Что такое резистор? принцип действия, особенности использования в цепи и как подобрать правильно элемент сопротивления (120 фото)

Закон Ома (страница 1)

Закон Ома (страница 1)
Применение закона Ома к расчету линейных электрических цепей постоянного тока

1. Найти ток ветви (рисунок 3), если: U=10 В, Е=20 В, R=5 Ом.Решение:

Так как все схемы рисунка 3 представляют собой активные ветви, то для определения токов в них используем закон Ома обобщенный закон Ома. Рассмотрим рисунок 3 а: направление ЭДС совпадает с произвольно выбранным условно положительным направлением тока, следовательно, в формуле обобщенного закона Ома величина ЭДС учитывается со знаком «плюс». Направление напряжения не совпадает с направлением тока, и в формуле обобщенного закона Ома величина напряжения учитывается со знаком «минус»;

Аналогично определяются токи в схемах б, в, г рисунка 3:
2. Найти напряжение между зажимами нетвей (рисунок 4).Решение:

Участок цепи, изображенный на рисунке 4 а содержит источник ЭДС, т.е. является активным, поэтому воспользуемся обобщенным законом Ома:

откуда выразим напряжение на зажимах:
Аналогично определяются напряжения на зажимах участков, изображенных на рисунках 4 б и 4 в.

3. Определить неизвестные потенциалы точек участка цени (рисунок 5).Решение:
Для схемы рисунка 5 а запишем обобщенный закон Ома:
откуда выразим напряжение на зажимах ветви:
Если представить напряжение как разность потенциалов:
тогда при известных параметрах цепи, токе и потенциале определим потенциал :
Эту же задачу можно решить другим способом. Напряжение на зажимах источника ЭДС , без учета внутреннего сопротивления источника, по величине равно и направлено от точки с большим потенциалом (точка С) к точке с меньшим потенциалом (точка b):
и тогда, зная потенциал , определим потенциал точки С:
Потенциал точки d больше потенциала точки С на величину падения напряжения на сопротивлении R:
тогда
Потенциал точки а определяем с учетом направления напряжения на зажимах источника ЭДС . Напряжение направлено от точки с большим потенциалом (точка d) к точке с меньшим потенциалом (точка а):
откуда следует, что
или
Рассмотрим решение задачи для схемы рисунка 5 б. При известном потенциале точки С, параметрах элементов и токе, определим потенциалы крайних точек участка цепи . Напряжение на участке b — с, выраженное через разность потенциалов, определим по закону Ома:
откуда следует
Напряжение на участке с — а, равное по величине Е, направлено от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом:
4. В цепи (рисунок 6) известны величины сопротивлений резистивных элементов: , входное напряжение U=100 В и мощность, выделяемая на резистивном элементе с сопротивлением . Определить величину сопротивления резистора .Решение:
Согласно закону Джоуля-Ленца, мощность на резистивном элементе определяется:
или, согласно закону Ома:
По известному значению мощности на резистивном элементе и величине сопротивления этого элемента определим ток в ветви:
По закону Ома напряжение на зажимах определится:
тогда величина сопротивления резистивного элемента:
5. Определить показания вольтметров цепи (рисунок 7), если .Решение:
Ток в цепи определим по закону Ома:
Вольтметр показывает напряжение на источнике ЭДС Е:
Вольтметры показывают величину падения напряжения на резистивных элементах :
Вольтметр , показывает напряжение на участке 2 — 1 , которое определим как алгебраическую сумма напряжений :
6. Ток симметричной цепи (рисунок 8) , внутреннее сопротивлении источника ЭДС . Определить ЭДС Е и мощность источника энергии.Решение:
Напряжение на зажимах 1 — 2 определим по закону Ома для пассивной ветви:
Величину ЭДС источника энергии определим из выражения закона Ома для активной ветви:
Мощность, развиваемая источником энергии, определится:

Смотри полное содержание по представленным решенным задачам.

Сопротивление резистора в цепи.

Чтобы лучше представить себе работу резистора в цепи, обратимся к водопроводной аналогии. Поток воды между двумя произвольно выбранными сечениями трубы зависит как от разности давлений в этих сечениях, так и от характеристик самой трубы. Разность давлений создается силой тяжести или насосом. Если разность давлений постоянна, то поток будет зависеть в основном от двух параметров: от внутреннего диаметра трубы и от ее длины. Может быть так, что при большом диаметре внутренности трубы забиты ржавчиной, и она оказывает большое сопротивление потоку.

Примерно то же происходит с потоком электронов при движении между узлами кристаллической решетки. В зависимости от того, как расположены атомы внутри материала проводника, какие размеры имеет сам проводник, электроны под воздействием поля в одних случаях легче, в других с большими трудностями перемещаются от точки к точке. Количественно поток воды можно измерить в литрах за секунду, величину электрического тока (потока электронов) в проводнике измеряют в амперах. Увеличение сопротивления будет наблюдаться при увеличении длины проводника и при уменьшении его сечения. Единица измерения величины сопротивления проводников — 1 Ом.

Сопротивление в резисторе очень сильно зависит от материала, из которого изготовлены проводники. Сравним медь и сплав нихром. Если удельное сопротивление меди составляет 0,0175 Ом*мм², то сопротивление нихрома – 1,1 Ом*мм², то есть в 60 раз больше. Практически это значит, что если на концах одинаковых по геометрии проводов из меди и нихрома обеспечить разность потенциалов в 1 вольт, то ток в медном образце будет в 60 раз больше, чем в нихромовом.

Чаще всего постоянный резистор представляет собой сравнительно компактный элемент цилиндрической формы с двумя выводами. К выводам подсоединены концы намотанного или осажденного на корпус проводника.

Кроме сопротивления резистор характеризуется еще рассеиваемой мощностью. Это очень важная характеристика. Известно, что при прохождении тока через проводник выделяется тепло. Если площадь, через которую оно рассеивается, будет недостаточна, то резистор через некоторое время перегорит. Рассеивание происходит путем нагрева воздуха, либо другой среды, которая окружает резистор, и через излучение. Рассеиваемая мощность – это такая мощность, которая может выделяться на резисторе в виде тепла в течение продолжительного времени без его разрушения.

Еще одна характеристика – точность сопротивления резистора. Изготовить даже два абсолютно одинаковых резистора практически невозможно по ряду причин. Но можно изготавливать большие партии резисторов, сопротивление которых не будет выходить за заданные пределы. Поэтому постоянные резисторы характеризуются еще определенной точностью, которую указывают в процентах. Эта величина задает тот интервал значений, за которую величина сопротивления выходить не должна. Очень точные резисторы стоят очень дорого, менее точные – дешевле.

Не может быть любой и сама величина сопротивления резистора. Было бы неразумно требовать от промышленности, чтобы изготавливались и 100 Ом и 100,05 Ом. Возможные значения сопротивлений образуют так называемые ряды и обозначаются: E3, E6, E12, E24… Чем больше номер ряда, тем больше значений в нем предусмотрено для величин сопротивлений резисторов. Сравним:

— ряд E6: 1, 1.5, 2.2 Ом

— ряд E12: 1, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2 Ом

Видим, что в ряд E12 включены промежуточные номиналы `1.2 и 1.8, которых не найти в E6. Существуют также ряды E48, E96. Самый большой выбор представлен рядом E192.

Очень просто изображаются постоянные резисторы на электрических схемах: прямоугольник с двумя выводами. Если в схеме нужно указать мощность рассеивания резистора, то используют следующие условные обозначения:

— две наклонные черточки – 0,125 Вт;

— одна наклонная черточка – 0,250 Вт;

— одна вертикальная – 1 Вт;

— две вертикальных – 2 Вт.

Цепи, состоящие из резисторов

Основная статья: Последовательное и параллельное соединение

Последовательное соединение резисторов

При последовательном соединении резисторов их сопротивления складываются

R=R1+R2+R3+…{\displaystyle R=R_{1}+R_{2}+R_{3}+\ldots }

Доказательство

Так как общая разность потенциалов равна сумме её составляющих: U=U1+U2+U3+…{\displaystyle U=U_{1}+U_{2}+U_{3}+\ldots }

А из закона Ома падение напряжения Ui{\displaystyle U_{i}} на каждом сопротивлении Ri{\displaystyle R_{i}} равно: Ui=IiRi{\displaystyle U_{i}=I_{i}R_{i}}

при этом из закона сохранения заряда, через все резисторы идёт одинаковый ток I{\displaystyle I}, поэтому подставляя в формулу для суммы напряжений закон Ома, записываем: IR=IR1+IR2+IR3+…{\displaystyle IR=IR_{1}+IR_{2}+IR_{3}+\ldots }

Делим всё на ток I{\displaystyle I} и получаем: R=R1+R2+R3+…{\displaystyle R=R_{1}+R_{2}+R_{3}+\ldots }

Если R1=R2=R3=…=Rn{\displaystyle R_{1}=R_{2}=R_{3}=…=R_{n}}, то общее сопротивление равно: R=nR1{\displaystyle R=nR_{1}}

При последовательном соединении резисторов их общее сопротивление будет больше наибольшего из сопротивлений.

Параллельное соединение резисторов

При параллельном соединении резисторов складываются величины, обратные сопротивлению (то есть общая проводимость 1R{\displaystyle {\frac {1}{R}}} складывается из проводимостей каждого резистора 1Ri{\displaystyle {\frac {1}{R_{i}}}})

1R=1R1+1R2+1R3+…{\displaystyle {\frac {1}{R}}={\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+{\frac {1}{R_{3}}}+\ldots }

Если цепь можно разбить на вложенные подблоки, последовательно или параллельно включённые между собой, то сначала считают сопротивление каждого подблока, потом заменяют каждый подблок его эквивалентным сопротивлением, таким образом находится общее (искомое) сопротивление.

Доказательство

Так как заряд при разветвлении тока сохраняется, то: I=I1+I2+I3+…{\displaystyle I=I_{1}+I_{2}+I_{3}+\ldots }

Из закона Ома ток Ii{\displaystyle I_{i}} через каждый резистор равен: Ii=UiRi{\displaystyle I_{i}={\frac {U_{i}}{R_{i}}}}, но разность потенциалов на всех резисторах будет одинакова, поэтому перепишем уравнение суммы токов: UR=UR1+UR2+UR3+…{\displaystyle {\frac {U}{R}}={\frac {U}{R_{1}}}+{\frac {U}{R_{2}}}+{\frac {U}{R_{3}}}+\ldots }

Делим всё на U{\displaystyle U} и получаем общую проводимость 1R=1R1+1R2+1R3+…{\displaystyle {\frac {1}{R}}={\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+{\frac {1}{R_{3}}}+\ldots }, и общее сопротивление R=11R1+1R2+1R3+…{\displaystyle R={\frac {1}{{\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+{\frac {1}{R_{3}}}+\ldots }}}

Для двух параллельно соединённых резисторов их общее сопротивление равно: R=R1R2R1+R2{\displaystyle R={\frac {R_{1}R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}}.

Если R1=R2=R3=…=Rn{\displaystyle R_{1}=R_{2}=R_{3}=…=R_{n}}, то общее сопротивление равно: R=R1n{\displaystyle R={\frac {R_{1}}{n}}}

При параллельном соединении резисторов их общее сопротивление будет меньше наименьшего из сопротивлений.

Смешанное соединение резисторов

Схема состоит из двух параллельно включённых блоков, один из них состоит из последовательно включённых резисторов R1{\displaystyle R_{1}} и R2{\displaystyle R_{2}}, общим сопротивлением R1+R2{\displaystyle R_{1}+R_{2}}, другой из резистора R3{\displaystyle R_{3}}, общая проводимость будет равна 1R=1(R1+R2)+1R3{\displaystyle {\frac {1}{R}}={\frac {1}{(R_{1}+R_{2})}}+{\frac {1}{R_{3}}}}, то есть общее сопротивление R=R3(R1+R2)R1+R2+R3{\displaystyle R={\frac {R_{3}(R_{1}+R_{2})}{R_{1}+R_{2}+R_{3}}}}.

Для расчёта таких цепей из резисторов, которые нельзя разбить на блоки, последовательно или параллельно соединённые между собой, применяют правила Кирхгофа. Иногда для упрощения расчётов бывает полезно использовать преобразование треугольник-звезда и применять принципы симметрии.

Standard Resistance Values

In fact, the standard nominal resistance is the average or typical rated resistance specified and designed by the designer or manufacturer. Here are the standard resistor values used in the industry.

Standard Resistance values

Indeed, the resistor has some tolerance value (error in resistance value) stated as “how much more or less the resistance of a resistor has, other than its actual resistance”. The most commonly available tolerances are 1%, 2%, 5%, 10%, and 20%. In essence, resistors can be connected in multiple ways. They can be joined in Series connection, Parallel connection or combination of series and parallel.

Resistors in series (daisy chain connection) form have some voltage drop across them and the current is same in all resistors.

Resistor in Series Connection

For example, if two resistors R1 (1K ohm) and R2 (2K ohm) are connected in series and if some current say 4mA current flows through them the voltage drop across R1 is 4V and R2 is 8V.

Resistor in Series – Example

From the ohms law V=IR, The total voltage across the two resistors in the series network is 12V. The total resistance is given by the sum of the individual resistances.

R=R1+R2=1KΩ+2KΩ=3KΩ

Moreover, resistors connected in parallel have the same potential voltage across them and current is different for each resistor. Here the current will divide through each resistor.

Resistor in Parallel Connection

Hence total current (I) = I1+I2. To calculate current in parallel circuit, assume an input voltage (V) of 12V is applied across the resistances R1=1K and R2=3K.

Applying the current equation of ohms law, I1=V/R1, and I2=V/R2

The total current is given by I=12/1000+12/3000 =12mA+4mA=16mA

Resistor in Parallel – ExampleAnd the total resistance in the parallel circuit is the sum of the reciprocal of individual resistances.

R= 1/R1 + 1/R2 = 1/1000 +1/3000 = 750Ω

Therefore, the overall resistance in the parallel circuit is 750 Ω. Now, you may be probably wondering: how to measure resistance in a circuit without a formula?

You see there are multiple ways to calculate, check this out:

  • Using ohmmeter
  • Multimeter
  • LCR meter and
  • Color coding technique

Finally, the important thing to know is: why to use resistor in a circuit? Here are some of the applications of resistor that are used in the industry to make efficient hardware blocks.

Физика8 класс

§ 45. Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление

Мы знаем, что причиной электрического сопротивления проводника является взаимодействие электронов с ионами кристаллической решётки металла (§ 43). Поэтому можно предположить, что сопротивление проводника зависит от его длины и площади поперечного сечения, а также от вещества, из которого он изготовлен.

На рисунке 74 изображена установка для проведения такого опыта. В цепь источника тока по очереди включают различные проводники, например:

  1. никелиновые проволоки одинаковой толщины, но разной длины;
  2. никелиновые проволоки одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения);
  3. никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины.

Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряжение — вольтметром.

Зная напряжение на концах проводника и силу тока в нём, по закону Ома можно определить сопротивление каждого из проводников.

Рис. 74. Зависимость сопротивления проводника от его размеров и рода вещества

Выполнив указанные опыты, мы установим, что:

  1. из двух никелиновых проволок одинаковой толщины более длинная проволока имеет большее сопротивление;
  2. из двух никелиновых проволок одинаковой длины большее сопротивление имеет проволока, поперечное сечение которой меньше;
  3. никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых размеров имеют разное сопротивление.

Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом. Он установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

Как учесть зависимость сопротивления от вещества, из которого изготовляют проводник? Для этого вычисляют так называемое удельное сопротивление вещества.

Удельное сопротивление — это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника из данного вещества длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 м2.

Введём буквенные обозначения: ρ — удельное сопротивление проводника, I — длина проводника, S — площадь его поперечного сечения. Тогда сопротивление проводника R выразится формулой

Из неё получим, что:

Из последней формулы можно определить единицу удельного сопротивления. Так как единицей сопротивления является 1 Ом, единицей площади поперечного сечения — 1 м2, а единицей длины — 1 м, то единицей удельного сопротивления будет:

Удобнее выражать площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметpax, так как она чаще всего бывает небольшой. Тогда единицей удельного сопротивления будет:

В таблице 8 приведены значения удельных сопротивлений некоторых веществ при 20 °С. Удельное сопротивление с изменением температуры меняется. Опытным путём было установлено, что у металлов, например, удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается.

Таблица 8. Удельное электрическое сопротивление некоторых веществ (при t = 20 °С)

Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь — лучшие проводники электричества.

При проводке электрических цепей используют алюминиевые, медные и железные провода.

Во многих случаях бывают нужны приборы, имеющие большое сопротивление. Их изготавливают из специально созданных сплавов — веществ с большим удельным сопротивлением. Например, как видно из таблицы 8, сплав нихром имеет удельное сопротивление почти в 40 раз большее, чем алюминий.

Фарфор и эбонит имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток, их используют в качестве изоляторов.

Вопросы

  1. Как зависит сопротивление проводника от его длины и от площади поперечного сечения?
  2. Как показать на опыте зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен?
  3. Что называется удельным сопротивлением проводника?
  4. По какой формуле можно рассчитывать сопротивление проводников?
  5. В каких единицах выражается удельное сопротивление проводника?
  6. Из каких веществ изготавливают проводники, применяемые на практике?

Electronics Basics

What is a Transistor?

  • History of Transistors
  • Outline of a Transistor
  • Understanding Transistors
  • Understanding the Principles of Digital Transistors
  • Understanding MOSFET Characteristics
  • ON Resistance
  • Total Gate Charge
  • Selecting Transistors to Ensure Safe Operation
  • Calculating Transistor Chip Temperature
  • What is a Load Switch?
  • FAQ: Transistors

Technical Data

  • Part Explanation
  • Taping Specifications
  • Storage Conditions

What is a Diode?

  • Diode Fundamentals and History
  • Outline of a Diode
  • Types of Diodes

Technical Data

  • Part Explanation
  • Taping Specifications
  • Storage Conditions
  • Quality and Reliability

What are SiC Power Devices?

  • What are SiC Semiconductors?
  • Types of SiC Power Devices
  • What are SiC Power Modules?

Technical Data

  • SiC device application note
  • Gate-Source voltage behaviourin a bridge configuration
  • Gate-Source voltage Surge Suppression Methods
  • Precautions during Gate-Source voltage measurement
  • Snubber circuit design methods
  • Method for Monitoring Switching Waveform

What are LEDs?

  • What are LEDs and How Do They Work?
  • LED Terminology
  • LED Characteristics That Require Attention
  • LED Circuit Configuration
  • Seven-segment LED

What is a laser diode?

  • What is a laser diode?
  • Semiconductor Laser Features and Applications
  • LD Packages
  • LD Chip Construction
  • Injection Current — Optical Output (I-L) Characteristics
  • Laser Beam Shape
  • Laser Wavelength
  • Astigmatic Difference (As)
  • LD Handling Precautions

What is a Resistor?

  • Resistor Basics
  • Outline of a Resistor
  • Shunt Resistors
  • Chip Resistor Structure
  • Chip Resistor Specifications
  • Chip Resistor Failure Modes
  • Advantages of Reverse-Mount Low-Ohmic Resistors
  • FAQ: Resistors

Technical Data

  • Operation Notes
  • Product FAQ
  • Storage Conditions
  • Condition Of Soldering
  • Part Explanation
  • Standards nominal resistance values,etc.

What are A/D and D/A converters?

  • What are A/D and D/A converters?
  • What is Binary?
  • D/A Conversion Methods
  • A/D Conversion Methods
  • Basic D/A Converter Configurations
  • Basic A/D Converter Configurations

What are Opamps?

  • What are Opamps and Comparators?
  • Op Amp/Comparator Circuit Configurations
  • Typical Parameters of Opamps
  • Absolute Maximum Ratings

What is a DC/DC converter?

  • What is a DC/DC converter?
  • Power Supply IC Types
  • What is the Difference Between Linear and Switching Regulators?
  • Operating Principle of Linear Regulators
  • Linear Regulator Classifications
  • What is an LDO?

What is a printhead?

  • What is a printhead?
  • Thermal Printheads
  • History of Thermal Printheads
  • Resistive (Heat) Elements and Dot Pitch (Terminology)

Виды

Классификация резисторов происходит по ряду критериев. Если говорить о дискретных компонентах, то по методу монтажа их делят на:

  • Выводные. Используются для монтажа сквозь печатную плату. У таких элементов есть выводы, расположенные радиально или аксиально. В народе выводы называют ножками. Этот вид резисторов активно использовался во всех старых устройствах (20 и боле лет назад) – старых телевизорах, приёмниках, в общем везде, и сейчас используется в простых устройствах, а также там, где использование SMD компонентов по какой-то причине затруднено либо невозможно.
  • SMD. Это элементы, у которых нет ножек. Выводы для подключения расположены на поверхности корпуса, незначительно выступая над ней. Они монтируются непосредственно на поверхность печатной платы. Преимуществом таких резисторов является простота и дешевизна сборки на автоматизированных линиях, экономия места на печатной плате.

Внешний вид элементов двух типов вы видите на рисунке ниже:

Мы уже знаем, как выглядит этот компонент, теперь следует узнать о классификации по технологии изготовления. Выводные резисторы бывают:

  • Проволочными. В качестве резистивного компонента используют проволоку, намотанную на сердечнике, для снижения паразитной индуктивности используют бифилярную намотку. Проволоку выбирают из металла с низким температурным коэффициентом сопротивления и низким удельным сопротивлением.
  • Металлопленочные и композитные. Как можно догадаться, здесь в качестве резистивного элемента используют пленки из металлического сплава.

Так как резистор состоит из резистивного материала, в роли последнего может выступать проволока или плёнка с высоким удельным сопротивлением. Что это такое? Такие материалы как:

  • манганин;
  • константан;
  • нихром;
  • никелин;
  • металлодиэлектрики;
  • оксиды металлов;
  • углерод и прочие.

SMD или чип-резисторы бывают тонкопленочными и толстопленочными, в качестве резистивного материала используют:

МатериалОсобенности, где используется
Никель-хром (нихром, NiCr)в тонкоплёночных, которые устойчивы к высокой влажности (moisture-resistant)
Нитрид дитантала (Ta2N).TCR составляет 25 ppm/0С (-55…+1250С);
Диоксид рутения (RuO2)в толстоплёночных
Рутенит свинца (Pb2Ru2O6)в толстоплёночных
Рутенит висмута (Bi2Ru2O7)в толстоплёночных
Диоксиды рутения, легированные ванадием (Ru0,8V0,2O2, Ru0,9V0,1O2, Ru0,67V0,33O2)
Оксид свинца (PbO)
Висмут иридий (Bi2Ir2O7)
Сплав никеляВ низкоомных (0,03…10 Ом) тонкоплёночных изделиях

На рисунке ниже изображено, из чего состоит резистор:

По конструкции различают:

  • Постоянные. У них два вывода, а сопротивление вы изменять не можете – оно постоянно.
  • Переменные. Это потенциометры и подстроечные резисторы, принцип действия которых основан на перемещении скользящего контакта (бегунка) по резистивному слою.
  • Нелинейные. Сопротивление компонентов этого типа изменяется под воздействием температуры (терморезисторы), светового излучения (фоторезисторы), напряжения (варисторы) и других величин.

А также по назначению – общего и специального. Последние подразделяются на:

  • Высокоомные (диапазон сопротивлений десятки МОм — единицы ТОм, при рабочих напряжениях до 400В).
  • Высоковольтные (рассчитаны на работу в цепях с напряжением до десятков кВ).
  • Высокочастотные (особенностью работы на высокой частоте является требование к низким собственным индуктивностям и ёмкостям. Такие изделия могут работать в цепях с частотой сигнала в сотни МГц).
  • Прецизионные и сверхпрецизионные (это изделия с высоким классом точности. У них допуск по отклонению от номинального сопротивления 0,001 — 1 %, в то время как у обычных допуск может быть и 5% и 10% и больше).

Что такое резистор

Резистор – это сопротивление. Он является пассивным элементом в цепи и способен только уменьшать ток. Происхождение названия идет от латинского «resisto», что дословно на русском языке означает «сопротивляюсь».

Предназначен проводник для того, чтобы преобразовывать напряжение в силу тока и наоборот, он поглощает часть энергии и ограничивает ток. Основное применение приходится на электрические и электронные устройства.

Также есть два вида полупроводников:

  • линейные, сопротивление у которых от тока и напряжения не зависит;
  • нелинейные, способные изменить сопротивление в зависимости от значений протекающего тока и напряжения.

Основным параметром резисторов является номинальное напряжение.

Как выглядит

Элементы могут быть проволочные и непроволочные. Последние отлично выполнят свою функцию в высокочастотной цепи, внешний вид и процесс их изготовления отличаются. Различают резисторы общего применения и специального. Первые не превышают 10 мегаом, а вторые способны работать под напряжением 600 вольт и выше. Внешним видом они тоже отличаются. На фото ниже легко увидеть разницу и понять, как выглядит резистор.

Разница во внешнем виде и размерах

Из чего состоит

Намотав проволоку на каркас из керамики или прессованного порошка получится проволочный резистор. При этом сама проволока должна быть из нихрома, константана или манганина. Так получится создать полупроводник с высоким удельным сопротивлением.

Непроволочные элементы изготовлены на основе диэлектрика из проводящих смесей и пленок. Разделяют тонкослойные и композиционные, но все они имеют повышенную точность и стабильность в работе.

Регулировочные и подстроечные элементы представляют собой кольцевую резистивную пластину по которой движется бегунок. Он скользит по кругу, меняя расстояние точек на резистивном слое, в результате сопротивление меняется. Следует понять, что же делает резистор для прибора.

Для чего используется

Для чего нужен резистор? При помощи этой детали в электрической цепи можно ограничить количество проводимого тока, в результате правильно подобранной детали легко получить необходимую величину. Чем выше сопротивление, тем ниже будет на выходе сила тока, при условии стабильного напряжения.

Как работают резисторы понять легко, они могут использоваться в качестве преобразователя напряжения в ток и наоборот, в измерительных аппаратах их применяют для деления напряжения, а также они могут понизить или полностью устранить радиопомехи.

Обозначение на схемах

В России и Европе резистор на схеме обозначаются прямоугольником, размерами 4*10мм. Для определения значений сопротивления есть условные обозначения. Постоянный элемент на схеме обозначается следующим образом:

Обозночения постоянных элементов на схеме

Переменные, в том числе подстроечные, а также нелинейные следующим образом:

Обозначения переменных проводников

Resistor standards

3 resistors

  • MIL-R-11
  • MIL-R-39008
  • MIL-R-39017
  • MIL-PRF-26
  • MIL-PRF-39007
  • MIL-PRF-55342
  • MIL-PRF-914
  • BS 1852
  • EIA-RS-279

There are other United States military procurement MIL-R- standards.

Power dissipation

The power dissipated by a resistor is the voltage across the resistor multiplied by the current through the resistor:

P=I2R=IV=V2R{\displaystyle P=I^{2}R=IV={\frac {V^{2}}{R}}}

All three equations are equivalent. The first is derived from Joule’s law, and the other two are derived from that by Ohm’s law.

The total amount of heat energy released is the integral of the power over time:

W=∫t1t2v(t)i(t)dt.{\displaystyle W=\int _{t_{1}}^{t_{2}}v(t)i(t)\,dt.}

If the average power dissipated exceeds the power rating of the resistor, the resistor may depart from its nominal resistance, and may be damaged by overheating. Excessive power dissipation may raise the temperature of the resistor to a point where it burns out, which could cause a fire in adjacent components and materials.

Series and parallel circuits

When resistors are in a parallel configuration, each one has the same potential difference (voltage) across it. To find their total equivalent resistance (Req):

1Req=1R1+1R2+⋯+1Rn{\displaystyle {\frac {1}{R_{\mathrm {eq} }}}={\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{R_{n}}}}

The parallel property can be represented in equations by two vertical lines «||» (as in geometry) to simplify equations. For two resistors,

Req=R1‖R2=R1R2R1+R2{\displaystyle R_{\mathrm {eq} }=R_{1}\|R_{2}={R_{1}R_{2} \over R_{1}+R_{2}}}

The current through resistors in series stays the same, but the voltage across each resistor can be different. The sum of the potential differences (voltage) is equal to the total voltage. To find their total resistance:

Req=R1+R2+⋯+Rn{\displaystyle R_{\mathrm {eq} }=R_{1}+R_{2}+\cdots +R_{n}}

A resistor network that is a combination of parallel and series can sometimes be broken up into smaller parts that are either one or the other. For instance,

Req=(R1‖R2)+R3=R1R2R1+R2+R3{\displaystyle R_{\mathrm {eq} }=\left(R_{1}\|R_{2}\right)+R_{3}={R_{1}R_{2} \over R_{1}+R_{2}}+R_{3}}

However, many resistor networks cannot be split up in this way. Consider a cube, each edge of which has been replaced by a resistor. For example, determining the resistance between two opposite vertices requires matrix methods for the general case. However, if all twelve resistors are equal, the corner-to-corner resistance is 5⁄6 of any one of them.

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.

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

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

Неисправности резисторов

Пробитый резистор

Основным критерием работоспособности постоянных резисторов считают стабильность их сопротивления. Для переменных резисторов более важным критерием работоспособности является сохранение нормальной регулировочной функции. Допустимые критические изменения сопротивления зависят от вида и назначения аппаратуры, а также места резисторов в схеме.

Причина отказов и их характер связаны с конструктивными особенностями резисторов и специфичны для каждого типа. Наиболее характерными причинами отказов из-за неправильного применения резисторов являются:

  • неправильный выбор типа резистора из расчёта предельно допустимой мощности нагрузки без запаса и учёта того, что критическая нагрузка может оказаться превышенной в результате изменения параметров других компонентов схемы
  • нагрузка высокоомных резисторов допустимой для данного типа мощностью без учёта предельного напряжения
  • превышение длительности импульсов или средней мощности нагрузки при работе в импульсном режиме без учёта ограничений, оговариваемых для этого режима
  • установление режима нагрузки без поправок на пониженное атмосферное давление или повышенную температуру окружающей среды
  • неправильное крепление
Оцените статью:
Оставить комментарий
Adblock
detector