корпус, металлический, 7,5 «x 9,8» x 3,2 «
(7) Резистор 5 Вт 0,1 Ом
(7) Резистор 5 Вт 1 Ом
(7) Резистор 5 Вт 10 Ом
(100) Плоская шайба, # 4, 9/32 OD
(100) Шестигранная гайка, 4-40
(1) Сплошной монтажный провод, 22AWG, черный, 100 ‘Ручка
(4), Вал 1/4 «, JK-902A
(1) Изолированный домкрат» банан «, красный
(1) Изолированный домкрат» банан «, черный
(100) Винт с цилиндрической головкой, 4-40 x 1/4″
Сверла, 1/8 от «до 7/16»
Маленький серповидный гаечный ключ
Крестообразная отвертка
Паяльник
Металлический напильник или кусачки
Шестигранный ключ
Инструмент для зачистки проводов
Резистор 5 Вт 100 Ом (7 шт.)
Резистор 10 Вт 0.1 Ом (2 шт.)
Резистор 10 Вт 1 Ом (2 шт.)
Резистор 10 Вт 10 Ом (2 шт.)
Резистор 10 Вт 100 Ом (2 шт.)
Инструкции

Возьмите основание коробки и поместите все резисторы 5 Вт или 10 Вт с резистором наименьшего номинала с правой стороны коробки. Поместите резистор 0,1 Ом в ряд, равномерно распределенный вдоль правой стороны основания коробки. Затем разместите резисторы 1 Ом на прямой линии на равном расстоянии от резисторов 0,1 Ом, не позволяя им соприкасаться. Затем поместите резисторы 10 Ом в линию, а резисторы 100 Ом в линию с левой стороны основания коробки, как показано ниже:

Осторожно, не мешая другим резисторам, отметьте внутреннюю часть каждого отверстия в алюминиевых корпусах (монтажные отверстия) каждого резистора фломастером.Удалите резисторы и, используя дырокол, сделайте каждую отметку маркера. Пробойник следует поместить в центр каждого отмеченного монтажного отверстия. Просверлите отверстия в коробке в каждом месте прорези, используя сверло 1/8 дюйма.

Шаблон набора номера (Нажмите, чтобы увеличить)
Используйте шаблон циферблата и проделайте небольшое отверстие в центре каждого отверстия, не разрывая бумагу. Возьмите боковую стенку коробки с резисторами 10 Вт, удерживайте циферблат над внешней стороной лицевой стороны, на которой есть зазор для упрощения проводки.Удерживая циферблат в центре боковой стороны, отметьте центральное отверстие каждого маркера фломастером.

Убедитесь, что бумага ровная, чтобы переключатели были установлены на одном уровне относительно друг друга и коробки. Сделайте отметки, используя кернер. Просверлите четыре отверстия в передней части коробки, постепенно увеличивая размер сверла для четырех переключателей и этикетки, используя сверло не более 7/16 дюйма.

Частично вставьте выключатели питания с небольшой неповоротной проушиной прямо под отверстием и отметьте положение упора поворота (проушины).Просверлите одну сторону зоны неповоротного выступа и с помощью ножа или напильника откройте прорезь, достаточно большую, чтобы не поворачивающуюся проушину можно было вставить, но достаточно маленькую, чтобы не допускать люфта в неповоротной проушине. чтобы переключатель не поворачивался, когда он вставлен в коробку и работает после сборки.

Установите каждый резистор на место и припаяйте пары резисторов вместе с проводом к каждой паре, чередуя стороны по мере продвижения по линиям (100, 10, 1, 0,1), как показано, пока провод не соединится с каждым резистором в каждом ряду.

• Измерьте ширину коробки без крышки. Вычтите 3/4 дюйма из измерения и разделите на два. Это расстояние от каждого края коробки, на котором будут установлены банановые домкраты (по длине). Отметьте вертикальную линию на этом расстоянии с каждой стороны коробки.
• Измерьте высоту коробки без крышки. Разделите на два. Отметьте это расстояние по горизонтали с помощью вертикальных линий, проведенных на предыдущем шаге.
• Используйте дырокол, чтобы сделать углубления в местах пересечения линий.Перемычки должны быть на одном уровне и на расстоянии 3/4 дюйма в центре задней стороны коробки.
• Просверлите отверстия для банановых домкратов, вставьте банановые домкраты и прикрутите болты, которые крепят каждый банановый домкрат к стенке коробки.

Установите переключатели в переднюю часть коробки и начните подключать переключатели на место, следуя схеме ниже (привяжите контакт 11 к контакту 12 каждого из четырех переключателей): Поместите омметр на контакт 1 переключателей и на контакт 2, циклически переберите каждое положение и проверяйте приращение сопротивления на правильную величину с каждым шагом.
Подключите провода к банановым разъемам, добавив два провода, показанные на схеме, привязанные к банановым разъемам. Ряд 100 Ом должен быть привязан к черному разъему, а ряд 0,1 Ом должен быть привязан к красному разъему. Накрутите крышку на основание ящика. Создайте кривые для кривой безопасной работы резистора 0,1, 1, 10 и 100 Ом.

Вырежьте отверстия диаметром 1/2 дюйма в центре индикаторной бумаги сопротивления в центре каждого круга. Ламинируйте индикаторную бумагу сопротивления и вырежьте отверстия диаметром 7/16 дюйма в каждом ранее вырезанном отверстии на полдюйма.Поместите индикаторную бумагу на каждый переключатель и прикрепите к коробке под гайками, удерживающими переключатели на месте.

No related posts.