Site Loader

Содержание

Резисторы. Общие сведения » Схемы на все случаи жизни

Резистор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, то есть для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома для участка цепи: мгновенное значение напряжения на резисторе пропорционально току проходящему через него.

Резисторы, составляющие до 35 — 40% общего количества элементов в схемах современной радиоэлектронной аппаратуры РЭА, разнообразны по конструктивным и электрическим характеристикам. Различают резисторы постоянного и переменного сопротивления, проволочные и непроволочные. Непроволочные резисторы наиболее распространены в РЭА, поскольку обладают меньшими размерами, незначительной индуктивностью, относительной стабильностью активного сопротивления в широком диапазоне частот, просты в производстве. Основными параметрами резисторов являются:

Номинальная мощность рассеивания

( Рном ),которую резистор может рассеивать при непрерывной нагрузке, нормальном давлении и температуре. В РЭА чаще всего используют непроволочные резисторы на номинальные мощности 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; и 5 Вт. Выбор резистора по мощности производится по формуле: P=U²/R, где U — напряжение на резисторе в вольтах, R — сопротивление резистора в омах. С учётом повышения температуры резисторы выбирают с номинальной мощностью на 20 — 30% больше расчётной. Численное значение мощности обычно входит в обозначение резистора, например МЛТ-2, где Рном = 2 Вт. Обычно на корпусах непроволочных резисторов приводится мощность при Рном > = 2 Вт, а на корпусах резисторов меньшей мощности в таблицах.

Максимальное напряжение ( Uмакс ) — наибольшее напряжение (постоянное или действующее переменное), которое можно приложить к токоотводам резистора с сопротивлением Rном > = U²макс/Pном.

Температурный коэффициент сопротивления ( ТКС ) характеризует относительное изменение сопротивления при изменении температуры на 1°С. Если с увеличением температуры сопротивление резистора увеличивается, то ТКС положительный. А если с увеличением температуры сопротивление уменьшается, то ТКС отрицательный. ТКС непроволочных постоянных резисторов 0,03 — 0,1%/С° , а резисторов повышенной точности на порядок меньше.

Шумы резистора оценивают по величине их переменной эдс, возникающей на его зажимах и отнесённой к 1 В приложенного к резистору напряжения постоянного тока. Измеряют эдс шумов в полосе частот 50 Гц — 5 кГц при рассеивании резистором номинальной мощности.

Номинальное сопротивление резистора ( Rном ) обычно обозначено на его корпусе. Действительное сопротивление резистора может отличаться от номинального, но не более допустимого значения.

Кодировочные обозначения резисторов

Кодированные обозначения сопротивлений и допустимых отклонений введены для малогабаритных резисторов. Сокращённое обозначение состоит из цифры, указывающей номинальное сопротивление резистора, и двух букв, одна из которых обозначает единицу измерения сопротивления, а другая — его допустимое отклонение от номинального.

Единицу «Ом» обозначают буквой Е, килоом — К, мегаом — М, гигаом — Г, тераом — Т, при этом сопротивления от 100 до 910 Ом выражаются в сотых долях килоома, а от 100 до 910 кОм — в сотых долях мегаома.

Если номинальное сопротивление выражается целым числом,обозначение единицы измерения ставят после него ( например, 68Е — 68 Ом), если целым числом с десятичной дробью, то вместо запятой после целого числа ставят обозначение единицы измерения, а дробь — после буквы (например, 3К3 — 3,3К), если десятичной дробью, меньше единицы, то вместо нуля целых и запятой впереди цифры ставят буквенное обозначение единицы измерения (например К47 — 0,47кОм).

Допустимые отклонения сопротивления (% от номинального) обозначают буквами: Ж +- 0,1%; У +- 0,2%; Д +- 0,5; Р +- 1%; Л +- 2%; И +- 5%; С +- 10%; В +- 20%. Кодированное обозначение резистора, например сопротивлением 560 Ом и допустимым отклонением +-0,5% записывается так: К56Д.

Обозначение резисторов на схеме

Резисторы сопротивлением от 1 до 1000 Ом обозначают на схемах в омах целыми числами без указания единицы измерения (например, R470 означает, что резистор R имеет сопротивление 470 Ом). Сопротивление, составляющее долю или число с долями ом, обозначают в омах с указанием единицы измерения (например, 4,7 Ом).

Резисторы сопротивлением от 1 до 910 кОм обозначают числом килоом с прибавлением буквы К (например, R910К), сопротивлением от 1МОм и выше — в мегаомах без указания единицы измерения, причём если сопротивление равно целому числу, то после его численного значения ставят запятую и нуль (например, сопротивление 2МОм обозначают 2,0).

Виды соединения резисторов

Существует три наиболее важных соединения резистивных цепей: последовательная цепь, параллельная цепь и последовательно-параллельная цепь.

Последовательная цепь содержит два и более, соединенных последовательно, резисторов, через которые протекает один общий ток. Если между двумя точками цепи существует только один путь для протекания тока, то такая цепь является последовательной. Общее сопротивление последовательной цепи является суммой отдельных сопротивлений цепи: RS=R1+R2+…+Rn.

Параллельная цепь содержит два или более резистора, по каждому из которых течет свой ток. Каждый путь тока в параллельной цепи называется ветвью. Ток течет от отрицательного вывода источника тока через каждую ветвь параллельной цепи к положительному выводу источника тока. Если в цепи с двумя или более резисторами существует более одного пути для протекания тока между двумя точками, то цепь называется параллельной. Общее сопротивление параллельной цепи определяется формулой: 1/RS=1/R1+1/R2+…+1/Rn. Общее сопротивление параллельной цепи меньше, чем сопротивление наименьшего резистора.

Последовательно-параллельная цепь является комбинацией последовательной и параллельной цепей. Процедура вычисления общего сопротивления состоит из следующих этапов:

  1. Вычислить общее сопротивления параллельных участков цепи для определения эквивалентных сопротивлений.
  2. Если в параллельных участках цепи есть последовательно включенные сопротивления, то сначала нужно вычислить эквивалентное сопротивление последовательно включенных элементов цепи.
  3. После вычисления эквивалентных сопротивлений необходимо перерисовать цепь, заменяя параллельные участки цепи эквивалентными сопротивлениями.
  4. Произвести окончательные вычисления.

В чисто резистивной цепи ток находится в фазе с приложенным напряжением. Соотношение между напряжением, силой тока и сопротивлением называется законом Ома: R = U /I, где R — сопротивление цепи (Ом), U — приложенное напряжение к цепи (В), I — протекающий по цепи ток (А).

Список использованной литературы
  1. Атабеков Г. И. Основы теории цепей: Учебник. 2-е изд.,испр.–СПб.: Издательство «Лань», 2006.–432 с.
  2. Справочник молодого радиста. В.Г. Бодиловский. — М.: Высшая школа, 1983.

Eltom — Резистор цементный

Резисторы типа RC являются лучше резисторов проволочных и ленточных и предназначены для торможения и как резисторы мощности и нагрузочные.

Они предназначены для внутренней установки.

Параметр

Значение

Номинальная мощность

300 Вт – 10 000 Вт

Номинальный ток

RC1: 0,4А -15А; RC2 : 0,4А-30А;

 RC4 : 0,4А-60А

Номинальное сопротивление

Зависит от мощности и

потребляемого тока

Номинальное напряжение

До 1000 ВАС/DC

Испытательное напряжение 50 Гц

2500 B/1 мин

Температура работы

-5оС/+55оС

Условия установки резистора

Внутри помещений, где есть интенсивный обмен воздуха

Степень защиты

IP00- IP20 (возможно изготовление IP23)

Температура трубы резистора при работе

390оС+15оС

Конструкция RC состоит из керамической трубы, на которую навита обмотка сопротивления из проволоки или ленты. Поверх обмотка покрыта специальной глиняной массой стойкой к высокой температуре. Достоинства этого покрытия, то, что при первом включении нет дыма.

  • работа продолжительная, циклическая и импульсная
  • внутри помещений
  • изделия не предназначены для работы в условиях повышенной сейсмичности, загрязненности, взрыво- и пожароопасных помещений и наличия агрессивной окружающей среды
  • температура окружающей среды: наименьшая продолжительная -30оС, наивысшая в течение 24 часов +30оС, наивысшая кратковременная +55оС
  • влажность воздуха 95% при 22оС (293 К)
  • высота установки не выше 1000 м над уровнем моря
  • PN-EN-60947-1
  • PN83-Н92336
  • PN-EN 60071-1
  • PN-EN 60529

POWER [W] Rmax. [Ω] Rmin. [kΩ] D L L1 L2 H h2 h3 B P P2 P3
300 1,5 1,7 50 150 220 190 70 100 120 100 80 65 50
400 2 2,2 50 200 260 230 70 100 120 100 80 65 50
500 2,4 2,8 50 230 290 260 70 100 120 100 80 65 50
600 2,9 3,3 50 280 340 310 70 100 120 100 80 65 50
700 3,4 3,9 50 320 380 350 70 100 120 100 80 65 50
800 3,9 4,5 70 300 360 330 100 130 155 125 80 90 50
1000 4,9 5,6 70 300 360 330 100 130 155 125 80 90 50
1250 6,1 7 70 360 420 390 100 130 155 125 80 90 50
1500 7,3 8,4 70 410 470 440 100 130 155 125 80 90 50
2000 9,8 11,2 70 600 660 630 100 130 155 125 80 90 50
2500 12,2 14 70 600 660 630 100 130 155 125 80 90 50

POWER [W] Rmax. [Ω] Rmin. [kΩ] D L L1 L2 H h2 h3 B P P2 P3
600 0,7 3,3 50 160 220 190 70 100 120 125 80 65 50
800 1 4,5 50 200 260 230 70 100 120 125 80 65 50
1000 1,2 5,6 50 230 290 260 70 100 120 125 80 65 50
1200 1,5 6,7 50 280 340 310 70 100 120 125 80 65 50
1400 1,7 7,8 50 320 380 350 70 100 120 125 80 65 50
1600 2 9 70 300 360 330 100 130 155 165 80 90 50
2000 2,4 11 70 300 360 330 100 130 155 165 80 90 50
2500 3,1 14 70 360 420 390 100 130 155 165 80 90 50
3000 3,7 16,8 70 410 470 440 100 130 155 165 80 90 50
4000 4,9 22 70 600 660 630 100 130 155 165 80 90 50
5000 6,1 28 70 600 660 630 100 130 155 165 80 90 50

POWER [W] Rmax. [Ω] Rmin. [kΩ] D L L1 L2 H h2 h3 B P P2 P3
1200 0,4 6,7 50 160 220 190 190 190 8 65 50 65 50
1600 0,5 9 50 200 260 230 190 190 80 65 50 65 50
2000 0,6 11,2 50 230 290 260 190 190 80 65 50 65 50
2400 0,7 13,5 50 280 340 310 190 190 80 65 50 65 50
2800 0,9 15,7 50 320 380 350 190 190 80 65 50 65 50
3600 1 18 70 300 360 330 260 230 80 90 50 90 50
4000 1,2 22,5 70 300 360 330 260 230 80 90 50 90 50
5000 1,5 28 70 360 420 390 260 230 80 90 50 90 50
6000 1,8 33,7 70 410 470 440 260 230 80 90 50 90 50
8000 2,4 45 70 600 660 630 260 230 80 90 50 90 50
10000 3,1 56 70 600 660 630 260 230 80 90 50 90 50

  • RC1/1500W/20R – резистор IP00, 1500 Вт, сопротивление 20 Ом
  • RC2/2000W/3,5R/D — резистор IP00, 2000 Вт, сопротивление 3,5 Ом, ввод кабелей через сальники в корпусе
  • RC4/4000W/30R/Р/Т — резистор IP20, 4000 Вт, сопротивление 30 Ом, присоединение кабелей в коробке, резистор имеет термическую защиту

Резисторы RC изготавливаются таким способом, чтобы самое горячее место резистора не нагревалось выше температуры в 400°C. В случае возможности низшей температуры самого горячего места резистора следует увеличить мощность выбираемого резистора по формуле — 390°C = Pн; 350°C = 1,3Pн. Резистор достигнет своей максимальной температуры через 30 мин длительной нагрузки номинальной мощностью Pн. 90% этой температуры будет достигнута в течение ~20 мин непрерывной работы. Резистор перенагруженный двойной номинальной мощностью достигнет температуры 650°C, однако не происходит его повреждение. Резистор может работать в кратковременном режиме. В этом случае он может быть нагружен большей мощностью. Способ выбора резистора для работы в циклическом режиме представлен в таблице ниже.

Для правильного выбора мощности резистора для циклической работы следует учитывать следующие параметры:

  • Tz — время работы
  • Тс – время цикла (работа + пауза)
  • Затем вычислить режим работы в %
  • Режим работы = Tz/ Тс х 100%

Для правильного выбора резистора необходим о определить время импульса. Затем следует считать с таблицы значение перегрузки номинальной мощности Рн для данного времени импульса.

ZPAEiI ELTOM оставляет за собой право вносить изменения в данные конструкции в связи с техническим прогрессом.

Как работают резисторы? Что внутри резистора?

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 (такие как пластик и дерево) обычно этого не делают. Но все не так просто, не так ли? Любое вещество будет проводить электричество, если к нему приложить достаточно большое напряжение: даже воздух, который обычно является изолятором, внезапно становится проводником, когда в облаках накапливается мощное напряжение — и это заставляет молния. Вместо того, чтобы говорить о проводниках и изоляторах, часто яснее говорить о сопротивлении: легкости, с которой что-нибудь пропускает через себя электричество. Проводник имеет 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 рассмотрим, что они из себя представляют и как они работают!

Фото: четыре типичных резистора, расположенных рядом в электронной схеме. Резистор работает путем преобразования электрической энергии в тепло, которое рассеивается в воздухе.

Содержание

  1. Что такое сопротивление?
  2. Измерение сопротивления
  3. Сопротивление бесполезно?
  4. Как работают резисторы
  5. Как размер резистора влияет на его сопротивление?
  6. Сопротивление и температура
  7. Цветовые коды резисторов
  8. Узнать больше

Что такое сопротивление?

Электричество течет через материал, переносимый электронами, мельчайшие заряженные частицы внутри атомов. широко говоря, материалы, которые хорошо проводят электричество, это те, которые позволяют электронам течь свободно. через них.

В металлах, например, атомы заперты в твердая, кристаллическая структура (немного похожая на металлическую раму для лазанья в детская площадка). Хотя большинство электронов внутри этих атомов закрепленные на месте, некоторые из них могут пробираться сквозь конструкцию, неся с собой электричество. Вот почему металлы являются хорошими проводниками: металл выдерживает относительно небольшое сопротивление электронам, протекающим через него.

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

Пластмассы совсем другие. Хотя они часто солидны, они не одинаковы кристаллическая структура. Их молекулы (обычно очень длинные повторяющиеся цепи, называемые полимерами) связаны друг с другом в таких таким образом, что электроны внутри атомов полностью заняты. Там Короче говоря, это не свободные электроны, которые могут двигаться в пластике. проводить электрический ток. Пластмассы являются хорошими изоляторами: они помещают создают высокое сопротивление электронам, протекающим через них.

Все это немного расплывчато для такого предмета, как электроника, которая требует точного контроля электрического тока. Вот почему мы определяем сопротивление, точнее, как напряжение в вольтах, необходимое для создания по цепи течет ток 1 ампер. Если для этого потребуется 500 вольт. сделать поток 1 ампер, сопротивление 500 Ом (написано 500 Ом). Ты мог бы см. это соотношение, записанное в виде математического уравнения:

В = Я × Р

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

Сопротивление бесполезно?

Сколько раз вы слышали, как плохие парни говорят это в кино? Это часто верно и в науке. Если материал имеет высокое сопротивление, он означает, что электричеству будет трудно пройти через него. Чем больше электричеству приходится бороться, чем больше энергии потрачено впустую. Это звучит вроде плохая идея, но иногда сопротивление далеко не «бесполезно» и правда очень полезно.

Фото: Нить накаливания внутри старинной лампочки. Это очень тонкий провод с умеренным сопротивлением. Он разработан, чтобы нагреваться, поэтому он ярко светится и излучает свет.

В лампочке старого образца, например, электричество течет по очень тонкому проводу называется нитью. Провод настолько тонкий, что электричество действительно нужно бороться, чтобы пройти через это. Это делает провод чрезвычайно горячо — настолько сильно, что излучает свет. Без сопротивление, такие лампочки не будут работать. Конечно недостатком является то, что мы должны тратить огромное количество энергии на нагрев нить. Такие лампочки старого образца излучают свет, создавая тепло, поэтому их и называют лампами накаливания; новые энергосберегающие лампочки излучают свет, не выделяя много тепла, благодаря совершенно другому процессу флуоресценции.

Тепло, выделяемое нитями, не всегда тратится впустую. В приборах, таких как электрические чайники, электрические радиаторы, электрических душей, кофеварок и тостеров существуют более крупные и прочные версии нитей, называемые нагревательные элементы. Когда через них проходит электрический ток, они получают достаточно горячей, чтобы вскипятить воду или приготовить хлеб. По крайней мере, в нагревательных элементах сопротивление далеко не бесполезно.

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

Фото: «Переменный резистор» — это очень общее название компонента, сопротивление которого можно изменять с помощью перемещение циферблата, рычага или какого-либо элемента управления. Более конкретные виды переменных резисторов включают потенциометры (небольшие электронные компоненты с тремя клеммами) и реостаты (обычно намного большего размера и состоят из нескольких витков спирального провода со скользящим контактом, который перемещается по катушкам, чтобы «отбить» некоторую часть сопротивления) . Фотографии: 1) Небольшой переменный резистор, служащий регулятором громкости в транзисторном радиоприемнике. 2) Два больших реостата от силовой установки. Ты можешь см. циферблатные регуляторы, которые «отбивают» большее или меньшее сопротивление. Фотография Джека Баучера из журнала Historic American Engineering Record любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Как работают резисторы

Люди, изготавливающие электрические или электронные схемы для выполнения конкретных рабочие места часто должны ввести точное количество сопротивления. Они могут сделать это, добавив крошечные компоненты, называемые резисторами. Резистор – это небольшой пакет сопротивления: подключите его к цепи, и вы уменьшите ток на точную сумму. Внешне все резисторы выглядят более или менее одинаково. Как вы можете видеть на верхней фотографии на этой странице и на фотографии ниже, Резистор представляет собой короткий червячный компонент с цветными полосками на сторона. Он имеет два соединения, по одному с каждой стороны, так что вы можете подключить его в цепь.

Фото: Типовой резистор.

Что происходит внутри резистора? Если вы сломаете один открытый, и соскоблите внешнее покрытие изоляционной краски, вы можете увидеть изолирующий керамический стержень, проходящий посередине с медной проволокой, намотанной снаружи. Такой резистор называется проволочным. Количество медных витков определяет сопротивление очень точно: чем больше медных витков, и чем тоньше меди, тем выше сопротивление. В резисторах меньшего номинала предназначенный для цепей меньшей мощности, медная обмотка заменена на спиральный узор углерода. Такие резисторы намного дешевле. делают и называются углеродной пленкой. Как правило, проволочные резисторы более точны и более стабильны при более высоких рабочих температурах.

Фото: Внутри проволочного резистора. Разломите один пополам, соскребите краску, и вы сможете ясно увидеть изолирующий керамический сердечник и обмотанную вокруг него проводящую медную проволоку.

Как размер резистора влияет на его сопротивление?

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

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

R = ρ × L / А

Проще говоря, сопротивление (R) материала увеличивается по мере увеличения его длины (поэтому более длинные провода обеспечивают большее сопротивление) и увеличивается по мере уменьшения его площади (более тонкие провода имеют 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 Ωm (омметры). У разных материалов очень разное удельное сопротивление: у проводников удельное сопротивление намного ниже, чем у изоляторов. При комнатной температуре алюминий имеет размер около 2,8 x 10 9 .0089 -8 Ом·м, в то время как медь (лучший проводник) значительно ниже и составляет 1,7 -8 Ом·м. Кремний (полупроводник) имеет удельное сопротивление около 1000 Ом·м и стекло (хороший изолятор). меры около 10 12 Ом·м. Из этих цифр видно, насколько сильно различаются проводники и изоляторы по своей способности проводить электричество: кремний примерно в 100 миллиардов раз хуже меди, а стекло снова примерно в миллиард раз хуже!

Таблица: Хорошие проводники: Сравните удельное сопротивление 10 распространенных металлов и сплавов с 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 неуклонно 90 103 возрастает 90 104 с повышением температуры. Почему? Чем горячее материал, тем сильнее колеблются его атомы или ионы, и тем труднее он воспринимается. электроны извиваются, что приводит к более высокому электрическому сопротивлению. Говоря в широком смысле, удельное сопротивление большинства материалов увеличивается линейно с температурой (поэтому, если вы увеличите температуры на 10 градусов удельное сопротивление увеличивается на определенную величину, а если его увеличить еще на 10 градусов удельное сопротивление снова возрастает на такую ​​же величину). если вы охладите материал, вы понизите его удельное сопротивление, и если вы охладите его до чрезвычайно низкого температуры, вы можете иногда заставить удельное сопротивление полностью исчезнуть в явлении, известном как сверхпроводимость.

Таблица: Сопротивление материала увеличивается с температурой. На этой диаграмме показано, как удельное сопротивление (базовое сопротивление материала, не зависящее от его длины или площади) увеличивается почти линейно при повышении температуры от абсолютного нуля до примерно 600 К (327°C) для четырех распространенных металлов. Нарисовано с использованием исходных данных из «Удельного электрического сопротивления выбранных элементов» П. Десаи и др., J. Phys. хим. Ссылка Данные, Том 13, № 4, 1984 и «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра» Р. Матулы, J. Phys. хим. Ссылка Data, Vol 8, No 4, 1979, любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий США. Открытые данные.

Узнайте больше

Статьи по теме на нашем сайте

  • Конденсаторы
  • Диоды и светоизлучающие диоды (СИД)
  • Электричество
  • Электроника
  • Нагревательные элементы
  • Транзисторы

Видео

  • MAKE Presents: The Resistor: 5-минутное вступительное видео от Колина Каннингема из журнала MAKE. Охватывает основную концепцию резисторов и немного истории, а затем показывает, как сделать собственный резистор с помощью карандаша 2В!
  • Что такое резистор?: В этом видео довольно много времени объясняется, как читать цветовые коды; если вы находите всю цветовую систему запутанной, это хорошее место, чтобы прояснить ваши идеи.

Книги

Для юных читателей
  • Easy Electronics Чарльза Платта. Maker Media, 2017. Упрощенное введение в стиле комиксов на 50 страницах с упором на обучение на практике.
Для читателей постарше
  • Производитель: Electronics by Charles Platt. Maker Media, 2015. Более длинное и подробное введение от Чарльза Платта, но с использованием того же практического подхода.
  • Электричество и электроника, Стэн Гибилиско. Макгроу Хилл, 2011.
  • Начало работы в области электроники, Форрест М. Мимс III. Издательство Мастер, 2003.

Статьи

  • Исторически важные уравнения Ньютона, Ома и Планка Пола Г. Хьюитта. Учитель естественных наук, сентябрь 2019 г. Почему закон Ома лучше всего преподавать, уделяя больше внимания току (I = V/R).
  • Нужен трюк с законом Ома? Измерьте температуру лампочки Ретта Алена. Wired, 18 марта 2019 г. В новом повороте автор измеряет сопротивление лампы, чтобы определить ее температуру.
  • Начало электрического сопротивления, измеренное впервые Дэйвом Мошером. Wired, 21 декабря 2011 г. Физики нашли способ наблюдать, как замедляющиеся электроны вызывают сопротивление.
  • Компонент месяца: резисторы Джона Байхтала. MAKE, 1 апреля 2013 г. Альтернативное введение, которое охватывает те же темы, что и эта статья.
  • Таинственный мемристор Салли Ади. IEEE Spectrum, 1 мая 2008 г. История четвертого основного элемента схемы, мемристора (запоминающего резистора).

Как работают резисторы? Что внутри резистора?

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 (такие как пластик и дерево) обычно этого не делают. Но все не так просто, не так ли? Любое вещество будет проводить электричество, если к нему приложить достаточно большое напряжение: даже воздух, который обычно является изолятором, внезапно становится проводником, когда в облаках накапливается мощное напряжение — и это заставляет молния. Вместо того, чтобы говорить о проводниках и изоляторах, часто яснее говорить о сопротивлении: легкости, с которой что-нибудь пропускает через себя электричество. Проводник имеет 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 рассмотрим, что они из себя представляют и как они работают!

Фото: четыре типичных резистора, расположенных рядом в электронной схеме. Резистор работает путем преобразования электрической энергии в тепло, которое рассеивается в воздухе.

Содержание

  1. Что такое сопротивление?
  2. Измерение сопротивления
  3. Сопротивление бесполезно?
  4. Как работают резисторы
  5. Как размер резистора влияет на его сопротивление?
  6. Сопротивление и температура
  7. Цветовые коды резисторов
  8. Узнать больше

Что такое сопротивление?

Электричество течет через материал, переносимый электронами, мельчайшие заряженные частицы внутри атомов. широко говоря, материалы, которые хорошо проводят электричество, это те, которые позволяют электронам течь свободно. через них.

В металлах, например, атомы заперты в твердая, кристаллическая структура (немного похожая на металлическую раму для лазанья в детская площадка). Хотя большинство электронов внутри этих атомов закрепленные на месте, некоторые из них могут пробираться сквозь конструкцию, неся с собой электричество. Вот почему металлы являются хорошими проводниками: металл выдерживает относительно небольшое сопротивление электронам, протекающим через него.

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

Пластмассы совсем другие. Хотя они часто солидны, они не одинаковы кристаллическая структура. Их молекулы (обычно очень длинные повторяющиеся цепи, называемые полимерами) связаны друг с другом в таких таким образом, что электроны внутри атомов полностью заняты. Там Короче говоря, это не свободные электроны, которые могут двигаться в пластике. проводить электрический ток. Пластмассы являются хорошими изоляторами: они помещают создают высокое сопротивление электронам, протекающим через них.

Все это немного расплывчато для такого предмета, как электроника, которая требует точного контроля электрического тока. Вот почему мы определяем сопротивление, точнее, как напряжение в вольтах, необходимое для создания по цепи течет ток 1 ампер. Если для этого потребуется 500 вольт. сделать поток 1 ампер, сопротивление 500 Ом (написано 500 Ом). Ты мог бы см. это соотношение, записанное в виде математического уравнения:

В = Я × Р

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

Сопротивление бесполезно?

Сколько раз вы слышали, как плохие парни говорят это в кино? Это часто верно и в науке. Если материал имеет высокое сопротивление, он означает, что электричеству будет трудно пройти через него. Чем больше электричеству приходится бороться, чем больше энергии потрачено впустую. Это звучит вроде плохая идея, но иногда сопротивление далеко не «бесполезно» и правда очень полезно.

Фото: Нить накаливания внутри старинной лампочки. Это очень тонкий провод с умеренным сопротивлением. Он разработан, чтобы нагреваться, поэтому он ярко светится и излучает свет.

В лампочке старого образца, например, электричество течет по очень тонкому проводу называется нитью. Провод настолько тонкий, что электричество действительно нужно бороться, чтобы пройти через это. Это делает провод чрезвычайно горячо — настолько сильно, что излучает свет. Без сопротивление, такие лампочки не будут работать. Конечно недостатком является то, что мы должны тратить огромное количество энергии на нагрев нить. Такие лампочки старого образца излучают свет, создавая тепло, поэтому их и называют лампами накаливания; новые энергосберегающие лампочки излучают свет, не выделяя много тепла, благодаря совершенно другому процессу флуоресценции.

Тепло, выделяемое нитями, не всегда тратится впустую. В приборах, таких как электрические чайники, электрические радиаторы, электрических душей, кофеварок и тостеров существуют более крупные и прочные версии нитей, называемые нагревательные элементы. Когда через них проходит электрический ток, они получают достаточно горячей, чтобы вскипятить воду или приготовить хлеб. По крайней мере, в нагревательных элементах сопротивление далеко не бесполезно.

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

Фото: «Переменный резистор» — это очень общее название компонента, сопротивление которого можно изменять с помощью перемещение циферблата, рычага или какого-либо элемента управления. Более конкретные виды переменных резисторов включают потенциометры (небольшие электронные компоненты с тремя клеммами) и реостаты (обычно намного большего размера и состоят из нескольких витков спирального провода со скользящим контактом, который перемещается по катушкам, чтобы «отбить» некоторую часть сопротивления) . Фотографии: 1) Небольшой переменный резистор, служащий регулятором громкости в транзисторном радиоприемнике. 2) Два больших реостата от силовой установки. Ты можешь см. циферблатные регуляторы, которые «отбивают» большее или меньшее сопротивление. Фотография Джека Баучера из журнала Historic American Engineering Record любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Как работают резисторы

Люди, изготавливающие электрические или электронные схемы для выполнения конкретных рабочие места часто должны ввести точное количество сопротивления. Они могут сделать это, добавив крошечные компоненты, называемые резисторами. Резистор – это небольшой пакет сопротивления: подключите его к цепи, и вы уменьшите ток на точную сумму. Внешне все резисторы выглядят более или менее одинаково. Как вы можете видеть на верхней фотографии на этой странице и на фотографии ниже, Резистор представляет собой короткий червячный компонент с цветными полосками на сторона. Он имеет два соединения, по одному с каждой стороны, так что вы можете подключить его в цепь.

Фото: Типовой резистор.

Что происходит внутри резистора? Если вы сломаете один открытый, и соскоблите внешнее покрытие изоляционной краски, вы можете увидеть изолирующий керамический стержень, проходящий посередине с медной проволокой, намотанной снаружи. Такой резистор называется проволочным. Количество медных витков определяет сопротивление очень точно: чем больше медных витков, и чем тоньше меди, тем выше сопротивление. В резисторах меньшего номинала предназначенный для цепей меньшей мощности, медная обмотка заменена на спиральный узор углерода. Такие резисторы намного дешевле. делают и называются углеродной пленкой. Как правило, проволочные резисторы более точны и более стабильны при более высоких рабочих температурах.

Фото: Внутри проволочного резистора. Разломите один пополам, соскребите краску, и вы сможете ясно увидеть изолирующий керамический сердечник и обмотанную вокруг него проводящую медную проволоку.

Как размер резистора влияет на его сопротивление?

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

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

R = ρ × L / А

Проще говоря, сопротивление (R) материала увеличивается по мере увеличения его длины (поэтому более длинные провода обеспечивают большее сопротивление) и увеличивается по мере уменьшения его площади (более тонкие провода имеют 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 Ωm (омметры). У разных материалов очень разное удельное сопротивление: у проводников удельное сопротивление намного ниже, чем у изоляторов. При комнатной температуре алюминий имеет размер около 2,8 x 10 9 .0089 -8 Ом·м, в то время как медь (лучший проводник) значительно ниже и составляет 1,7 -8 Ом·м. Кремний (полупроводник) имеет удельное сопротивление около 1000 Ом·м и стекло (хороший изолятор). меры около 10 12 Ом·м. Из этих цифр видно, насколько сильно различаются проводники и изоляторы по своей способности проводить электричество: кремний примерно в 100 миллиардов раз хуже меди, а стекло снова примерно в миллиард раз хуже!

Таблица: Хорошие проводники: Сравните удельное сопротивление 10 распространенных металлов и сплавов с 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 неуклонно 90 103 возрастает 90 104 с повышением температуры. Почему? Чем горячее материал, тем сильнее колеблются его атомы или ионы, и тем труднее он воспринимается. электроны извиваются, что приводит к более высокому электрическому сопротивлению. Говоря в широком смысле, удельное сопротивление большинства материалов увеличивается линейно с температурой (поэтому, если вы увеличите температуры на 10 градусов удельное сопротивление увеличивается на определенную величину, а если его увеличить еще на 10 градусов удельное сопротивление снова возрастает на такую ​​же величину). если вы охладите материал, вы понизите его удельное сопротивление, и если вы охладите его до чрезвычайно низкого температуры, вы можете иногда заставить удельное сопротивление полностью исчезнуть в явлении, известном как сверхпроводимость.

Таблица: Сопротивление материала увеличивается с температурой. На этой диаграмме показано, как удельное сопротивление (базовое сопротивление материала, не зависящее от его длины или площади) увеличивается почти линейно при повышении температуры от абсолютного нуля до примерно 600 К (327°C) для четырех распространенных металлов. Нарисовано с использованием исходных данных из «Удельного электрического сопротивления выбранных элементов» П. Десаи и др., J. Phys. хим. Ссылка Данные, Том 13, № 4, 1984 и «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра» Р. Матулы, J. Phys. хим. Ссылка Data, Vol 8, No 4, 1979, любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий США. Открытые данные.

Узнайте больше

Статьи по теме на нашем сайте

  • Конденсаторы
  • Диоды и светоизлучающие диоды (СИД)
  • Электричество
  • Электроника
  • Нагревательные элементы
  • Транзисторы

Видео

  • MAKE Presents: The Resistor: 5-минутное вступительное видео от Колина Каннингема из журнала MAKE. Охватывает основную концепцию резисторов и немного истории, а затем показывает, как сделать собственный резистор с помощью карандаша 2В!
  • Что такое резистор?: В этом видео довольно много времени объясняется, как читать цветовые коды; если вы находите всю цветовую систему запутанной, это хорошее место, чтобы прояснить ваши идеи.

Книги

Для юных читателей
  • Easy Electronics Чарльза Платта. Maker Media, 2017. Упрощенное введение в стиле комиксов на 50 страницах с упором на обучение на практике.
Для читателей постарше
  • Производитель: Electronics by Charles Platt. Maker Media, 2015. Более длинное и подробное введение от Чарльза Платта, но с использованием того же практического подхода.
  • Электричество и электроника, Стэн Гибилиско. Макгроу Хилл, 2011.
  • Начало работы в области электроники, Форрест М. Мимс III. Издательство Мастер, 2003.

Статьи

  • Исторически важные уравнения Ньютона, Ома и Планка Пола Г.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *