Site Loader

Содержание

Какой формулой рассчитать мощность резисторов

Резисторы применяются практически во всех электросхемах. Это наиболее простой компонент, в основном, служащий для ограничения или регулирования тока, благодаря наличию сопротивления при его протекании.

Резисторы

Виды резисторов

Внутреннее устройство детали может быть различным, но преимущественно это изолятор цилиндрической формы, с нанесённым на его внешнюю поверхность слоем либо несколькими витками тонкой проволоки, проводящими ток и рассчитанными на заданное значение сопротивления, измеряемое в омах.

Существующие разновидности резисторов:

  1. Постоянные. Имеют неизменное сопротивление. Применяются, когда определенный участок электроцепи требует установки заданного уровня по току или напряжению. Такие компоненты необходимо рассчитывать и подбирать по параметрам;
  2. Переменные. Оснащены несколькими выводными контактами. Их сопротивление поддается регулировке, которая может быть плавной и ступенчатой. Пример использования – контроль громкости в аудиоаппаратуре;
  3. Подстроечные – представляют собой вариант переменных. Разница в том, что регулировка подстроечных резисторов производится очень редко;
  4. Есть еще резисторы с нелинейными характеристиками – варисторы, терморезисторы, фоторезисторы, сопротивление которых меняется под воздействием освещения, температурных колебаний, механического давления.

Важно! Материалом для изготовления практически всех нелинейных деталей, кроме угольных варисторов, применяемых в стабилизаторах напряжения, являются полупроводники.

Параметры резисторного элемента

  1. Для резисторов применяется понятие мощности. При прохождении через них электротока происходит выделение тепловой энергии, рассеиваемой в окружающее пространство. Мощность детали является параметром, который показывает, сколько энергии она может выделить в виде тепла, оставаясь работоспособной. Мощность зависит от габаритов детали, поэтому у маленьких зарубежных резисторов ее определяют на глаз, сравнивая с российскими, технические характеристики которых известны;

Важно! Импортные резисторные элементы идентичной мощности имеют несколько меньшие размеры, так как российские производятся с некоторым запасом по этому показателю.

На схеме мощность показана следующим образом.

Условное обозначение мощности

  1. Второй параметр – сопротивление элемента. На российских деталях типа МЛТ и крупных импортных образцах оба параметра указываются на корпусе (мощность – Вт, сопротивление – Ом, кОм, мОм). Для визуального определения сопротивления миниатюрных импортных элементов применяется система условных обозначений с помощью цветных полосок;

Цветовая маркировка резисторов

  1. Допуски. Невозможно изготовить деталь с номинальным сопротивлением, в точности соответствующим заявленному значению. Поэтому всегда указываются границы погрешности, называемые допуском. Его величина – 0,5-20%;
  2. ТКС – коэффициент температуры. Показывает, как варьируется сопротивление при изменении внешней температуры на 1°С. Желательно, но не обязательно подбирать элементы с близким или идентичным значением этого показателя для одной цепи.

Расчет резисторов

Для расчета сопротивления резистора формула применяемая в первую очередь – это закон Ома:

I = U/R.

Исходя из этой формулы, можно вывести выражение для сопротивления:

R = U/I,

где U – разность потенциалов на выводных контактах резистора.

Пример. Необходимо провести зарядку аккумулятора 2,4 В зарядным током 50 мА от автомобильной 12-вольтовой батареи. Прямое соединение сделать нельзя из-за слишком высоких показателей по току и напряжению. Но возможно поставить в схему сопротивление, которое обеспечит нужные параметры.

Предварительно нужно рассчитать резистор:

  • Расчет начинается с определения падения напряжения, которое должен обеспечить резисторный элемент:

U = 12-2,4 = 9,6 B

  • Протекающий по детали ток – 50 мА. Следовательно, R = 9,6/0,05 = 192 Ом

Теперь можно уже подобрать нужный резистор по одному показателю.

Если рассчитанной детали не нашлось, можно применить соединение из нескольких резисторных элементов, установив их последовательно или параллельно. Расчет сопротивлений при этом имеет свои особенности.

Последовательное соединение

Последовательно соединенные сопротивления складываются:

R = R1+ R2.

Если нужно получить общий результат 200 Ом, и имеется один резистор на 120 Ом, то расчет другого:

R2 = R-R1 = 200-120 = 80 Ом.

Последовательное соединение

Параллельное соединение

При параллельной схеме другая зависимость:

1/R = 1/R1 + 1/R2.

Или преобразованный вариант:

R = (R1 x R2)/ (R1 + R2).

Важно! Параллельное соединение можно использовать, когда в наличии детали с большим сопротивлением, чем требуется, последовательное наоборот.

Пример. Необходимо сопротивление 200 Ом. Имеется деталь R2 на 360 Ом. Какое сопротивление подобрать еще? R1 = R2/(R2/R-1) = 360/(360/200-1) = 450 Ом.

Параллельное соединение

Смешанное соединение

В смешанных схемах присутствуют последовательно-параллельные комбинации. Расчет таких схем сводится к их упрощению путем преобразований. На рисунке ниже представлено, как упростить схему, рассчитывая общий показатель для шести резисторов с учетом их соединения.

Расчет сопротивления в смешанной схеме

Мощность

Определив сопротивление, еще нельзя выбрать деталь. Чтобы обеспечить надежную работу схемы, необходимо найти и другой параметр – мощность. Для этого надо знать, как рассчитать мощность резисторного элемента.

Формулы, по которым можно рассчитать мощность резистора:

Пример. I = 50 мА; R = 200 Ом. Тогда P = I² x R = 0,05² x 200 = 0,5 Вт.

Если не учитывать значение тока, расчет мощности резистора ведется по другой формуле.

Пример. U = 9,6 В, R = 200 Ом. P = U²/R = 9,6²/200 = 0,46 Вт. Получился тот же результат.

Теперь, зная точные параметры рассчитываемого резисторного элемента, подберем радиодеталь.

Важно! При выборе деталей возможно их заменить на резисторы с мощностью, больше рассчитанной, но обратный вариант не подходит.

Это основные формулы для расчета резисторных деталей, на основании которых производится анализ узлов схемы, где главным является определение токов и напряжений, протекающих через конкретный элемент.

Видео

Оцените статью:

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:
  • Что такое резистор. Окончание | Компьютер и жизнь

    Приветствую, друзья.

    В первой части статьи мы с вами узнали о еще одном «кирпичике» электроники – резисторе.

    Сегодня мы продолжим знакомство с этими штуковинами и перейдем от теории к практике.

    Сразу отметим, что резистор – это пассивный элемент (в отличие от активных – диодов и транзисторов, способных генерировать сигнал).

    Для начала рассмотрим

    Обозначения резисторов в схемах

    Постоянные резисторы в электронных схемах обозначают прямоугольниками (отечественное обозначение) или ломаной линией (зарубежное обозначение).

    Если придерживаться отечественного ГОСТ, то необходимо указывать еще и мощность резистора посредством черточек внутри прямоугольника.

    Переменные и подстроечные резисторы обозначаются теми же прямоугольниками или ломаными линиями и стрелкой, символизирующей подвижный контакт.

    Рядом с графическим изображением указывается значение сопротивления резистора и его порядковый номер в схеме.

    Иногда указывается мощность резистора и его допустимое процентное отклонение сопротивления от номинала.

    Величина сопротивления указывается в Омах, килоомах (кОм), мегомах (Мом).

    Иногда в зарубежных схемах для обозначения Ом используется символ Ω  (греческая буква «омега»).

    Отметим, что в конструкторской документации в схемах зачастую указывают только порядковый номер резистора, а его номинал, отклонение, тип и другие данные сводят в отдельный документ.

    Напомним, что о всех параметрах конкретного типа резистора можно почитать в соответствующем даташите  (data sheet).

    Примеры обозначений:

    — 27 Ом, 27 Ohm, 27Ω, 27R, 27 – 27 Ом,

    — 1,5 кОм, 1,5 к, 1,5 kOhm, 1,5 кΩ, 1k5 – 1,5 килоом,

    — 3,3 Мом, 3,3 МOhm, 3,3 MΩ, 3M3, 3,3 – 3,3 мегом (мегаом)

    Обратите внимание: если в обозначении стоит маленькая буква «м» – то это будут миллиомы, а не мегомы!

    Если в обозначении стоит просто цифра без букв, то это могут быть и омы, и мегомы. В этом случае, если в цифре нет запятой – это будут омы, если есть – мегомы.

    Маркировка резисторов

    Резисторы могут маркироваться нанесением буквенно-цифровых обозначений, наносимых на корпус резистора.

    Обычно указывается номинал резистора и его процентный допуск (±5%, ±10%, ±20%). Процентный допуск указывается чаще всего латинской буквой.

    Иногда указывается тип резистора и его мощность рассеяния.

    Примеры обозначений:

    100kΩJ 2W – 100 килоом, допуск ±5%, мощность рассеяния – 2Вт,

    4К3И МЛТ-1 – 4,3 кОм, допуск ±5%, тип – МЛТ, мощность рассеяния – 1 Вт (это старый резистор времен CCCР),

    560Ω 5% — 560 Ом, допуск ±5%

    Однако на корпус мелких резисторов трудно нанести такие обозначения, поэтому для них применяется маркировка посредством 4-х, 5-ти или 6-ти цветных колец.

    Обычно маркировка читается слева направо, при этом первое кольцо шире, или находится ближе к выводу резистора.

    Мы не будем здесь приводить полных таблиц с цветовой маркировкой.

    Номинал резистора можно узнать в онлайн-калькуляторах. Например, здесь. Это удобно.

    Измерение сопротивления резистора

    Обычно сопротивление резистора указывается на его корпусе посредством маркировки.

    Но иногда возникает необходимость измерить величину сопротивления.

    Обычно такое происходит при ремонте.

    Маркировка может потускнеть или стереться, сам резистор может подгореть.

    Измерить сопротивление резистора можно цифровым мультиметром.

    Мультиметр измеряет не только сопротивление, но другие величины – ток, напряжение, емкость, температуру и т.д.

    Обычно мультиметр имеет переключатель диапазонов и величин и входные гнезда для щупов.

    Для измерения сопротивления надо поставить переключатель на один из диапазонов измерения сопротивления (вблизи этих диапазонов обычно расположен символ Ω).

    При этом цифра, например, «200» означает диапазон от 0 до 200 Ом, обозначение «20к» – диапазон от 0 до 200 килоом, а обозначение «200М» – диапазон от нуля до 200 Мегом.

    Если сопротивление резистора превышает выбранный диапазон, в крайнем левом разряде будет цифра «1».

    При измерении малых величин сопротивлений (единицы Ом – доли Ом) надо учитывать сопротивление щупов мультиметра.

    Для этого надо замкнуть щупы между собой, при этом мультиметр покажет некоторое сопротивление (доли Ом).

    Эту величину надо потом вычесть из измеренного значения сопротивления. При измерении сопротивлений более 100 Ом погрешность измерения будет менее 1%. Этого вполне достаточно для большинства практических применений.

    Сопротивление в десятые – сотые доли Ома выполняются с помощью специальных измерителей – миллиомметров и измерительных мостов.

    Отметим, что иногда резисторы в изделиях (особенно миниатюрные) изменяют свое сопротивление без изменения внешнего вида – без обгорания, потемнения и т.п. Это одна из самых трудно обнаруживаемых неисправностей. «Вычислить» такой резистор можно только измерением его сопротивления и сравнением его с маркировкой.

     Схемы с резисторами

    Параллельное и последовательное соединение резисторов

    Еще из школьного курса физики мы помним, что резисторы могут соединяться последовательно и параллельно.

    При последовательном соединении сопротивление цепочки будет равно сумме всех сопротивлений.

    При параллельном сопротивлении суммируются величины, обратные сопротивлениям, поэтому сопротивление цепочки будет меньше резистора самого малого номинала.

    В справедливости этих утверждений можно легко убедиться с помощью мультиметра.

    Иногда не удается найти резистор нужного номинала – и в этом случае его можно получить последовательным или параллельным соединением нескольких резисторов.

    Последовательное соединение резисторов используется и в том случае, если прилагаемое напряжение превышает максимально допустимое для данного типа резистора.

    Так, для большинства современных SMD резисторов прилагаемое напряжение не должно превышать 200 В. Поэтому, при необходимости, например, включить SMD резистор в цепь сетевого напряжения 220 В (при этом амплитудное значение напряжения превышает 300 В) ставят цепочку из двух-трех резисторов одинакового номинала. При этом сетевое напряжение в соответствии с законом Ома поровну распределяется между ними.

    Делитель напряжения

    В электронных схемах часто бывает нужно получить часть от какой-то величины напряжения. Эту задачу решает делитель напряжения.

    При этом входное напряжение подается на цепочку из двух последовательно соединенных резисторов, а выходное снимается с одного из них.

    В соответствии с законом Ома, Iд = Uвх/(R1+R2) и Uвых = Iд*R2. Отсюда Uвых = Uвх*R2/(R1+R2). Величина R2/(R1+R2) называется коэффициентом передачи делителя (который всегда меньше единицы).

    Поэтому выходное напряжение всегда меньше входного.

    В первом приближении коэффициент передачи не зависит от частоты сигнала, так как сопротивление резисторов не зависит от частоты.

    Кстати, переменный или подстроечный резистор можно включить по схеме 1 или 2.

    В первом случае при вращении ручки резистора изменяется сопротивление, вносимое резистором в цепь сигнала.

    Во втором случае резистор представляет собой управляемый делитель напряжения с переменным коэффициентом передачи.

    Именно по такой схеме включен переменный резистор в регуляторе громкости акустических систем, стоящих у вас на столе.

    Частотно-зависимые делители напряжения

    Если в одно из плеч делителя вместо резистора установить конденсатор, получится частотно-зависимый делитель напряжения, так как сопротивление конденсаторы зависит от частоты.

    В первом случае конденсатор стоит в верхнем плече делителя. При малой частоте сигнала его сопротивление очень велико, и на нем падает почти все входное напряжение.

    Поэтому на выходе будет очень небольшой сигнал. При нулевой частоте (постоянном напряжении) на конденсаторе упадет все напряжение, и на выходе будет вообще 0 вольт.

    По мере роста частоты сопротивление конденсатора будет уменьшаться, а коэффициент передачи делителя и, соответственно, выходное напряжение – возрастать.

    Эту схему еще называют фильтром верхних частот.

    В втором случае конденсатор стоит в нижнем плече.

    В этом случае сигнал малой частоты пройдет без заметного ослабления, а сигнал высокой частоты будет сильно ослаблен.

    Такую схему называют еще фильтром нижних частот. Он пропускает небольшие частоты и постоянную составляющую.

    В заключение отметим, что, конечно же, резисторы (и другие компоненты) встречаются в самых различных комбинациях во множество других схем. И что анализ этих схем достаточно сложен, так как при этом привлекается серьезный математический аппарат.

    Но на первых порах вполне достаточно простого качественного объяснения «на пальцах».

    Можно еще почитать:

    Что такое полевой транзистор.


    Маркировка резисторов

    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: мгновенное значение напряжения на резисторе пропорционально току проходящему через него. На практике же резисторы в той или иной степени обладают также паразитной ёмкостью, паразитной индуктивностью и нелинейностью вольт-амперной характеристики.

     

    Обозначение резисторов на схемах 
    В России условные графические обозначения резисторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728-74. В соответствии с ним, постоянные резисторы обозначаются следующими образом:

    Маркировка резисторов с проволочными выводами
    Резисторы, в особенности малой мощности — чрезвычайно мелкие детали, резистор мощностью 0,125Вт имеет длину несколько миллиметров и диаметр порядка миллиметра. Прочитать на такой детали номинал с десятичной запятой невозможно. Поэтому, при указании номинала вместо десятичной точки пишут букву, соответствующую единицам измерения (К — для килоомов, М — для мегаомов, E или R для единиц Ом). Например 4K7 обозначает резистор, сопротивлением 4,7 кОм, 1R0 — 1 Ом, 120К — 120 кОм и т. д. Однако и в таком виде читать номиналы трудно. Поэтому, для особо мелких резисторов применяют маркировку цветными полосками.

    Для резисторов с точностью 20 % используют маркировку с тремя полосками, для резисторов с точностью 10 % и 5 % маркировку с четырьмя полосками, для более точных резисторов с пятью или шестью полосками. Первые две полоски всегда означают первые два знака номинала. Если полосок 3 или 4, третья полоска означает десятичный множитель, то есть степень десятки, которая умножается на двузначное число, указанное первыми двумя полосками. Если полосок 4, последняя указывает точность резистора. Если полосок 5, третья означает третий знак сопротивления, четвёртая — десятичный множитель, пятая — точность. Шестая полоска, если она есть, указывает температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Если эта полоска в 1,5 раза шире остальных, то она указывает надёжность резистора (% отказов на 1000 часов работы).

    Следует отметить, что иногда встречаются резисторы с 5-ю полосами, но стандартной (5 или 10 %) точностью. В этом случае первые две полосы задают первые знаки номинала, третья — множитель, четвёртая — точность, а пятая — температурный коэффициент.

    Цвет Как
    число
    Как десятичный 
    множитель
    Как точность
    в %
    Как ТКС
    в ppm/°C
    Как %
    отказов
    серебристый   1·10-2 = 0,01 10
    золотой   1·10-1 = 0,1 5
    чёрный   0 1·100 = 1
    коричневый   1 1·101 = 10 1 100 1%
    красный   2 1·102 = 100 2 50 0,1%
    оранжевый   3 1·103 = 1000 15 0,01%
    жёлтый   4 1·104 = 10 000 25 0,001%
    зелёный   5 1·105 = 100 000 0,5
    синий   6 1·106 = 1 000 000 0,25 10
    фиолетовый   7 1·107 = 10 000 000 0,1 5
    серый   8 1·108 = 100 000 000
    белый   9 1·109 = 1 000 000 000 1
    отсутствует 20%

    Пример 
    Допустим на резисторе видим 4 полоски коричневую, чёрную, красную, золотую. Первые две полоски дают 1 0, третья 100, четвёртая даёт точность 5 %, итого резистор сопротивлением 10·100 Ом = 1 кОм, с точностью ±5 %. 

    Запомнить цветную кодировку резисторов нетрудно: после чёрной 0 и коричневой 1 идёт последовательность цветов радуги. Так как маркировка была придумана в англоязычных странах, голубой и синий цвета не различаются.

    Поскольку резистор симметричная деталь, может возникнуть вопрос: «Начиная с какой стороны читать полоски?» Для четырёхполосной маркировки обычных резисторов с точностью 5 и 10 % вопрос решается просто: золотая или серебряная полоска всегда стоит в конце. Для трёхполосочного кода первая полоска стоит ближе к краю резистора, чем последняя. Для других вариантов важно, чтобы получалось значение сопротивления из номинального ряда, если не получается, нужно читать наоборот. (Для резисторов МЛТ-0,125 производства СССР с 4-мя полосками, первой является полоска, нанесённая ближе к краю; обычно она находится на металлическом стаканчике вывода, а остальные три — на более узком керамическом теле резистора).

    Особый случай использования цветовой маркировки резисторов — перемычки нулевого сопротивления. Они обозначаются одной чёрной (0) полоской по центру. (Использование таких резисторо-подобных перемычек вместо дешёвых кусков проволоки объясняется желанием производителей сократить расходы на перенастройку сборочных автоматов).

     по материалам: ru.wikipedia.org

    Характеристики резисторов, параметры и маркировка

    Резисторы являются наиболее распространенными элементами радиоэлектронной аппаратуры. Раньше резисторы назывались сопротивлениями, но в соответствии с Государственным стандартом электрическим сопротивлениям, как схемным элементам, присвоено название «резисторы».

    Сделано это было с целью различать «сопротивление» как изделие (радиокомпонент) и «сопротивление», как его физическое свойство, электрическую величину. Резисторы характеризуются электрическим сопротивлением.

    Основной единицей электрического сопротивления в соответствии с международной системой единиц является Ом.І2 Ом.

    Различают следующие виды резисторов: постоянные и переменные. Переменные еще делят на регулировочные и подстроечные. У постоянных резисторов сопротивление нельзя изменять в процессе эксплуатации.

    Резисторы, с помощью которых осуществляют различные регулировки в радиоэлектронной аппаратуре изменением их сопротивления, называют переменными резисторами или потенциометрами. Те резисторы, сопротивление которых изменяют только в процессе налаживания (настройки) радиоэлектронного устройства, называют подстроечными.

    Основные параметры резисторов

    Резисторы характеризуются такими основными параметрами: номинальным значением сопротивления, допустимым отклонением сопротивления от номинального значения, номинальной (допустимой) мощностью рассеяния, максимальным рабочим напряжением, температурным коэффициентом сопротивления, собственными шумами и коэффициентом напряжения.

    Номинальное значение сопротивления R обычно обозначено на корпусе резистора. Действительное значение сопротивления резистора может отличаться от номинального в пределах допустимого отклонения (допуска, определяемого в процентах по отношению к номинальному сопротивлению).

    Маркировка резисторов

    На корпусе резистора, как правило, наносится краской его тип, номинальная мощность, номинальное сопротивление, допуск и дата изготовления. Для маркировки малогабаритных резисторов используют бук-венно-цифровой код. Код состоит из цифр, обозначающих номинальное сопротивление, буквы, обозначающей единицу измерения, и буквы, указывающей допустимое отклонение сопротивления. Примеры наносимого на корпус резистора буквенного кода единиц измерения номинального сопротивления старого и нового стандартов приведены в табл. 1.

    Если номинальное сопротивление выражается целым числом, то буквенный код ставится после этого числа. Если же номинальное сопротивление представляет собой десятичную дробь, то буква ставится- вместо запятой, разделяя целую и дробную части. В случае, когда десятичная дробь меньше единицы, целая часть (ноль) исключается.

    При маркировке резисторов код допуска ставится после кодированного обозначения номинального сопротивления. Буквенные коды допусков приведены в табл. 2.

    Например, обозначение 4К7В (или 4К7М) соответствует номинальному сопротивлению 4,7 кОм с допустимым отклонением 20%. В табл. 1 и 2 приведены буквенные коды, соответствующие как старым, так и новым стандартам, так как в настоящее время встречаются оба варианта. Номинальная мощность на малогабаритных резисторах не указывается, а определяется по размерам корпуса.

    Таблица 1. Обозначение номинальной величины сопротивления на корпусах резисторов.

    Полное обозначение Сокращенное обозначение на корпусе
    Обозначение Примеры обозначения Обозначение единиц измерения Примеры обозначения
    единиц измерении Старое Новое Старое Новое
    Ом Омы

    13 Ом

    470 0м

    R Е

    13R 470R (К47)

     

    13Е 470Е (К47)
    кОм килоОмы

    1 кОм

    5,6 кОм

    27 кОм

    100 кОм

    К К

    1К0

    5К6

    27K

    100К(М10)

    1К0

    5К6

    27K

    100К(М10)

    МОм мегаОмы 470 МОм

    4,7 МОм

    47 МОм

    М

     

    М

     

    М47

    4М7

    47 М

     

    М47

    4М7

    47М

    Таблица 2. Буквенные коды допусков сопротивлений, наносимых на корпуса резисторов.

    Допуск, % ±0,1 ±0,2 ±0,25 ±0,5 ±1 ±2 ±5 ±10 ±20 ±30
    Обозначение старое ж У Д Р Л И С В Ф
    новое в С D F G J К М N

    Цветовой код маркировки резисторов

    Тип маркировки, при котором на корпус резистора наносится краска в виде цветных колец или точек называют цветовым кодом (см. на рис. 1). Каждому цвету соответствует определенное цифровое значение.

    Цветовая маркировка на резисторах сдвинута к одному из выводов и читается слева направо. Если маркировку нельзя разместить у одного, из выводов, то первый знак делается полосой шириной в два раза больше, чем остальные.

    На резисторы с малой величиной допуска (0,1…10%), маркировка производится пятью цветовыми кольцами. Первые три кольца соответствуют численной величине сопротивления в омах, четвертое кольцо ерть множитель, а пятое кольцо — допуск (рис. 1).

    Резисторы с величиной допуска 20% маркируются четырьмя цветными кольцами и на них величина допуска не наносится. Первые три кольца — численная величина сопротивления в омах, а четвертое кольцо — множитель. Иногда резисторы с допуском 20% маркируют тремя цветными кольцами.

    В этом случае первые два кольца — численная величина сопротивления в омах, а третье кольцо — множитель. Незначащий ноль в третьем разряде не маркируется.

    В связи с тем, что на рынке радиоаппаратуры значительное место занимают зарубежные изделия, заметим, что резисторы зарубежных фирм маркируются как цифровым, так и цветовым кодом.

    При цифровой маркировке первые две цифры обозначают численную величину номинала резистора в омах, а оставшиеся представляют число нулей. Например: 150 — 15 Ом; 181 — 180 Ом; 132 — 1,3 кОм; 113—11 кОм.

    Цветовая маркировка состоит обычно из четырех цветовых колец. Номинал сопротивления представляет первые три кольца, двух цифр и множителя. Четвертое кольцо содержит информацию о допустимом отклонении сопротивления от номинального значения в процентах.

    Определение номиналов зарубежных резисторов по цветовому коду такое же, как и для отечественных. Таблицы цветовых кодов отечественных и зарубежных резисторов совпадают.

    Многие фирмы, помимо традиционной маркировки, используют свою внутрифирменную цветовую и кодовую маркировки. Например, встречается маркировка SMD-резисторов, когда вместо цифры 8 ставится двоеточие. Так, маркировка 1:23 означает 182 кОм, a 80R6 — 80,6 Ом.

    Цвет колец или точек Номинальное сопротивление, Ом Множитель Допуск, % ТКС, %/ГС
    1-я цифра 2-я цифра З-я цифра 4-я цифра 5-я цифра п
    Серебристый 0601 ±10
    Золотистый 061 ±5
    Черный 0 1
    Коричневый 1 1 1 10 ±1 100
    Красный 2 2 2 10^2 ±2 50
    Оранжевый 3 3 3 10^3 15
    Желтый 4 4 4 10^4 25
    Зеленый 5 5 5 10^5 ±0,5
    Синий 6 6 6 10^6 ±0,25 10
    Фиолетовый 7 7 7 10^7 ±0,1 5
    Серый 8 8 8 10^8 ±0,05
    Белый 9 9 9 10^9 1

                  

    Рис. 1. Цветовая маркировка отечественных и зарубежных резисторов в виде колец или точек, в зависимости от допуска и ТКЕ.

    Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.

    Обозначение мощности резистора на схеме, как её увеличить, что делать, если нет подходящего по мощности резистора

    Обозначение мощности резистора на схеме, как её увеличить, что делать, если нет подходящего по мощности резистора

    Резистор — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др. Весьма широко используемый компонент практически всех электрических и электронных устройств.

    В схемах радиоэлектронной аппаратуры одним из наиболее часто встречающихся элементов является резистор, другое его название это сопротивление. У него есть целый ряд характеристик, среди которых есть мощность. В этой статье мы поговорим о резисторах, что делать, если у вас нет подходящего по мощности элемента, и почему они сгорают.

    Характеристики резисторов

    1. Основной параметр резистора – это номинальное сопротивление.

    2. Второй параметр, по которому его выбирают – это максимальная (или предельная) рассеиваемая мощность.

    3. Температурный коэффициент сопротивления – описывает, насколько изменяется сопротивление, при изменении его температуры на 1 градус Цельсия.

    4. Допустимое отклонение от номинала. Обычно разброс параметров резистора от одного заявленного в пределах 5-10%, это зависит от ГОСТ или ТУ по которому он произведен, существуют и точные резисторы с отклонением до 1%, обычно стоят дороже.

    5. Предельное рабочее напряжение, зависит от конструкции элемента, в бытовых электроприборах с напряжением питания 220В могут применяться практически любые резисторы.

    6. Шумовые характеристики.

    7. Максимальная температура окружающей среды. Это такая температура, которая может быть при достижении максимальной рассеиваемой мощности самого резистора. Об этом подробнее поговорим позже.

    8. Влаго- и термоустойчивость.

    Есть еще две характеристики, о которых начинающие чаще всего не знают, это:

    1. Паразитная индуктивность.

    2. Паразитная ёмкость.

    Оба параметра зависят от типа и конструктивных особенностей резистора. Индуктивность имеет в любом проводнике, вопрос в её величины. Типовые величины паразитных индуктивностей и емкостей приводить бессмысленно. Паразитные составляющие следует учитывать при проектировании и ремонте высокочастотных приборах.

    На низких частотах (например, в пределах звукового диапазона до 20 кГц), существенного влияния в работу схемы они не вносят. В высокочастотных приборах, с рабочими частотами в сотни тысяч и выше герц существенное влияние вносит даже расположение дорожек на плате и их форма.

    Мощность резистора

    Из курса физики многие отлично помнят формулу мощности для электричества, это: P=U*I

    Отсюда следует, что она линейно зависит от тока и напряжения. Ток же через резистор зависит от его сопротивления и приложенного к нему напряжению, то есть:

    I=U/R

    Падение напряжения на резисторе (сколько на его выводах остаётся напряжения от приложенного к цепи, в которой он установлен), так же зависит от тока и сопротивления:

    I=U/R

    Теперь объясним простыми словами, что такое мощность у резистора и куда она выделяется.

    У любого металла есть своё удельное сопротивление, это такая величина, которая зависит от структуры этого самого металла. Когда носители зарядов (в нашем случае электроны), под воздействием электрического тока протекают через проводник, они сталкиваются с частицами, из которого состоит металл.

    В результате этих столкновений затрудняется движение тока. Если очень обобщенно сказать, то получается, так, что чем плотнее структура металла, тем сложнее протекать току (тем больше сопротивление).

    На картинке пример кристаллической решетки, для наглядности.

    Из-за этих столкновений выделяется тепло. Это можно представить, как если бы вы шли через толпу (большое сопротивление), где вас еще и толкают, или если бы шли по пустому коридору, где вы сильнее вспотеете?

    То же самое происходит и с металлом. Мощность выделяется в виде тепла. В некоторых случаях это плохо, потому что так снижается коэффициент полезного действия прибора. В других ситуациях – это полезное свойство, например в работе ТЭНов. В лампах накаливания за счет своего сопротивления спираль раскаляется до яркого свечения.

    Но как это относится к резисторам?

    Дело в том, что резисторы применяют для ограничения тока при питании каких-либо устройств, или элементов цепи, или для задания режимов работы полупроводниковым приборам. Из формулы выше станет ясно, что ток снижается, за счет снижения напряжения. Лишнее напряжение можно сказать, что сгорает в виде тепла на резисторе, мощность при этом считается по той же формуле, что и общая мощность:

    P=U*I

    Здесь U – это количество вольт «сожженных» на резисторе, а I – это ток, который через него протекает.2/1=144/1=144 Вт.

    Всё сходится. Резистор будет выделять тепло с мощностью в 144Вт. Это условные значения, взятые в качестве примера. На практике таких резисторов вы не встретите в радиоэлектронной аппаратуре, исключением являются большие сопротивления для регулирования двигателей постоянного тока или пуска мощных синхронных машин в асинхронном режиме.

    Какие бывают резисторы и как они обозначаются на схеме

    Ряд мощностей резисторов стандартен: 0.05 (0.62) – 0.125 – 0.25 – 0.5 – 1 – 2 – 5

    Это типовые номиналы распространенных резисторов, бывают и большие значения, или другие величины. Но этот ряд наиболее распространен. При сборке электроники используют схему электрическую принципиальную, с порядкового номера элементов. Реже указываться номинальное сопротивление, еще реже указывается номинальное сопротивление и мощность.

    Чтобы быстро определить мощность резистора на схеме были введены соответствующие УГО (условные графические обозначения) по ГОСТ. Внешний вид таких обозначений и их расшифровка представлены в таблице ниже.

    Вообще эти данные, а также название конкретного типа резистора указываются в перечне элементов, там же указывается и разрешенный допуск в %.

    Внешне, они отличаются размером, чем мощнее элемент, тем больше его размер. Больший размер увеличивает площадь теплообмена резистора с окружающей средой. Поэтому тепло, которое выделяется при прохождении тока через сопротивление, быстрее отдаётся воздуху (если окружающая среда воздух).

    Это значит, что резистор может греться с большей мощностью (выделять определенное количество тепла в единицу времени). Когда температура сопротивления достигает определенного уровня, сначала начинает выгорать внешний слой с маркировкой, дальше сгорает резистивный слой (пленка, проволока или что-то другое).

    Чтобы вы оценили, как сильно может греться резистор, взгляните на нагрев спирали разобранного мощного резистора (более 5 Вт) в керамическом корпусе.

    В характеристиках был такой параметр, как допустимая температура окружающей среды. Она указывается, для правильного подбора элемента. Дело в том, что раз мощность резистора ограничена способностью отдать тепло и, при этом, не перегреться, а для отдачи тепла, т.е. охлаждения элемента путем конвекции или принудительным потоком воздуха должна быть как можно большая разница температур элемента и окружающей среды.

    Поэтому если вокруг элемента слишком жарко он быстрее нагреется и сгорит, даже если электрическая мощность на нем ниже максимально рассеиваемой. Нормальной температурой является 20-25 градусов Цельсия.

    Что делать, если нет резистора нужной мощности?

    Частой проблемой радиолюбителей является отсутствия резистора нужной мощности. Если у вас есть резисторы мощнее, чем нужно – ничего страшного в этом нет, можно ставить не задумываясь. Лишь бы он влез по размеру. Если все имеющиеся резисторы по мощности меньше, чем нужно – это уже проблема.

    На самом деле решить этот вопрос достаточно просто. Вспомните законы последовательного и параллельного соединения резисторов.

    1. При последовательном соединении резисторов сумма падений напряжений на всей цепочке равняется сумме падений на каждом из них. А ток, протекающий через каждый резистор равен общему току, т.е. в цепи из последовательно соединенных элементов протекает ОДИН ток, но приложенные к каждому из них напряжения РАЗНЫЕ, определяются по закону Ома для участка цепи (см. выше) Uобщ=U1+U2+U3

    2. При параллельном соединении резисторов падение на всех напряжения равны, а ток, протекающий в каждой из ветвей обратно пропорционален сопротивлению ветви. Общий ток цепочки из параллельно соединенных резисторов равен сумме токов каждой из ветвей.

    На этой картинке изображено всё вышесказанное, в удобной для запоминания форме.

    Так, как при последовательном соединении резисторов снизится напряжение на каждом из них, а при параллельном соединении ток, то если P=U*I

    Мощность, выделяемая на каждом из них, снизится соответствующим образом.

    Поэтому, если у вас нет резистора 100 Ом на 1 Вт, его можно почти всегда заменить 2 резисторами на 50 Ом и 0.5 Вт соединенными последовательно, или 2 резисторами на 200 Ом и 0.5 Вт соединенными параллельно.

    Я не просто так написал «ПОЧТИ ВСЕГДА». Дело в том, что не все резисторы одинаково хорошо переносят ударные токи, в некоторых цепях, например связанные с зарядом конденсаторов большой ёмкости, в первоначальный момент времени переносят большую ударную нагрузку, которая может повредить его резистивный слой. Такие связки нужно проверять на практике или путем долгих расчетов и чтением технической документации и ТУ на резисторы, чем почти никогда и никто не занимается.

    Заключение

    Мощность резистора – это величина не менее важная, чем его номинальное сопротивление. Если не уделять внимания подбору сопротивлений нужно мощности, то они будут перегорать и сильно греться, что плохо в любой цепи.

    При ремонте аппаратуры, особенно китайской, ни в коем случае не пытайтесь ставить резисторы меньшей мощности, лучше поставить с запасом, если есть такая возможность поместить его по габаритам на плате.

    Для стабильной и надежной работы радиоэлектронного устройства нужно подбирать мощность, как минимум, с запасом в половину от предполагаемой, а лучше в 2 раза больше. Это значит, что если по расчетам на резисторе выделяется 0.9-1 Вт, то мощность резистора или их сборки должна быть не меньше, чем 1.5-2 Вт.

    Ранее ЭлектроВести писали, что JinkoSolar объявила, что она установила новый рекорд эффективности для монокристаллических PERC-панелей, который составил 24,38%. Компания также разработала модуль мощностью 469,3 Вт. Кроме того, китайский производитель фотоэлектрических элементов поравнялся с фирмой Trina Solar, которая на прошлой неделе заявила о рекордном 24,58% показателе КПД монокристаллических панелей n-типа.

    По материалам: electrik.info.

    РадиоКот :: Новая деталь — резистор.

    РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Основы электроники >

    Новая деталь — резистор.

    Резистор — это элемент, обладающий определенным электрическим сопротивлением. Вообще, справедливости ради, скажу так — сопротивлением обладают не только резисторы, но и все остальные элементы: лампы, двигатели, диоды, транзисторы и даже простые провода. Однако у всех остальных элементов сопротивление — это не главная характеристика, а так скажем — побочная. На самом деле, лампочка — светит, двигатель — вращается, диод — выпрямляет, транзистор — усиливает, а провод — проводит. А вот у резистора нет иной «профессии», кроме как оказывать сопротивление идущему через него току. Ну, правда, он нагревается, и его можно использовать вместо обогревателя долгими зимними вечерами. Однако — это несколько из области нестандартных применений…

    На картинке изображены различные резисторы. Маленькая черненькая фичка в нижней части — это тоже резистор, только без ножек. Такие детали используются для поверхностного монтажа и носят имя SMD. Здесь мы имеем счастье наблюдать SMD-резистор.

    А на схеме его в любом случае обозначают только так:

    Рядом с изображением обычно указывают его порядковый номер в схеме и номинальное сопротивление (то, на которое он рассчитан). В нашем примере он 12-й по счету и его сопротивление — 15 килоом (т.е., 15 000 Ом). Буква R перед порядковым номером говорит нам о том, что это — резистор. (Для каждого вида деталей в схеме ведется свой счет.)

    Итак, резистор обладает сопротивлением. Сопротивление измеряется в Омах (см. главу 2 — Закон Ома). Каждый резистор рассчитан на какое-то определенное сопротивление. Чтобы узнать это определенное сопротивление — достаточно посмотреть на корпус резистора. Оно должно быть там написано. Однако не ищите надписей вроде 215 Ом. Так уже давно никто не обозначает, потому как — длинно получается. Сейчас весь мир перешел к трехзначной маркировке. Поэтому, на резисторе можно встретить, например, такие обозначения: 1К5, К20, 10Е, М36. Или такие: 152, 201, 100, 364. Или вообще не найти никаких букв, а только странные цветные полоски. В последнем случае — не отчаивайтесь — это цветовая маркировка. Ее довольно легко читать (если знать как =)). Сейчас мы начнем разгребать все способы маркировки. Но до этого, немного вспомним кратные приставки.

    мы постоянно используем в повседневной жизни. Например, покупая леску толщиной 0,25 миллиметра, или отправляясь на дачу на 54-й километр, или оценивая, сколько мегабайт занимает файл и влезет ли он на винчестер объемом 10 гигабайт. Или, на худой конец, объясняя соседу, что болевой порог человеческого уха — 120 децибелл и ваш усилок никак не обеспечит такой мощи, даже если очень захочет… «Миллиметр», «километр», «мегабайт», «гигабайт», «децибелл» — все эти слова образованы из слов «метр», «байт» и «Белл» при помощи кратных приставок: «милли-«, «кило-«, «Мега-«, «Гиго-«, «деци-«. Все прекрасно знают, что в 1-м километре — 1000 метров, а в 1-м грамме — 1000 миллиграмм, а в одном гигабайте — где-то 1000 000 000 байт. И можно, в принципе, говорить не «3 километра» а «3 тысячи метров», не «40 милиграмм» а «0,04 грамма». Однако — это долго и неудобно. Для того, собственно, и служат эти приставки — чтоб облегчить нам с вами жизнь.-12) (триллионная)

    Для обозначения сопротивления тоже используют кратные приставки. Чаще всего в схемах можно найти резисторы от нескольких десятков Ом до нескольких сотен килоом. Встречаются резисторы и по нескольку мегаом, но — редко. Итак:

    1 кОм = 1000 Ом
    1 МОм = 1000 кОм = 1 000 000 Ом

    Несколько примеров:

    1,5 кОм = 1,5*1000 = 1500 Ом
    0,2 кОм = 0,2*1000 = 200 Ом
    и т.д.

    Теперь поехали лопатить обозначения на корпусе!


    Маркировка — это условные обозначения, наносимые на корпус детали, по которым мы можем узнать о некоторых её свойствах. Маркировка резистора может сказать нам о самом главном его свойстве — сопротивлении.

    Существует несколько различных способов маркировки резисторов.

    Пример: 1К5, 68К, М16, 20Е, К39 и т.д.

    Расшифруем:
    1К5 = 1,5 кОм
    68К = 68 кОм
    М16 = 0,16 МОм = 160 кОм
    20Е = 20 (единиц) Ом
    К39 = 0,39 кОм = 390 Ом

    Маркировка всегда состоит из двух цифр и одной буквы, обозначающей кратную приставку. Причем, буква ставится вместо десятичной запятой. Например, чтобы записать 1,5 кОм, надо написать 1К5. Если число 3-значное, скажем — 390 Ом, то надо выразить его с помощью 2-х знаков: 0,39 кОм. Ноль не пишем. Получается К39. Если число целое, то есть, после запятой нет знаков, буква ставится в самом конце: 68 К = 68,0 кОм


    Пример: 152, 683, 164, 200, 391.

    Расшифруем:
    152 = 15 00 Ом = 1,5 кОм
    683 = 68 000 Ом = 68 кОм
    164 = 16 0000 Ом = 160 кОм
    200 = 20 Ом
    391 = 39 0 Ом.

    Я не случайно писал нули через пробел. Усекли фишку? Правильно! Первые две цифры — это некоторое число. Последняя — количество нулей, дописываемых после этого числа. Проще некуда!


    Не подходит для дальтоников и ленивых.
    Идеалогия — как в предыдущем способе, но вместо цифр — цветные полоски. Каждой цифре соответствует свой цвет. Вот таблица соответствия (ее лучше выучить наизусть, или распечатать на цветном принтере и везде носить с собой =)):


    Как читать?
    Берем резистор с цветовой маркировкой. На корпусе — 4 полоски. Три находятся рядом, одна — чуть в стороне. Переворачиваем резистор так, чтобы эта одиночная полоска была справа. Далее берем таблицу и переводим цвета трех левых линий в цифры. Получается трехзначное число. Далее — см. предыдущий способ.

    Пример:


    Вот и все! Оказывается, это так легко!!! =) Однако, если все же по каким-то причинам не удается прочесть маркировку резистора — сопротивление всегда можно померить измерительными приборами. О них мы еще поговорим.

    <<—Вспомним пройденное—-Поехали дальше—>>


    Как вам эта статья?

    Заработало ли это устройство у вас?

    Сопротивление и резисторы | Безграничная физика

    Закон Ома

    Закон

    Ома гласит, что ток пропорционален напряжению; схемы являются омическими, если они подчиняются соотношению V = IR.

    Цели обучения

    Контрастная форма вольт-амперных графиков для омических и неомических цепей

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Напряжение управляет током, а сопротивление ему препятствует.
    • Закон
    • Ома относится к пропорциональному соотношению между напряжением и током.Это также относится к конкретному уравнению V = IR, которое справедливо при рассмотрении схем, содержащих простые резисторы (сопротивление которых не зависит от напряжения и тока).
    • Цепи или компоненты, которые подчиняются соотношению V = IR, известны как омические и имеют линейные зависимости тока от напряжения, проходящие через начало координат.
    • Есть неомические компоненты и цепи; их графики I-V не являются линейными и / или не проходят через начало координат.
    Ключевые термины
    • простая схема : Схема с одним источником напряжения и одним резистором.
    • омический : То, что подчиняется закону Ома.

    Закон Ома

    Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и условно называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов V, которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток.Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V. Немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению: [латекс] \ text {I} \ propto \ text {V} [/ latex ].

    Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток — следствием. Это эмпирический закон, подобный закону трения — явление, наблюдаемое экспериментально.Такая линейная зависимость возникает не всегда. Напомним, что хотя напряжение управляет током, сопротивление ему препятствует. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток. Следовательно, ток обратно пропорционален сопротивлению: [latex] \ text {I} \ propto \ frac {1} {\ text {R}} [/ latex].

    Простая схема : Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленной красными параллельными линиями.Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

    Единицей измерения сопротивления является Ом, где 1 Ом = 1 В / А. Мы можем объединить два приведенных выше соотношения, чтобы получить I = V / R. Это соотношение также называется законом Ома. В этой форме закон Ома действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален. Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах.Омические материалы имеют сопротивление R, которое не зависит от напряжения V и тока I. Объект с простым сопротивлением называется резистором, даже если его сопротивление невелико.

    Падение напряжения : Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

    Дополнительное понимание можно получить, решив I = V / R для V, что дает V = IR. Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I.Для обозначения этого напряжения часто используется фраза «падение ИК-излучения». Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывая ток — поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию).В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку E = qΔV, и через каждую из них протекает одинаковое q. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.

    В истинно омическом устройстве одно и то же значение сопротивления будет вычисляться из R = V / I независимо от значения приложенного напряжения V. То есть отношение V / I является постоянным, и когда ток отображается как В зависимости от напряжения кривая является линейной (прямая линия).Если напряжение принудительно устанавливается равным некоторому значению V, тогда это напряжение V, деленное на измеренный ток I, будет равно R. Или, если ток будет увеличен до некоторого значения I, тогда измеренное напряжение V, деленное на этот ток I, также будет R. график I против V как прямая линия. Однако есть компоненты электрических цепей, которые не подчиняются закону Ома; то есть их соотношение между током и напряжением (их ВАХ) нелинейное (или неомическое). Примером может служить диод с p-n переходом.

    Кривые вольт-амперной характеристики : ВАХ четырех устройств: двух резисторов, диода и батареи.Два резистора подчиняются закону Ома: график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Два других устройства не подчиняются закону Ома.

    Закон Ома : Краткий обзор закона Ома.

    Температура и сверхпроводимость

    Сверхпроводимость — это явление нулевого электрического сопротивления и выброс магнитных полей в некоторых материалах при температуре ниже критической.

    Цели обучения

    Описать поведение сверхпроводника при температуре ниже критической и в слабом внешнем магнитном поле

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Сверхпроводимость — это сверхпроводимость. Сверхпроводимость — это термодинамическая фаза, обладающая определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.
    • В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при понижении температуры ниже критической. Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств.
    • Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.
    • Сверхпроводники могут поддерживать ток без приложенного напряжения.
    Ключевые термины
    • высокотемпературные сверхпроводники : материалы, которые ведут себя как сверхпроводники при необычно высоких температурах (выше примерно 30 K).
    • критическая температура : В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при этой температуре (и сохраняются ниже).
    • сверхпроводимость : Свойство материала, при котором он не оказывает сопротивления прохождению электрического тока.

    Сверхпроводимость — это явление точно нулевого электрического сопротивления и выброса магнитных полей, возникающее в некоторых материалах при охлаждении ниже критической температуры.Он был обнаружен Хайке Камерлинг-Оннес (на фото) 8 апреля 1911 года в Лейдене.

    Хайке Камерлинг-Оннес : Хайке Камерлинг-Оннес (1853-1926).

    Большинство физических свойств сверхпроводников варьируются от материала к материалу, например теплоемкость и критическая температура, критическое поле и критическая плотность тока, при которых сверхпроводимость разрушается. С другой стороны, существует класс свойств, не зависящих от основного материала.Например, все сверхпроводники имеют точно нулевое удельное сопротивление по отношению к низким приложенным токам, когда нет магнитного поля или если приложенное поле не превышает критического значения. Существование этих «универсальных» свойств подразумевает, что сверхпроводимость является термодинамической фазой и, таким образом, обладает определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.

    В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются, когда температура T понижается ниже критической температуры T c .Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств — отличительным признаком фазового перехода. Например, электронная теплоемкость пропорциональна температуре в нормальном (несверхпроводящем) режиме. При сверхпроводящем переходе он испытывает прерывистый скачок и после этого перестает быть линейным, как показано на.

    Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.Эффект Мейснера не вызывает полного выброса поля. Скорее, поле проникает в сверхпроводник на очень малое расстояние (характеризуемое параметром λ), называемое лондонской глубиной проникновения. Он экспоненциально спадает до нуля в объеме материала. Эффект Мейснера — определяющая характеристика сверхпроводимости. Для большинства сверхпроводников лондонская глубина проникновения составляет порядка 100 нм.

    Сверхпроводящий фазовый переход : Поведение теплоемкости (cv, синий) и удельного сопротивления (ρ, зеленый) при сверхпроводящем фазовом переходе.

    Сверхпроводники также способны поддерживать ток без какого-либо приложенного напряжения — свойство, используемое в сверхпроводящих электромагнитах, таких как те, что используются в аппаратах МРТ. Эксперименты показали, что токи в сверхпроводящих катушках могут сохраняться годами без какого-либо измеримого ухудшения. Экспериментальные данные указывают на то, что в настоящее время продолжительность жизни составляет не менее 100 000 лет. Теоретические оценки времени жизни постоянного тока могут превышать расчетное время жизни Вселенной, в зависимости от геометрии провода и температуры.

    Значение этой критической температуры варьируется от материала к материалу. Обычно обычные сверхпроводники имеют критические температуры в диапазоне от примерно 20 К до менее 1 К. Твердая ртуть, например, имеет критическую температуру 4,2 К. По состоянию на 2009 год самая высокая критическая температура, найденная для обычного сверхпроводника, составляет 39 К. для магния. диборид (MgB 2 ), хотя экзотические свойства этого материала вызывают некоторые сомнения в правильности его классификации как «обычного» сверхпроводника.Высокотемпературные сверхпроводники могут иметь гораздо более высокие критические температуры. Например, YBa 2 Cu 3 O 7 , один из первых открытых купратных сверхпроводников, имеет критическую температуру 92 К; Были обнаружены купраты на основе ртути с критическими температурами, превышающими 130 К. Следует отметить, что химический состав и кристаллическая структура сверхпроводящих материалов могут быть довольно сложными, как показано в.

    Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO : Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO.Атомы обозначены разными цветами.

    Сопротивление и удельное сопротивление

    Сопротивление и удельное сопротивление описывают степень, в которой объект или материал препятствуют прохождению электрического тока.

    Цели обучения

    Определить свойства материала, которые описываются сопротивлением и удельным сопротивлением

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Сопротивление объекта (т. Е. Резистора) зависит от его формы и материала, из которого он состоит.
    • Удельное сопротивление ρ является внутренним свойством материала и прямо пропорционально общему сопротивлению R, внешней величине, которая зависит от длины и площади поперечного сечения резистора.
    • Удельное сопротивление различных материалов сильно различается. Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины.
    • Резисторы расположены последовательно или параллельно. Эквивалентное сопротивление цепи последовательно включенных резисторов является суммой всех сопротивлений.Сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению цепи параллельно включенных резисторов, является суммой обратных сопротивлений каждого резистора.
    Ключевые термины
    • Эквивалентное сопротивление серии : Сопротивление сети резисторов, расположенных таким образом, что напряжение в сети является суммой напряжений на каждом резисторе. В этом случае эквивалентное сопротивление — это сумма сопротивлений всех резисторов в сети.
    • параллельное эквивалентное сопротивление : такое сопротивление сети, при котором на каждый резистор действует одинаковая разность потенциалов (напряжение), поэтому токи, проходящие через них, складываются.В этом случае сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению, равно сумме обратных сопротивлений всех резисторов в сети.
    • удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.

    Сопротивление и удельное сопротивление

    Сопротивление — это электрическое свойство, препятствующее прохождению тока. Ток, протекающий через провод (или резистор), подобен воде, протекающей по трубе, а падение напряжения на проводе подобно перепаду давления, которое проталкивает воду по трубе.Сопротивление пропорционально тому, сколько давления требуется для достижения заданного потока, в то время как проводимость пропорциональна тому, сколько потока возникает при заданном давлении. Проводимость и сопротивление взаимны. Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит. Цилиндрический резистор легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра R прямо пропорционально его длине L, подобно сопротивлению трубы потоку жидкости.Чем длиннее цилиндр, тем больше зарядов соударяется с его атомами. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше тока он может пропускать (опять же, аналогично потоку жидкости по трубе). Фактически, R обратно пропорционально площади поперечного сечения цилиндра A.

    Цилиндрический резистор : однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, оказываемому трубой потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление.Чем больше площадь его поперечного сечения A, тем меньше его сопротивление.

    Как уже упоминалось, для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы обладают разным сопротивлением потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление вещества ρ так, чтобы сопротивление объекта R было прямо пропорционально ρ. Удельное сопротивление ρ — это внутреннее свойство материала , независимо от его формы или размера. Напротив, сопротивление R — это внешнее свойство, которое действительно зависит от размера и формы резистора.(Аналогичная внутренняя / внешняя связь существует между теплоемкостью C и удельной теплоемкостью c). Напомним, что объект, сопротивление которого пропорционально напряжению и току, называется резистором.

    Типичный резистор : Типовой резистор с осевыми выводами.

    Что определяет удельное сопротивление? Удельное сопротивление разных материалов сильно различается. Например, проводимость тефлона примерно в 1030 раз ниже, чем проводимость меди. Почему такая разница? Грубо говоря, металл имеет большое количество «делокализованных» электронов, которые не застревают в каком-либо одном месте, но могут свободно перемещаться на большие расстояния, тогда как в изоляторе (например, тефлоне) каждый электрон прочно связан с одним атомом и требуется большая сила, чтобы оторвать его.Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 12 Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 10 5 Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет примерно 10 3 Ом. Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10 −5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Разность потенциалов (напряжение), наблюдаемая в сети, является суммой этих напряжений, поэтому общее сопротивление (последовательное эквивалентное сопротивление) можно найти как сумму этих сопротивлений:

    [латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2} + \ cdots + \ text {R} _ {\ text {N}} [/ латекс].

    В качестве особого случая сопротивление N резисторов, соединенных последовательно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как NR. Каждый резистор в параллельной конфигурации подвержен одной и той же разности потенциалов (напряжению), однако протекающие через них токи складываются . Таким образом, можно вычислить эквивалентное сопротивление (Req) сети:

    [латекс] \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {eq}}} = \ frac {1} {\ text {R} _ {1}} + \ frac {1} {\ text {R} _ {2}} + \ cdots + \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {N}}} [/ latex].

    Параллельное эквивалентное сопротивление может быть представлено в уравнениях двумя вертикальными линиями «||» (как в геометрии) как упрощенное обозначение.Иногда вместо «||» используются две косые черты «//», если на клавиатуре или шрифте отсутствует символ вертикальной линии. Для случая, когда два резистора включены параллельно, это можно рассчитать по формуле:

    [латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} \ parallel \ text {R} _ {2} = \ frac {\ text {R} _ {1 } \ text {R} _ {2}} {\ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2}} [/ latex].

    В качестве особого случая сопротивление N резисторов, подключенных параллельно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как R / N. Сеть резисторов, которая представляет собой комбинацию параллельного и последовательного соединения, может быть разбита на более мелкие части, которые являются одним или другим, например, как показано на.

    Сеть резисторов : В этой комбинированной схеме цепь может быть разбита на последовательный компонент и параллельный компонент.

    Однако некоторые сложные сети резисторов не могут быть решены таким образом. Это требует более сложного анализа схем. Одним из практических применений этих соотношений является то, что нестандартное значение сопротивления обычно может быть синтезировано путем соединения ряда стандартных значений последовательно или параллельно. Это также можно использовать для получения сопротивления с более высокой номинальной мощностью, чем у отдельных используемых резисторов.В частном случае N идентичных резисторов, все подключенных последовательно или все подключенных параллельно, номинальная мощность отдельных резисторов умножается на N.

    Сопротивление, резисторы и удельное сопротивление : краткий обзор сопротивления, резисторов и удельного сопротивления.

    Зависимость сопротивления от температуры

    Удельное сопротивление и сопротивление зависят от температуры, причем зависимость линейна для малых изменений температуры и нелинейна для больших.

    Цели обучения

    Сравнить температурную зависимость удельного сопротивления и сопротивления при больших и малых изменениях температуры

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • При изменении температуры на 100ºC или менее удельное сопротивление (ρ) изменяется с изменением температуры ΔT как: [latex] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T }) [/ latex] где ρ 0 — исходное удельное сопротивление, а α — температурный коэффициент удельного сопротивления.
    • При больших изменениях температуры наблюдается нелинейное изменение удельного сопротивления с температурой.
    • Сопротивление объекта демонстрирует такую ​​же температурную зависимость, как и удельное сопротивление, поскольку сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению.
    Ключевые термины
    • удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.
    • температурный коэффициент удельного сопротивления : эмпирическая величина, обозначаемая α, которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала в зависимости от температуры.
    • полупроводник : Вещество с электрическими свойствами, промежуточными между хорошим проводником и хорошим изолятором.

    Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые материалы могут стать сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах (см.). И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы колеблются быстрее и на больших расстояниях при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, например, создают больше столкновений, эффективно увеличивая удельное сопротивление.При относительно небольших изменениях температуры (около 100 ° C или меньше) удельное сопротивление ρ изменяется с изменением температуры ΔT, как выражается в следующем уравнении:

    Сопротивление образца ртути : Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах — это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление совершает внезапный скачок, а затем увеличивается почти линейно. с температурой.

    [латекс] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

    , где ρ 0 — исходное удельное сопротивление, а α — температурный коэффициент удельного сопротивления.Для более значительных изменений температуры α может изменяться, или для нахождения ρ может потребоваться нелинейное уравнение. По этой причине обычно указывается суффикс для температуры, при которой измерялось вещество (например, α 15 ), и соотношение сохраняется только в диапазоне температур вокруг эталона. Обратите внимание, что α положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Температурный коэффициент обычно составляет от + 3 × 10 −3 K −1 до + 6 × 10 −3 K −1 для металлов, близких к комнатной температуре.Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Например, манганин (состоящий из меди, марганца и никеля) имеет α, близкое к нулю, поэтому его удельное сопротивление незначительно изменяется с температурой. Это полезно, например, для создания не зависящего от температуры эталона сопротивления.

    Отметим также, что для полупроводников значение α отрицательно, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока.Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

    Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку R 0 прямо пропорционально ρ. Для цилиндра мы знаем, что R = ρL / A, поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R будет иметь ту же температурную зависимость, что и ρ. (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ.) Таким образом,

    [латекс] \ text {R} = \ text {R} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

    — это температурная зависимость сопротивления объекта, где R 0 — исходное сопротивление, а R — сопротивление после изменения температуры T. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (см.). Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры.Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

    Термометры : Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

    Резисторы

    | Закон Ома | Учебник по электронике

    Поскольку соотношение между напряжением, током и сопротивлением в любой цепи настолько регулярное, мы можем надежно контролировать любую переменную в цепи, просто управляя двумя другими.Возможно, самой простой переменной в любой цепи для управления является ее сопротивление. Это можно сделать, изменив материал, размер и форму проводящих компонентов (помните, как тонкая металлическая нить накала лампы создавала большее электрическое сопротивление, чем толстый провод?).

    Что такое резистор?

    Специальные компоненты, называемые резисторами, производятся специально для создания точного количества сопротивления для вставки в цепь. Обычно они изготавливаются из металлической проволоки или углерода и спроектированы так, чтобы поддерживать стабильное значение сопротивления в широком диапазоне условий окружающей среды.

    В отличие от ламп, они не излучают свет, но выделяют тепло, поскольку электрическая энергия рассеивается ими в рабочем контуре. Однако, как правило, резистор предназначен не для выработки полезного тепла, а просто для обеспечения точного количества электрического сопротивления.

    Условные обозначения и значения на схеме резистора

    Наиболее распространенным условным обозначением резистора на схеме является зигзагообразная линия:

    Значения резисторов в омах обычно отображаются как смежные числа, и если в цепи присутствует несколько резисторов, они будут помечены уникальным идентификационным номером, например R 1 , R 2 , R 3 и т. Д. .Как видите, символы резисторов могут отображаться как по горизонтали, так и по вертикали:

    Реальные резисторы не похожи на зигзагообразный символ. Вместо этого они выглядят как маленькие трубки или цилиндры с двумя торчащими проводами для подключения к цепи. Вот образцы резисторов разных типов и размеров:

    В соответствии с их внешним видом, альтернативное схематическое обозначение резистора выглядит как небольшая прямоугольная коробка:

    Можно также показать, что резисторы

    имеют переменное, а не фиксированное сопротивление.Это может быть сделано с целью описания реального физического устройства, разработанного с целью обеспечения регулируемого сопротивления, или может быть для того, чтобы показать какой-то компонент, который просто случайно имеет нестабильное сопротивление:

    Фактически, каждый раз, когда вы видите символ компонента, нарисованный через диагональную стрелку, этот компонент имеет переменную, а не фиксированное значение. Этот символ «модификатор» (диагональная стрелка) является стандартным условным обозначением электронных символов.

    Переменные резисторы

    Переменные резисторы должны иметь какие-либо физические средства регулировки, либо вращающийся вал, либо рычаг, который можно перемещать для изменения величины электрического сопротивления. На фотографии показаны некоторые устройства, называемые потенциометрами, которые можно использовать как переменные резисторы:

    Номинальная мощность резисторов

    Поскольку резисторы рассеивают тепловую энергию, поскольку электрические токи через них преодолевают «трение» их сопротивления, резисторы также оцениваются с точки зрения того, сколько тепловой энергии они могут рассеять без перегрева и повреждений.Естественно, эта номинальная мощность указывается в физических единицах измерения «ватты». Большинство резисторов, используемых в небольших электронных устройствах, таких как портативные радиоприемники, рассчитаны на 1/4 (0,25) Вт или меньше.

    Номинальная мощность любого резистора примерно пропорциональна его физическому размеру. Обратите внимание на первую фотографию резистора, как номинальная мощность соотносится с размером: чем больше резистор, тем выше его номинальная рассеиваемая мощность. Также обратите внимание, что сопротивление (в омах) не имеет ничего общего с размером! Хотя сейчас может показаться бессмысленным иметь устройство, которое ничего не делает, кроме сопротивления электрическому току, резисторы — чрезвычайно полезные устройства в схемах.

    Поскольку они просты и широко используются в мире электричества и электроники, мы потратим много времени на анализ схем, состоящих только из резисторов и батарей.

    Чем полезны резисторы?

    Для практической иллюстрации полезности резисторов, рассмотрите фотографию ниже. Это изображение печатной платы или печатной платы: сборка, состоящая из прослоенных слоев изоляционной фенольной волокнистой платы и проводящих медных полос, в которые можно вставлять компоненты и закреплять их с помощью процесса низкотемпературной сварки, называемого «пайкой».”

    Различные компоненты на этой печатной плате обозначены печатными этикетками. Резисторы обозначаются любой этикеткой, начинающейся с буквы «R».

    Эта конкретная печатная плата представляет собой компьютерный аксессуар, называемый «модемом», который позволяет передавать цифровую информацию по телефонным линиям. На плате этого модема можно увидеть как минимум дюжину резисторов (все с мощностью рассеиваемой мощности 1/4 Вт). Каждый из черных прямоугольников (называемых «интегральными схемами» или «микросхемами») также содержит собственный массив резисторов для своих внутренних функций.Другой пример печатной платы показывает резисторы, упакованные в еще меньшие блоки, называемые «устройствами для поверхностного монтажа».

    Эта конкретная печатная плата является нижней стороной жесткого диска персонального компьютера, и снова припаянные к ней резисторы обозначены этикетками, начинающимися с буквы «R»:

    На этой печатной плате более сотни резисторов для поверхностного монтажа, и это количество, конечно, не включает количество резисторов, встроенных в черные «микросхемы».Эти две фотографии должны убедить любого, что резисторы — устройства, которые «просто» препятствуют прохождению электрического тока, — очень важные компоненты в области электроники!

    «Нагрузка» на принципиальных схемах

    На схематических диаграммах символы резисторов иногда используются для иллюстрации любого общего типа устройства в цепи, выполняющего что-то полезное с электрической энергией. Любое неспецифическое электрическое устройство обычно называется нагрузкой, поэтому, если вы видите схематическую диаграмму, показывающую символ резистора с пометкой «нагрузка», особенно в учебной принципиальной схеме, объясняющей некоторые концепции, не связанные с фактическим использованием электроэнергии, этот символ может просто быть своего рода сокращением чего-то еще более практичного, чем резистор.

    Анализ цепей резисторов

    Чтобы обобщить то, что мы узнали в этом уроке, давайте проанализируем следующую схему, определив все, что мы можем, исходя из предоставленной информации:

    Все, что нам здесь дано для начала, — это напряжение батареи (10 вольт) и ток цепи (2 ампера). Нам неизвестно сопротивление резистора в Ом или рассеиваемая им мощность в ваттах. Изучая наш массив уравнений закона Ома, мы находим два уравнения, которые дают нам ответы на основе известных величин напряжения и тока:

    Подставляя известные величины напряжения (E) и тока (I) в эти два уравнения, мы можем определить сопротивление цепи (R) и рассеиваемую мощность (P):

    Для условий цепи 10 В и 2 А сопротивление резистора должно быть 5 Ом.Если бы мы проектировали схему для работы при этих значениях, нам пришлось бы указать резистор с минимальной номинальной мощностью 20 Вт, иначе он перегреется и выйдет из строя.

    Материалы резистора

    Резисторы

    могут быть изготовлены из самых разных материалов, каждый из которых имеет свои свойства и специфические области применения. Большинство инженеров-электриков используют следующие типы:

    Резисторы с проволочной обмоткой
    Резисторы с проволочной обмоткой

    изготавливаются путем намотки резистивного провода вокруг непроводящего сердечника по спирали.Обычно они производятся для высокоточных и силовых приложений. Сердечник обычно изготавливается из керамики или стекловолокна, а резистивный провод из никель-хромового сплава не подходит для приложений с частотами выше 50 кГц.

    Низкий уровень шума и устойчивость к колебаниям температуры являются стандартными характеристиками проволочных резисторов. Доступны значения сопротивления от 0,1 до 100 кОм с точностью от 0,1% до 20%.

    Металлопленочные резисторы

    Нитрид тантала или нихрома обычно используется для изготовления металлопленочных резисторов.Комбинация керамического материала и металла обычно составляет резистивный материал. Значение сопротивления изменяется путем вырезания спирального рисунка в пленке, очень похоже на углеродную пленку с помощью лазера или абразива. Металлопленочные резисторы обычно менее устойчивы к температуре, чем резисторы с проволочной обмоткой, но лучше справляются с более высокими частотами.

    Металлооксидные пленочные резисторы

    В металлооксидных резисторах используются оксиды металлов, такие как оксид олова, что немного отличает их от металлических пленочных резисторов.Эти резисторы надежны и стабильны и работают при более высоких температурах, чем металлопленочные резисторы. Из-за этого металлооксидные пленочные резисторы используются в приложениях, требующих высокой прочности.

    Резисторы фольговые

    Разработанный в 1960-х годах резистор из фольги по-прежнему остается одним из самых точных и стабильных типов резисторов, которые вы найдете и используются в приложениях с высокими требованиями к точности. Керамическая подложка, к которой приклеена тонкая объемная металлическая фольга, составляет резистивный элемент.Фольговые резисторы имеют очень низкотемпературный коэффициент сопротивления.

    Резисторы из углеродного состава (CCR)

    До 1960-х годов резисторы из углеродного состава были стандартом для большинства приложений. Они надежны, но не очень точны (их допуск не может быть лучше примерно 5%). Смесь мелких частиц углерода и непроводящего керамического материала используется для резистивного элемента резисторов CCR.

    Вещество формуют в форме цилиндра и запекают.Размеры корпуса и соотношение углерода и керамики определяют величину сопротивления. Использование большего количества углерода в процессе означает меньшее сопротивление. Резисторы CCR по-прежнему полезны для определенных приложений из-за их способности выдерживать импульсы высокой энергии, хорошим примером применения может быть источник питания.

    Резисторы углеродные пленочные

    Углеродные пленочные резисторы имеют тонкую углеродную пленку (со спиралью, вырезанной в пленке для увеличения резистивного пути) на изолирующем цилиндрическом сердечнике.Это позволяет получить более точное значение сопротивления, а также увеличивает значение сопротивления. Резисторы из углеродной пленки намного точнее, чем резисторы из углеродной композиции. Специальные углеродные пленочные резисторы используются в приложениях, требующих высокой импульсной стабильности.

    Ключевые показатели эффективности (КПЭ)

    KPI для каждого материала резистора можно найти ниже:

    Характеристика Металлическая пленка Толстая металлическая пленка Прецизионная металлическая пленка Углеродный состав Углеродная пленка
    Темп.диапазон -55 + 125 -55 + 130 -55 + 155 -40 + 105 ,55 + 155
    Макс. темп. коэфф. 100 100 15 1200 250-1000
    Vмакс. 200-350 250 200 350-500 350-500
    Шум (мкВ на вольт приложенного постоянного тока) 0,5 0,1 0.1 4 (100 КБ) 5 (100 КБ)
    R Insul. 10000 10000 10000 10000 10000
    Припой (изменение значения сопротивления в%) 0,20% 0,15% 0,02% 2% 0,50%
    Влажное тепло (изменение значения сопротивления в%) 0,50% 1% 0,50% 15% 3.50%
    Срок годности (изменение значения сопротивления,%) 0,10% 0,10% 0,00% 5% 2%
    Полный рейтинг (2000 ч при 70 ° C) 1% 1% 0,03% 10% 4%

    ОБЗОР:

    • Устройства, называемые резисторами, созданы для обеспечения точного значения сопротивления в электрических цепях.Резисторы оцениваются как по их сопротивлению (Ом), так и по их способности рассеивать тепловую энергию (ватты).
    • Номинальное сопротивление резистора не может быть определено по физическому размеру резистора (ов), о котором идет речь, хотя приблизительные номинальные значения мощности могут. Чем больше резистор, тем большую мощность он может рассеять без повреждений.
    • Любое устройство, которое выполняет какую-либо полезную задачу с помощью электроэнергии, обычно называется нагрузкой. Иногда символы резисторов используются на принципиальных схемах для обозначения неспецифической нагрузки, а не для обозначения фактического резистора.

    СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

    Попробуйте наш калькулятор цветового кода резистора в разделе инструментов .

    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 путем преобразования электрической энергии 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 виды 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. Ты можешь 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 предназначен 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.Разломите одну 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 примерно 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 не является постоянным, даже если это определенный материал фиксированной длины и площади: оно постепенно увеличивается на на при повышении 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 вы охладите 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 по Фаренгейту. Но сегодня градусы по Цельсию 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 больший TCR, равный 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 только в электрических или электронных цепях, 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 реактивное сопротивление 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») = 1 000 Ом
    МОм = 1 000 000 Ом

    Резистор

    , сопротивление и проводимость — область электроники

    Резистор — это электрический элемент, который препятствует прохождению электрического тока.Используя закон Ома V = IxR, мы можем найти напряжение на выводах резисторов. На схеме ниже изображена лампа накаливания, расположенная на пути электрического тока.

    Этот ток покидает положительный полюс батареи и возвращается к отрицательному полюсу, проходя через лампочку. Эта лампочка ведет себя как резистор . Резисторы обозначаются заглавной буквой «R», а их значения (сопротивление) измеряются в Ом (Ом).

    Резисторы выпускаются самых разных номиналов.Существуют резисторы со значениями КилоОм (КОм), МегаОм (МОм). Более крупные резисторы (внешние размеры) — это те, которые могут рассеивать больше тепла. Чем больше резистор, тем больше тепла он может рассеять. КилоОм (кОм) и мегом (МОм) используются для обозначения очень больших сопротивлений. На следующей диаграмме мы видим их эквивалентность.

    • 1 мкОм = 1 x 10 -6 Ом (Ом).
    • 1 килоОм (кОм) = 1 x 10 3 Ом.
    • 1 МОм (МОм) = 1 x 10 6 Ом.
    • 1 МОм (МОм) = 1 x 10 3 КилоОм (КОм).

    Чтобы узнать номинал резистора без его измерения, существует цветовой код резистора, который помогает нам легко определить его сопротивление. Чтобы получить сопротивление любого элемента из определенного материала, необходимо знать некоторые детали материала, такие как его длина, площадь поперечного сечения, удельное сопротивление или удельное сопротивление материала, который изготовлен.

    Сопротивление и проводимость

    Проводимость измеряет способность материала пропускать электрический ток и измеряется в Сименсах.Обратным или обратным сопротивлению является проводимость, которая обычно обозначается заглавной буквой «G». Цепь с высокой проводимостью имеет низкое сопротивление, и наоборот. G = 1 / R, R = 1 / G.

    • Сопротивление 1 Ом (Ом) имеет проводимость 1 сименс (С).
    • Сопротивление 1000 Ом имеет проводимость 0,001 сименса.
    • Килосименс (1 кСм) равен одной тысяче (10 3 ) сименс.
    • Мегазименс (1 мс) равен одному миллиону (10 6 ) сименс.
    • Миллисименс (1 мСм) равен одной тысячной (10 -3 ) сименса.
    • Микросименс (1 мкс) равен одной миллионной (10 -6 ) сименса.

    Примечание: 1 сименс = 1 МОНО («Ом» написано наоборот)

    Разница между резистором и сопротивлением

    Резистор и сопротивление — два основных понятия в электронике. Эти две идеи играют жизненно важную роль почти во всех электронных устройствах, которые мы используем сегодня. Все мы знаем, что резистор — это способность сопротивляться прохождению электрического тока через него, в то время как сопротивление — это свойство, благодаря которому материал препятствует прохождению тока через него, называется сопротивлением.Давайте посмотрим на сравнение резистора и сопротивления.

    Определение резистора:

    Резистор — это электрический и электронный компонент с заданным электрическим сопротивлением, например, 1 Ом, 10 Ом, 100 Ом, 10000 Ом и т. Д.

    Определение сопротивления:

    Сопротивление — это свойство проводника, которое может определять количество тока, который проходит через него, когда к нему прикладывается разность потенциалов.

    Основные ключевые различия между резистором и сопротивлением перечислены ниже:

    • В резисторе любой материал, который имеет некоторое сопротивление, называется резистором, в то время как сопротивление — это свойство, благодаря которому материал препятствует прохождению тока через него, называется сопротивлением.
    • Резистор — это компонент с преимущественно резистивным поведением при использовании в электрической цепи, когда емкость и индуктивность можно считать незначительными. Сопротивление является мерой величины этого резистивного поведения.
    • Резистор — это оборудование / компонент, используемый для добавления сопротивления в данной цепи, в то время как сопротивление — это свойство проводника, которое препятствует прохождению тока, протекающего через него при заданном напряжении. R = VI
    • Резистор — это электрическая компания с заданным электрическим сопротивлением, например 1 Ом, 10 Ом, 100 Ом, 10000 Ом и т. Д. Сопротивление — это свойство проводника, которое может определять количество тока, который проходит через него, когда разность потенциалов наносится поперек него.

    Узнать больше:

    Резистор и сопротивление — два основных понятия в электронике. Эти две идеи играют жизненно важную роль почти во всех электронных устройствах, которые мы используем сегодня. Все мы знаем, что резистор — это способность сопротивляться прохождению электрического тока через него, в то время как сопротивление — это свойство, благодаря которому материал препятствует прохождению тока через него, называется сопротивлением. Давайте посмотрим на сравнение резистора и сопротивления.

    Определение резистора:

    Резистор — это электрический и электронный компонент с заданным электрическим сопротивлением, например, 1 Ом, 10 Ом, 100 Ом, 10000 Ом и т. Д.

    Определение сопротивления:

    Сопротивление — это свойство проводника, которое может определять количество тока, который проходит через него, когда к нему прикладывается разность потенциалов.

    Основные ключевые различия между резистором и сопротивлением перечислены ниже:

    • В резисторе любой материал, который имеет некоторое сопротивление, называется резистором, в то время как сопротивление — это свойство, благодаря которому материал препятствует прохождению тока через него, называется сопротивлением.
    • Резистор — это компонент с преимущественно резистивным поведением при использовании в электрической цепи, когда емкость и индуктивность можно считать незначительными. Сопротивление является мерой величины этого резистивного поведения.
    • Резистор — это оборудование / компонент, используемый для добавления сопротивления в данной цепи, в то время как сопротивление — это свойство проводника, которое препятствует прохождению тока, протекающего через него при заданном напряжении. R = VI
    • Резистор — это электрическая компания с заданным электрическим сопротивлением, например 1 Ом, 10 Ом, 100 Ом, 10000 Ом и т. Д. Сопротивление — это свойство проводника, которое может определять количество тока, который проходит через него, когда разность потенциалов наносится поперек него.

    Узнать больше:

    Цветовые коды резисторов

    и таблица для 3-, 4-, 5- и 6-полосных резисторов

    Вы купили пачку из 500 резисторов только для того, чтобы быть огорченными, обнаружив, насколько вы невежественны в отношении этих разноцветных колец на ваших новых резисторах? Вы задаетесь вопросом, почему они не могли просто напечатать значение сопротивления на резисторе и облегчить жизнь всем? Если считывание цветовых кодов резисторов кажется вам чуждым, читайте дальше!

    Вы можете сказать, какой из них 4.Резистор 7 кОм?

    Поскольку резисторы имеют небольшие размеры, довольно сложно напечатать числа или значение сопротивления на небольшой площади резистора. Таким образом, вместо прямой печати чисел на резисторе используются цветовые коды резисторов. Резисторы могут иметь 3 полосы, 4 полосы, 5 полос или 6 полос. Цветные полосы используются для обозначения сопротивления, допуска и температурного коэффициента.

    Мы составили простое руководство, объясняющее расчеты цветовых кодов резисторов.Считывание цветовых кодов резисторов станет проще, если вы разберетесь с математикой, стоящей за каждой цветной полосой.

    Начало работы: Таблица цветовых кодов резисторов

    Прежде чем перейти к математике, вы должны знать о важном инструменте, известном как Таблица цветовых кодов резисторов. Подобно тому, как таблица Менделеева незаменима для химика, таблица цветовых кодов резисторов — ваш лучший друг, когда дело доходит до расшифровки кода резистора. Вы обнаружите, что часто обращаетесь к этому графику, поскольку значения, необходимые для расчета значения сопротивления, собраны на нем.Подробнее о том, как его использовать, мы рассмотрим в примерах в следующем разделе!

    Есть ли простой способ запомнить эти цвета?

    Совершенно верно. Если вам трудно вспомнить, какие цвета есть в цветовых кодах резисторов, попробуйте эту мнемонику.

    Сокращение: BBROYGBVGW

    Фраза: Плохое пиво портит наши молодые кишки, но водка идет хорошо

    У Б. Б. Роя из Великобритании очень хорошая жена

    Плохие парни соревнуются с нашими молодыми девушками, но Вайолет обычно побеждает

    Начало работы: определение первой цветной полосы

    Это вопрос, который обычно возникает в первую очередь, потому что мы не можем начать вычисление сопротивления по цветовой кодировке резистора, если мы не можем определить правильное направление считывания.К счастью, цветовой код резистора содержит некоторые визуальные подсказки, которые дают ответ!

    • Самая очевидная уловка заключается в том, что перед полосой допуска возникает увеличенное пространство. Полосы не равномерно разнесены друг от друга, и их можно рассматривать как сгруппированные надвое. Поместите большую группу слева и прочитайте резистор слева направо.

    • Первая полоса обычно всегда ближе всего к концу. Но это может быть не всегда.
    • Если вы обнаружите полосу золотого или серебряного цвета на резисторе, это определенно полоса допуска и последняя полоса на резисторе. Итак, они принадлежат правой стороне резистора, и снова считайте резистор слева направо.

    Кроме того, не забудьте проверить документацию производителя, чтобы убедиться в используемых цветовых кодах резисторов. Если ни один из вышеперечисленных способов не помогает, вы всегда можете положиться на мультиметр для измерения сопротивления. Иногда это может быть единственный способ определить сопротивление, особенно когда цветные полосы поцарапаны или выгорели.

    Расчетный цветовой код резистора

    3-полосный резистор Цветовой код

    Для 3-полосного цветового кода резистора первые две полосы всегда обозначают первые две цифры значения сопротивления, а третья полоса представляет множитель.

    AB × C ± 20%

    10 × 10 1 ± 20% = 100 Ом ± 20%

    Группы:

    A: 1 -й диапазон — 1 значащая цифра

    B: 2 nd диапазон — 2 nd значащая цифра

    C: 3 rd band — множитель

    В нашем примере полосы коричневые, черные и коричневые.Первая полоса — это коричневая полоса, ближайшая к краю. Мы просматриваем нашу таблицу цветовых кодов резисторов и обнаруживаем, что коричневый имеет первое значащее значение 1, а черный имеет второе значащее значение 0. Третья полоса коричневая, что означает, что множитель равен 1. Используя формулу, сопротивление таким образом рассчитывается как:

    Поскольку 3-полосный резистор не имеет четвертой полосы допуска, допуск по умолчанию принимается равным 20%.

    4-полосный резистор Цветовой код

    Цветовой код 4-полосного резистора является наиболее часто используемым резистором.Как и в случае с трехполосным резистором, первые две полосы всегда дают первые две цифры значения сопротивления. Третья полоса представляет собой множитель, а четвертая полоса представляет собой допуск.

    AB × C ± D%

    12 × 10 5 ± 5% = 1200 кОм ± 5%

    Группы:

    A: 1 -й диапазон — 1 значащая цифра

    B: 2 nd диапазон — 2 nd значащая цифра

    C: 3 rd band — множитель

    D: 4 -я лента — допуск

    Для цветового кода 4-полосного резистора мы можем начать с определения диапазона допуска, поскольку он обычно бывает золотым или серебряным.Диапазон допуска также легко определить из-за увеличенного зазора между диапазоном допуска и диапазоном множителя. В этом примере это золото, поэтому при поиске по таблице цветового кода резистора он дает погрешность ± 5%. Таким образом, начиная с другого конца, первая полоса идентифицируется как коричневая, имеющая 1 значащую цифру 1 st . Вторая полоса красная и имеет вторую значащую цифру 2. Полоса 3 rd зеленая, что означает, что множитель равен 10 5 .Используя формулу. Полученное сопротивление составляет 12 × 10 5 = 1200 кОм. Наконец, полоса допуска, которую мы определили как золото, дает значение допуска ± 5%.

    Иногда для цветового кода 4-полосного резистора полоса допуска может быть оставлена ​​пустой, в результате чего получается 3-полосный резистор. В этом случае значение сопротивления останется прежним, за исключением того, что допуск будет составлять ± 20%, как если бы это был 3-полосный резистор.

    5-полосный резистор Цветовой код Пятиполосные резисторы

    — это резисторы с более высокой точностью, и у них есть дополнительная полоса для значащей цифры 3 -го числа .Таким образом, первые три полосы обозначают значащие цифры сопротивления, а все остальное смещается вправо, делая четвертую полосу множителем, а пятую полосу допуском.

    ABC × D ± E%

    475 × 10 0 ± 1% = 475 Ом ± 1%

    Группы:

    A: 1 -й диапазон — 1 значащая цифра

    B: 2 nd диапазон — 2 nd значащая цифра

    C: 3 ряд — 3 ряд значащая цифра

    D: 4 -я полоса — множитель

    E: 5 th band — допуск

    В этом примере полоса допуска коричневого цвета и определяется увеличенным промежутком между ней и полосой множителя.Из таблицы цветового кода сопротивления мы получаем значение допуска ± 1% для коричневого. Начиная с другого конца, первая полоса и вторая полоса желтого и фиолетового цветов, что дает 1 st и 2 nd значащую цифру 4 и 7 соответственно. Дополнительная третья полоса синего цвета, поэтому значащая цифра 3 -го равна 5. Четвертая полоса черная и дает значение множителя 10 0 . Используя формулу, получаем значение сопротивления 475 × 10 0 = 475 Ом.

    6-полосный резистор Цветовой код

    6-полосный резистор — это, по сути, 5-полосный резистор с дополнительным кольцом, которое обозначает температурный коэффициент или, иногда, интенсивность отказов. Наиболее распространенный цвет шестой полосы — коричневый (100 ppm / K), что означает, что на каждые 10 ℃ изменение температуры значение сопротивления изменяется на 0,1%.

    ABC × D ± E%, F

    274 × 10 0 ± 2%, 250 частей на миллион / K = 274 Ом ± 2%, 250 частей на миллион / K

    Группы:

    A: 1 -й диапазон — 1 значащая цифра

    B: 2 nd диапазон — 2 nd значащая цифра

    C: 3 ряд — 3 ряд значащая цифра

    D: 4 -я полоса — множитель

    E: 5 th band — допуск

    F: 6 th диапазон — температурный коэффициент

    В этом примере полосы цветового кода резистора можно сгруппировать в 2 группы в соответствии с промежутком между полосой множителя и полосой допуска.Поместите большую группу слева, а меньшую группу справа и прочитайте резистор слева направо. Опять же, мы проверяем цветовую кодировку резистора на красный, фиолетовый и желтый, а первая, вторая и третья полосы дают значащие цифры 2,7 и 4 соответственно. Четвертая полоса черного цвета, что дает значение множителя 10 0 . Следовательно, мы получим значение сопротивления 274 × 10 0 = 274 Ом. Пятая полоса допуска дает значение допуска ± 2%. Шестая полоса черного цвета и дает значение температурного коэффициента 250 ppm / K.

    Исключения цветовой полосы резистора

    Нулевые резисторы

    Нулевые резисторы — это резисторы, которые можно легко распознать по единственной черной полосе. По сути, это проводная связь с единственной функцией соединения дорожек на печатной плате. Но почему бы не использовать для этого обычную перемычку?

    Нулевые резисторы идентифицируются по одной черной полосе
    (Источник: ES Mobile)

    Причина, по которой они выглядят как резисторы, заключается в том, что компоненты в большинстве печатных плат размещаются с помощью автоматических вставных машин, а не вручную.Будучи похожим на резистор, производители могут использовать тот же автомат для размещения компонентов на печатной плате. Это устраняет необходимость в отдельной машине для установки перемычек.

    Кроме того, резисторы с нулевым сопротивлением снимаются легче, чем перемычки. Это позволяет при необходимости легко вносить любые изменения в конструкцию. Резистор нулевого сопротивления легко снимается и заменяется новыми компонентами.

    Теперь, когда вы готовы декодировать любой цветовой код резистора, который попадется на вашем пути, вы можете взять пакет из 500 резисторов из Seeed Bazaar !

    Сборка этих крошечных резисторов на печатной плате слишком хлопотна? Вы когда-нибудь хотели, чтобы кто-то другой сделал это за вас? Если это так, сервис Seeed Fusion PCB Assembly может быть именно тем, что вы ищете.Независимо от сложности или количества ваших дизайнов, ваши доски будут производиться с той же тщательностью и методами контроля качества, которые Seeed использует для своей продукции. Просто загрузите свой дизайн печатной платы на онлайн-платформу Seeed Fusion, и конкурентное ценовое предложение будет создано для вас в течение нескольких секунд. Посмотрите здесь .

    А теперь попробуйте услугу с абсолютно без затрат на сборку на 5 плат , сэкономив до 80% от обычной цены.Воспользуйтесь предложением сегодня.

    Вот и все, что вам нужно для нашего руководства по цветовым кодам резисторов! Если у вас есть дополнительные вопросы или советы о том, как использовать цветовую кодировку резисторов для расчета сопротивления, напишите нам в разделе комментариев ниже.


    Следите за нами и ставьте лайки:

    Продолжить чтение

    .

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.