Если вы предпочитаете пропустить математику (мы не будем судить!) И просто воспользуетесь удобным калькулятором, попробуйте один из них!

Четырехполосные резисторы

Сопротивление: 1 кОм; ± 5%

Пяти- и шестиполосные резисторы

Сопротивление: 1 кОм; ± 5%

Расшифровка маркировки для поверхностного монтажа

, как и в корпусах 0603 или 0805, имеют собственный способ отображения своего значения. На этих резисторах вы увидите несколько распространенных методов маркировки. Обычно на корпусе печатается от трех до четырех символов — цифр или букв.

Если три символа, которые вы видите, это , все числа , вы, вероятно, смотрите на резистор с маркировкой E24 .Эти маркировки действительно имеют некоторое сходство с системой цветных полос, используемой на резисторах PTH. Первые два числа представляют первые две наиболее значимые цифры значения, последнее число представляет величину.

В приведенном выше примере резисторы обозначены 104 , 105 , 205 , 751 и 754 . Резистор с маркировкой 104 должен быть 100 кОм; (10×10 ⁴ ), 105 будет 1 МОм & Ом; (10×10 ⁵ ) и 205 составляет 2M & Ом; (20×10 ⁵ ). 751 — 750 Ом; (75×10 ¹ ) и 754 составляет 750 кОм; (75×10 ⁴ ).

Еще одна распространенная система кодирования — E96 , и она самая загадочная из всех. Резисторы E96 будут обозначены тремя символами — двумя цифрами в начале и буквой в конце. Два числа сообщают вам первые , три цифры значения, соответствующие одному из не столь очевидных значений в этой таблице поиска.

Буква в конце представляет множитель, соответствующий чему-то в этой таблице:

Итак, резистор 01C — наш хороший друг, 10 кОм; (100×100), 01B — 1 кОм; (100×10), а 01D — 100 кОм.Это просто, другие коды могут быть нет. 85A на картинке выше — 750 Ом; (750×1) и 30C на самом деле составляет 20 кОм.

Номинальная мощность

Номинальная мощность резистора — одно из наиболее скрытых значений. Тем не менее это может быть важно, и это тема, которая возникает при выборе типа резистора.

Мощность — это скорость преобразования энергии во что-то другое. Он рассчитывается путем умножения разности напряжений в двух точках на ток, протекающий между ними, и измеряется в ваттах (Вт).Лампочки, например, превращают электричество в свет. Но резистор может превратить только электрическую энергию, проходящую через него, в тепла . Хит обычно не лучший друг для электроники; слишком много тепла приводит к дыму, искрам и пожару!

Каждый резистор имеет определенную максимальную номинальную мощность. Чтобы резистор не перегревался слишком сильно, важно убедиться, что мощность на резисторе не превышает его максимального значения. Номинальная мощность резистора измеряется в ваттах и ​​обычно находится между & frac18; Вт (0.125 Вт) и 1 Вт. Резисторы с номинальной мощностью более 1 Вт обычно называются силовыми резисторами и используются специально из-за их способности рассеивать мощность.

Определение номинальной мощности резистора

Номинальную мощность резистора обычно можно определить, наблюдая за размером его корпуса. Стандартные сквозные резисторы обычно имеют номинальную мощность ¼ или ½ Вт. Силовые резисторы более специального назначения могут указывать свою номинальную мощность на резисторе.

Эти силовые резисторы могут выдерживать гораздо большую мощность, прежде чем они сработают.Сверху справа в нижний левый приведены примеры резисторов 25 Вт, 5 Вт и 3 Вт со значениями 2 Ом, 3 Ом; 0,1 & Ом; и 22к & Ом. Меньшие силовые резисторы часто используются для измерения тока.

О номинальной мощности резисторов для поверхностного монтажа обычно можно судить также по их размеру. Резисторы типоразмера 0402 и 0603 обычно рассчитаны на 1/16 Вт, а резисторы 0805 могут потреблять 1/10 Вт.

Измерение мощности на резисторе

Мощность обычно рассчитывается путем умножения напряжения на ток (P = IV).Но, применяя закон Ома, мы также можем использовать значение сопротивления при расчете мощности. Если нам известен ток, протекающий через резистор, мы можем рассчитать мощность как:

Или, если нам известно напряжение на резисторе, мощность можно рассчитать как:

и параллельные

Резисторы постоянно соединяются вместе в электронике, как правило, последовательно или параллельно. Когда резисторы объединяются последовательно или параллельно, они создают общее сопротивление , которое можно рассчитать с помощью одного из двух уравнений.Знание того, как сочетаются значения резисторов, пригодится, если вам нужно создать конкретное значение резистора.

При последовательном соединении значения резисторов просто складываются.

резисторов Н. Общее сопротивление — это сумма всех последовательных резисторов.

Так, например, если у вас всего , у вас должно быть , 12,33 кОм; резистор, найдите некоторые из наиболее распространенных значений резисторов 12 кОм; и 330 Ом, и соединить их последовательно.

Параллельные резисторы

Найти сопротивление резисторов, включенных параллельно, не так уж и просто. Общее сопротивление резисторов Н и , включенных параллельно, является обратной суммой всех обратных сопротивлений. Это уравнение может иметь больше смысла, чем последнее предложение:

резисторов Н, включенных параллельно. Чтобы найти общее сопротивление, инвертируйте каждое значение сопротивления, сложите их, а затем инвертируйте.

(Сопротивление, обратное сопротивлению, на самом деле называется проводимостью , так что короче: проводимость параллельных резисторов — это сумма каждой из их проводимости).

В качестве частного случая этого уравнения: если у вас всего два резистора , подключенных параллельно, их полное сопротивление можно рассчитать с помощью этого чуть менее инвертированного уравнения:

Как еще , более особый случай этого уравнения, если у вас есть два параллельных резистора с равным значением , общее сопротивление составляет половину их значения. Например, если два 10k & ohm; резисторы включены параллельно, их полное сопротивление 5кОм.

Сокращенно сказать, что два резистора подключены параллельно, можно с помощью оператора параллельности: || .Например, если R ₁ находится параллельно с R ₂ , концептуальное уравнение может быть записано как R ₁ || R ₂ . Намного чище и скрывает все эти мерзкие фракции!

Резисторные сети

В качестве специального введения в вычисление общего сопротивления, учителя электроники любят , когда они знакомят своих учеников с сумасшедшими запутанными цепями резисторов.

Прирученный резисторный сетевой вопрос может быть примерно таким: «какое сопротивление между выводами A и B в этой цепи?»

Чтобы решить такую ​​проблему, начните с задней части схемы и упростите ее до двух терминалов.В этом случае R ₇ , R ₈ и R ₉ все идут последовательно и могут складываться вместе. Эти три резистора включены параллельно с R ₆ , поэтому эти четыре резистора можно превратить в один с сопротивлением R ₆ || (R ₇ + R ₈ + R ₉ ). Делаем нашу схему:

Теперь четыре крайних правых резистора можно упростить еще больше. R ₄ , R ₅ и наша конгломерация R ₆ — R ₉ все последовательно и могут быть добавлены.Тогда все эти последовательные резисторы включены параллельно R ₃ .

И это всего три резистора между клеммами A и B . Добавьте их! Таким образом, общее сопротивление этой цепи составляет: R ₁ + R ₂ + R ₃ || (R ₄ + R ₅ + R ₆ || ( ₇ + R _{) 8} + Р ₉ )).

Примеры приложений

присутствуют практически во всех электронных схемах.Вот несколько примеров схем, которые сильно зависят от наших друзей-резисторов.

— это ключ к тому, чтобы светодиоды не взорвались при подаче питания. Посредством соединения резистора последовательно со светодиодом ток, протекающий через два компонента, может быть ограничен до безопасного значения.

При выборе токоограничивающего резистора обратите внимание на два характерных значения светодиода: типичное прямое напряжение и максимальный прямой ток .Типичное прямое напряжение — это напряжение, необходимое для включения светодиода, и оно варьируется (обычно где-то от 1,7 В до 3,4 В) в зависимости от цвета светодиода. Максимальный прямой ток обычно составляет около 20 мА для основных светодиодов; постоянный ток через светодиод всегда должен быть равен или меньше этого номинального тока.

После получения этих двух значений можно подобрать токоограничивающий резистор с помощью следующего уравнения:

В _S — это напряжение источника, обычно напряжение батареи или источника питания.V _F и I _F — это прямое напряжение светодиода и желаемый ток, который проходит через него.

Например, предположим, что у вас есть батарея на 9 В для питания светодиода. Если ваш светодиод красный, у него может быть прямое напряжение около 1,8 В. Если вы хотите ограничить ток до 10 мА, используйте последовательный резистор примерно 720 Ом.

Делители напряжения

Делитель напряжения представляет собой схему резистора, которая преобразует большое напряжение в меньшее. Используя всего два последовательно подключенных резистора, можно создать выходное напряжение, составляющее часть входного напряжения.

Вот схема делителя напряжения:

Два резистора, R ₁ и R ₂ , подключены последовательно, и источник напряжения (V _в ) подключен через них. Напряжение от _{В на выходе} до GND можно рассчитать как:

Например, если R ₁ было 1,7 кОм; и R ₂ составлял 3,3 кОм, входное напряжение 5 В можно было преобразовать в 3,3 В на выводе _{выхода V .}

очень удобны для считывания показаний резистивных датчиков, таких как фотоэлементы, датчики изгиба и силочувствительные резисторы.Одна половина делителя напряжения — это датчик, а часть — статический резистор. Выходное напряжение между двумя компонентами подается на аналого-цифровой преобразователь на микроконтроллере (MCU) для считывания значения датчика.

Здесь резистор R ₁ и фотоэлемент создают делитель напряжения для создания переменного выходного напряжения.

Подтягивающие резисторы

Подтягивающий резистор используется, когда вам нужно смещать входной вывод микроконтроллера в известное состояние.Один конец резистора подключен к выводу MCU, а другой конец подключен к высокому напряжению (обычно 5 В или 3,3 В).

Без подтягивающего резистора входы на MCU можно было оставить плавающими . Нет гарантии, что на плавающем контакте высокий (5 В) или низкий (0 В).

Подтягивающие резисторы часто используются при взаимодействии с входом кнопки или переключателя. Подтягивающий резистор может смещать входной контакт, когда переключатель разомкнут. И это защитит цепь от короткого замыкания при замкнутом переключателе.

В приведенной выше схеме, когда переключатель разомкнут, входной контакт MCU подключен через резистор к 5 В. Когда переключатель замыкается, входной контакт подключается непосредственно к GND.

Обычно значение подтягивающего резистора не обязательно должно быть конкретным. Но он должен быть достаточно высоким, чтобы не терять слишком много мощности, если к нему приложить 5 В или около того. Обычно значения около 10 кОм; хорошо работать.

Покупка резисторов

Не ограничивайте количество резисторов.У нас есть комплекты, пакеты, отдельные детали и инструменты, которым вы просто не сможете противостоять против .

Наши рекомендации:

инструментов:

Цифровой мультиметр — базовый

Цифровой мультиметр (DMM) — важный инструмент в арсенале каждого энтузиаста электроники.Цифровой мультиметр SparkFun, h…

Инструмент для гибки выводов резистора

Этот маленький кусочек пластика с зазубринами — инструмент для гибки выводов резистора. Иногда этот маленький…

Ресурсы и движение вперед

Теперь, когда вы начинающий эксперт по резисторам, как насчет изучения некоторых более фундаментальных концепций электроники! Резисторы, конечно, не единственный базовый компонент, который мы используем в электронике, есть еще:

Или, может быть, вы хотите подробнее изучить применение резисторов?

Молекулярные выражения: электричество и магнетизм

Сопротивление

Сопротивление относится к свойству вещества, которое препятствует прохождению электрического тока. Некоторые вещества сопротивляются току больше, чем другие. Если вещество обладает очень высоким сопротивлением току, оно называется изолятором. Если его сопротивление току очень низкое, его называют проводником. Сопротивление относится к способности веществ противостоять току.Хорошие проводники имеют низкое удельное сопротивление, а изоляторы — высокое.

Сопротивление току возникает на молекулярном уровне веществ. Например, металлический проводник, такой как медь, состоит из атомов, имеющих свободные электроны в самых внешних оболочках. Эти свободные электроны обычно беспорядочно перемещаются от одного атома к другому. Однако, если к проводнику приложена разность потенциалов, также называемая напряжением, например, в случае батареи, свободные электроны перетекают от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи.Электрический ток относится к скорости потока электрического заряда, который заставляет течь свободные электроны.

Когда электроны движутся по проводнику, некоторые из них сталкиваются с атомами, другие электронами или примесями в металле. Именно эти столкновения вызывают сопротивление. Молекулярный состав вещества определяет количество столкновений или величину сопротивления электронному потоку. Поскольку молекулярный состав меди обеспечивает чрезвычайно низкое удельное сопротивление, ее часто используют в качестве проводника в электрических цепях.

Когда электроны сталкиваются с атомами и другими частицами, энергия, создаваемая приложенным напряжением, преобразуется в тепло. Мы используем энергию, генерируемую сопротивлением в нагревательных элементах тостеров, ламп накаливания и обогревателей.

Наблюдайте за сопротивлением на молекулярном уровне с помощью нашего интерактивного учебного пособия по Java Resistance.

Георг Симон Ом (1789-1854), немецкий физик, сформулировал взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в так называемом законе Ома:

Ток в цепи прямо пропорционален приложенной разности потенциалов и обратно пропорционален сопротивлению цепи.

Международная стандартная (СИ) единица сопротивления — ом, обозначаемый греческой буквой W . Один ом сопротивления равен сопротивлению цепи, в которой разность потенциалов в один вольт создает ток в один ампер.

Математически закон Ома записывается как:

I = E / R

, где I — ток в амперах, E — приложенное напряжение (разность потенциалов) в вольтах, а R — сопротивление в омах.

Следовательно, напряжение можно рассчитать по формуле:

E = I * R

Сопротивление можно рассчитать по формуле:

R = E / I

Важно отметить, что регулировка напряжения или тока не может изменить сопротивление. Сопротивление в цепи является физической константой и может быть изменено только путем замены компонентов, замены резисторов на резисторы, рассчитанные на большее или меньшее сопротивление, или путем регулировки переменных резисторов.

Вот вспомогательное средство для запоминания этих формул:

Закройте значение, которое вы хотите решить, и уравнение останется.

Откройте для себя взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением с помощью нашего интерактивного учебного пособия по закону Ома для Java.

Большая часть сопротивления в цепях находится в компонентах, которые выполняют определенную работу, например, в лампах или нагревательных элементах, а также в устройствах, называемых резисторами.Резисторы — это устройства, которые обеспечивают точное количество противодействия или сопротивления току. Резисторы очень распространены в электрических цепях. Они используются для обеспечения удельного сопротивления для ограничения тока и управления напряжением в цепи.

бывают разных номиналов и типов. Самый распространенный тип — постоянный резистор. Постоянные резисторы имеют единичные значения сопротивления, которые остаются постоянными. Существуют также переменные резисторы, которые можно отрегулировать для изменения или изменения величины сопротивления в цепи.

Значение сопротивления резисторов указано в Ом. Резисторы могут иметь номиналы от менее одного Ом до многих миллионов Ом.

Самый распространенный постоянный резистор — составного типа. Элемент сопротивления изготовлен из графита или другой формы углерода и сплавов. Эти резисторы обычно имеют значения сопротивления от 0,1 Вт до 22 МВт.

Другой вид постоянного резистора — проволочный.Элемент сопротивления обычно изготавливается из никель-хромовой проволоки, намотанной на керамический стержень. Эти резисторы обычно имеют значения сопротивления от 1 Вт до 100 кВт.

Переменные резисторы используются для регулировки сопротивления в цепи. Переменный резистор состоит из рычага скользящего контакта, который контактирует с неподвижным элементом сопротивления. По мере того, как скользящий рычаг перемещается по элементу, точка его контакта с элементом изменяется, эффективно изменяя длину элемента.Рейтинг переменного резистора — это его максимальное сопротивление.

Переменные резисторы также называют реостатами или потенциометрами. Элементы сопротивления реостатов обычно намотаны проволокой. Чаще всего они используются для управления очень высокими токами, например, в двигателях и лампах. Потенциометры обычно имеют композиционные элементы. Они используются в качестве устройств управления в радиоприемниках, усилителях, телевизорах и электрических приборах.

Фактическое сопротивление резистора может быть больше или меньше указанного номинала.Возможный диапазон отклонения от указанного рейтинга называется его допуском. Общие допуски для составных резисторов составляют ± 5, ± 10 и ± 20 процентов. Резисторы с проволочной обмоткой обычно имеют допуск ± 5 процентов.

имеют цветовую кодировку для обозначения значений сопротивления или номинальных значений. Цветовой код состоит из различных цветовых полос, которые указывают значения сопротивления резисторов в омах, а также рейтинг допуска.Приведенная ниже таблица цветовых кодов номиналов резисторов используется для определения номинального сопротивления резисторов.

Номинал резистора Таблица цветовых кодов

Составные резисторы обычно имеют четыре цветных полосы.Цветовой код читается следующим образом:

• Сначала найдите числовые значения первых двух полос в таблице и объедините два числа.
• Затем умножьте это двузначное число на значение 3-го диапазона, диапазона множителя.
• Получившееся число — это значение сопротивления резистора в Ом.
• Четвертая полоса — это полоса допуска. Если 4-я полоса золотая, резистор гарантированно находится в пределах 5% от номинального значения.Если 4-я полоса серебряная, то гарантированно будет в пределах 10%. Если нет 4-го диапазона, резистор гарантированно находится в пределах 20% от номинального значения.

Например, цветовой код вышеуказанного резистора на рисунке 2 читается следующим образом:

• 1-я полоса коричневая. Первая полоса всегда ближайшая к концу резистора. Из таблицы вы можете видеть, что числовое значение коричневого в столбце 1-й полосы равно 1.
• 2-я полоса черная. Числовое значение черного во 2-м столбце полосы — 0.
• Объединение двух чисел дает 10.
• 3-я полоса красная. Это полоса множителя. Красный множитель равен 100.
• Умножение общей цифры 10 на множитель дает нам 1000.

Следовательно, вышеуказанный резистор рассчитан на 1000 Ом, что можно записать как 1 кВт. Четвертая полоса сопротивления — серебряная.Следовательно, резистор гарантированно имеет значение сопротивления в пределах 10% от 1 кВт.

Изучите, как резисторы имеют цветовую маркировку, и понаблюдайте за влиянием сопротивления на ток в нашем интерактивном учебном пособии по Java для резисторов .

Последовательная цепь — это цепь, в которой ток имеет только один путь.В последовательной цепи весь ток проходит через каждый из компонентов в цепи. Схема, показанная ниже на рисунке 3, имеет три последовательных резистора. Ток от батареи течет через каждый из резисторов.

Поскольку ток проходит через каждый резистор в цепи, полное сопротивление, с которым сталкивается ток, является накопительным. Такое же сопротивление будет существовать в цепи с одним резистором, равным сумме трех резисторов.Такое сопротивление называется эквивалентным или полным сопротивлением цепи. Эквивалентное сопротивление последовательной цепи — это сумма всех сопротивлений в цепи. Поэтому для расчета общего сопротивления последовательной цепи используйте следующую формулу:

R _T = R ₁ + R ₂ + R ₃ . . .

, где R _T — полное или эквивалентное сопротивление в цепи, а R ₁ — R ₃ .. . — это номинальные значения сопротивления отдельных резисторов или компонентов в цепи.

Используя эту формулу, общее или эквивалентное сопротивление последовательной цепи на Рисунке 3 можно рассчитать следующим образом:

R _T = 2,5 + 1 + 3

R _T = 6,5 k W

Параллельная цепь — это цепь, в которой компоненты расположены так, что путь для тока разделен.Схема ниже на рисунке 4 имеет три резистора, включенных параллельно.

Параллельная установка резисторов всегда уменьшает общее или эквивалентное сопротивление цепи. Это верно, потому что параллельное соединение резисторов эквивалентно их размещению рядом, увеличивая общую площадь, доступную для прохождения тока, и тем самым уменьшая сопротивление. Для расчета общего сопротивления параллельной цепи используйте следующую формулу:

, где R _T — полное сопротивление в цепи, а R ₁ через R ₃ . . . — это номинальные значения сопротивления отдельных резисторов или компонентов в цепи.

Используя эту формулу, общее или эквивалентное сопротивление указанной выше параллельной цепи можно рассчитать следующим образом:

R _T = 1 ÷ (1/1 + 1 / 2.5 + 1/3)

R _T = 1 ÷ (1 + 0.4 + 0,33)

R _T = 1 ÷ 1,73

R _T = 0,58 k W

Цепи часто состоят из комбинаций последовательных и параллельных цепей. Эти схемы называются составными схемами. Схема на рисунке 5 ниже представляет собой составную схему.

Чтобы рассчитать полное сопротивление составной цепи, сначала изолируйте и упростите все ветви схемы до их эквивалентных сопротивлений.Следующие шаги полезны:

1. Рассчитайте эквивалентные сопротивления резисторов, включенных параллельно.
2. Рассчитайте эквивалентные сопротивления последовательно включенных резисторов.
3. Повторяя шаги 1 и 2, если необходимо, схему можно упростить до эквивалентной последовательной схемы.
4. Просто сложите эквивалентные сопротивления упрощенной эквивалентной последовательной цепи, чтобы найти полное сопротивление составной цепи.

Используя эти шаги, общее или эквивалентное сопротивление указанной выше параллельной цепи можно рассчитать следующим образом:

Сначала рассчитайте эквивалентное сопротивление двух резисторов, включенных параллельно:

R _T = 1 ÷ (1/2 + 1/4)

R _T = 1 ÷ (0,50 + 0,25)

R _T = 1 ÷ 0,75

R _T = 1.33 к Вт

На этом этапе схема была упрощена до эквивалентной последовательной цепи, состоящей из эквивалентного сопротивления 1,33 кВт и сопротивления 3 кВт. Следовательно, общее сопротивление составной цепи можно рассчитать следующим образом:

R _T = 1,33 + 3

R _T = 4,33 к Вт

Хотя электроны очень маленькие, для их перемещения по проводнику требуется энергия.Энергия, доступная для перемещения электронов, называется разностью потенциалов или напряжением. Напряжение чаще всего обеспечивается аккумулятором или генератором. Напряжение представляет собой работу по передаче электрического заряда из одной точки в другую. Чем выше напряжение, тем больше энергии переносит ток и тем больше работы он может выполнять.

В электрических приложениях напряжение часто преобразуется в другие формы энергии для выполнения работы, например, нагрев, освещение или движение. Как отмечалось ранее, мы часто используем сопротивление для преобразования электрической энергии в тепло или свет.

Скорость, с которой электричество работает или дает энергию, называется электрической мощностью. Единица измерения электрической мощности — ватт. Один ватт мощности доставляется, когда ток в один ампер протекает через цепь с напряжением в один вольт. Электрическую мощность можно рассчитать по следующей формуле:

P = I * E

, где P — мощность в ваттах, I — ток в амперах, а E — энергия (приложенное напряжение) в вольтах.

Номинальная мощность резисторов указывает на рабочие пределы. Произведение приложенного напряжения и тока через резистор не должно превышать его номинальную мощность. Когда ток проходит через резистор, электрическая энергия преобразуется в тепло, что повышает температуру резистора. Если температура станет слишком высокой, резистор может быть поврежден. Приведенная выше формула электрической мощности может использоваться для определения максимальной безопасной потребляемой мощности и соответствующей номинальной мощности резистора, используемого для конкретного приложения.

Номинальная мощность резисторов указана в ваттах. Резисторы составного типа имеют номинальную мощность от 1/16 до 2 Вт. Резисторы с проволочной обмоткой имеют номинальную мощность от 3 до сотен ватт. Размер резистора обычно является хорошим показателем его номинальной мощности. Обычно физический размер резистора увеличивается с увеличением номинальной мощности.

Удельное сопротивление большинства материалов изменяется в зависимости от температуры.Для большинства материалов сопротивление возрастает с увеличением температуры материала. Это происходит на молекулярном уровне. Когда электроны движутся через материал, некоторые из них сталкиваются с атомами, другие электронами или примесями. Именно эти столкновения вызывают сопротивление. Тепло заставляет молекулы материала вибрировать. Эти колебания эффективно увеличивают области возможных столкновений, тем самым увеличивая сопротивление току.

У большинства проводников увеличивается удельное сопротивление при повышении температуры.Однако удельное сопротивление углерода уменьшается с повышением температуры. Это также обычно верно для полупроводников, таких как германий и кремний. На удельное сопротивление константана не влияют изменения температуры. По этой причине константан часто используется для изготовления прецизионных резисторов с проволочной обмоткой с очень низкими допусками.

Для большинства проводников удельное сопротивление уменьшается с понижением температуры. Для некоторых материалов, таких как ртуть и алюминий, удельное сопротивление падает до нуля при чрезвычайно низких температурах.Около абсолютного нуля, -273 ° C, эти материалы способны проводить ток без какого-либо сопротивления. Эти материалы называются сверхпроводниками. Преимущество сверхпроводников заключается в том, что они могут переносить большой ток без потери энергии на нагрев.

Сверхпроводящие материалы в настоящее время используются в ускорителях частиц и других приложениях, требующих мощных электромагнитов. Технология магнитно-резонансной томографии (МРТ), основанная на использовании сверхпроводников, произвела революцию в материаловедении и медицине.Сверхпроводимость была бы особенно полезна для передачи электроэнергии. В настоящее время около 15 процентов электроэнергии, проходящей по медным линиям электропередачи, теряется из-за сопротивления.

К сожалению, охлаждение сверхпроводников до критических температур требует больших затрат. В настоящее время для охлаждения сверхпроводящих материалов необходимы холодильные установки, использующие жидкий гелий или жидкий азот. Тем не менее, наблюдается прогресс в повышении температуры, необходимой для сверхпроводимости.Уже разработаны материалы, которые становятся сверхпроводящими при -175 ° C.

Ученые усердно работают над созданием сверхпроводников, работающих при комнатной температуре. Такие сверхпроводники значительно снизили бы стоимость производства и передачи электроэнергии. Электродвигатели могут быть намного меньше и мощнее. Компьютеры можно было бы сделать еще меньше и быстрее. Другие удивительные приложения, такие как поезда на магнитной подвеске и запуск космических кораблей, станут гораздо более возможными.

См. Полноцветные микрофотографии сверхпроводящих материалов в нашей фотогалерее «Сверхпроводники ». Коллекция молекулярных выражений.

Узнайте больше о сверхпроводниках на нашем сайте Molecular Expressions Microscopy Publications.

НАЗАД НА ДОМ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА И МАГНИТИЗМА

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.

© 1995-2019, автор — Майкл В.Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.

Этот веб-сайт обслуживается нашим
Команда разработчиков графики и веб-программирования
в сотрудничестве с оптической микроскопией на
Национальная лаборатория сильного магнитного поля.

Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18

Счетчик доступа с 29 марта 1999 г .: 273740

: Подбор резисторов для светодиодов

Итак … вы просто хотите зажечь светодиод. Какой резистор использовать?

Может быть, вы знаете ответ, или, может быть, все уже считают, что вы должны знать, как добраться до ответа. В любом случае, это вопрос, который вызывает больше вопросов, прежде чем вы действительно сможете получить ответ: какой тип светодиода вы используете? Какой блок питания? Батарея? Плагин? Часть более крупной схемы? Серии? Параллельно?

Предполагается, что играть со светодиодами — это весело, и выяснение ответов на эти вопросы на самом деле является частью забавы.Есть простая формула, которую вы используете для выяснения этого — закон Ома. Эта формула: В = I × R , где В, — напряжение, I — ток, а R — сопротивление. Но как узнать, какие числа использовать в этой формуле, чтобы получить правильное значение резистора?

Чтобы получить В и в нашей формуле, нам нужно знать две вещи: напряжение нашего источника питания и напряжение наших светодиодов.

Начнем с конкретного примера.Предположим, что мы используем держатель батареек 2 × AA (например, этот из нашего магазина), который обеспечит нас мощностью 3 В (с двумя последовательно соединенными элементами AA 1,5 В; мы складываем напряжения), и мы планирую подключить желтый светодиод (как один из этих).

имеют характеристику, называемую «прямое напряжение», которая часто обозначается в технических данных как Vf. Это прямое напряжение представляет собой величину напряжения, «потерянного» в светодиоде при работе с определенным опорным током, обычно определяемым как около 20 мА (мА), т.е.е., 0,020 ампер (А). Vf зависит в первую очередь от цвета светодиода, но на самом деле немного отличается от светодиода к светодиоду, иногда даже в пределах одного пакета светодиодов. Стандартные красные, оранжевые, желтые и желто-зеленые светодиоды имеют Vf около 1,8 В, в то время как чисто зеленые, синие, белые и ультрафиолетовые светодиоды имеют Vf около 3,3 В. Таким образом, падение напряжения на нашем желтом светодиоде будет около 1,8 В.

В в нашей формуле находится путем вычитания прямого напряжения светодиода из напряжения источника питания.

3 В (источник питания) — 1.8 В (падение напряжения светодиода) = 1,2 В

В этом случае у нас осталось 1,2 В, которые мы подключим к нашей формуле В = I × R .

Следующее, что нам нужно знать, это I , ток, на котором мы хотим управлять светодиодом. Светодиоды имеют максимальный номинальный непрерывный ток (часто обозначается как If или Imax в таблицах данных). Часто это около 25 или 30 мА. На самом деле это означает, что типичное значение тока, к которому стремятся стандартные светодиоды, составляет от 20 мА до 25 мА, что немного меньше максимального тока.

Помимо: Всегда можно дать светодиоду меньше тока . Работа светодиода, близкая к номинальному максимальному току, дает вам максимальную яркость за счет рассеивания мощности (тепла) и срока службы батареи (если, конечно, у вас разряжаются батареи). Если вы хотите, чтобы ваши батареи прослужили в десять раз дольше, обычно вы можете просто выбрать ток, который составляет лишь одну десятую номинального максимального тока.

Итак, 25 мА — это «желаемый» ток — то, что мы надеемся получить, когда выбираем резистор, а также I , который мы подключим к нашей формуле V = I × R .

1,2 В = 25 мА × R

или перефразируя:

1,2 В / 25 мА = R

и когда мы решаем это, получаем:

1,2 В / 25 мА = 1,2 В / 0,025 А = 48 Ом

Где «48 Ом» — 48 Ом. (Единицы измерения таковы, что 1 В / 1 А = 1 Ом; один вольт, разделенный на один ампер, равен одному ому. Если вы имеете дело с током в мА, преобразуйте его в А, разделив на 1000.)

Наша версия формулы теперь выглядит так:

(напряжение источника питания — напряжение светодиода) / ток (в амперах) = требуемое значение резистора (в омах)

Получаем сопротивление резистора 48 Ом.И это хорошее значение пускового резистора для использования с желтым светодиодом и источником 3 В.

Давайте на мгновение посмотрим на номиналы резисторов. Резисторы обычно доступны с такими значениями, как 10 Ом, 12 Ом, 15 Ом, 18 Ом, 22 Ом, 27 Ом, 33 Ом, 39 Ом, 47 Ом, 51 Ом, 56 Ом, 68 Ом, 75 Ом и 82 Ом. (и их кратные 510 Ом, 5,1 кОм, 51 кОм и т. д.), и (если вы не укажете более высокую точность при покупках) имеют значение допуска около ± 5%.

Если вы занимаетесь большим количеством проектов в области электроники, у вас, скорее всего, будет валяться куча резисторов.Если вы только начинаете, возможно, вам захочется приобрести ассортимент, чтобы было что-то под рукой. Резисторы также рассчитаны на работу с разной мощностью — резисторы, рассчитанные на большую мощность (больше ватт), способны безопасно рассеивать больше тепла, выделяемого внутри резистора. Резисторы на 1/4 Вт, вероятно, являются наиболее распространенными и обычно подходят для простых светодиодных схем, подобных тем, которые мы здесь рассматриваем. (Мы обсуждали рассеяние мощности ранее — обратите внимание на это, когда вы начнете выходить за рамки этих основ.)

Итак, значение резистора, которое мы вычислили выше, было 48 Ом, что не является одним из наших обычных значений. Но это нормально, потому что мы будем использовать резистор с допуском ± 5%, так что в любом случае это значение не обязательно будет точно таким же. На всякий случай мы обычно выбираем следующее более высокое значение, которое у нас есть; 51 Ом в этом примере.

Давайте подключим:
батарейный блок на 3 В, резистор 51 Ом и желтый светодиод.

Это небольшая симпатичная светодиодная схема, но как мы можем сделать это с большим количеством светодиодов? Можем ли мы просто добавить еще один резистор и еще один светодиод? Ну да, в определенном смысле.Каждому светодиоду потребуется 25 мА, поэтому нам нужно выяснить, какой ток могут отдавать наши батареи.

Помимо : Немного покопавшись, можно найти полезный технический справочник (pdf) по щелочным батареям от Energizer. Оказывается, чем сильнее вы их водите, тем быстрее вы их истощаете. Часть этого очевидна: если вы постоянно потребляете 1000 мА из батареи, вы ожидаете, что батарея прослужит 1/10 того времени, как если бы вы потребляли 100 мА. Но на самом деле есть второй эффект: общая выходная энергия батареи (измеряемая в ватт-часах) уменьшается, когда вы приближаетесь к пределу того, какой ток может выдавать батарея.На практике, с щелочными батареями AA, если вы разрядите их при токе 1000 мА, они прослужат только около 1/20 того времени, как если бы вы разрядили их при 100 мА.

Для нашего одиночного светодиода на 25 мА элементы AA прослужат чертовски долго. Если мы запустим четыре светодиода параллельно, потребляя 100 мА, у нас все равно будет довольно приличное время автономной работы. Если ток превышает 500 мА, стоит подумать о подключении к розетке. Итак, мы можем добавить несколько наших желтых светодиодов, каждый с собственным резистором 51 Ом, и успешно управлять ими с помощью держателя батареи 2xAA.

Хорошо, а как насчет батареи на 9 В? Давайте придерживаться желтых светодиодов. Если мы хотим отключить один светодиод от батареи 9 В, это означает, что мы должны потреблять колоссальные 7,2 В с нашим резистором, который должен быть 288 Ом (или ближайшее удобное значение: 330 Ом, в моей мастерской). .

9 В (питание) — 1,8 В (желтый светодиод) = 7,2 В

7,2 В / 25 мА = 288 Ом (округлить до 330 Ом)

Использование резистора для падения напряжения любого размера рассеивает эту энергию в виде тепла.Это означает, что мы просто тратим эту энергию на тепло, вместо того, чтобы получать больше света от нашей светодиодной схемы. Итак, можем ли мы использовать несколько светодиодов, соединенных вместе? Да! Давайте последовательно соединим четыре светодиода 1,8 В, в сумме получим 7,2 В. Когда мы вычтем это из напряжения питания 9 В, у нас останется 1,8 В, для чего потребуется только резистор 72 Ом (или ближайшее значение : 75 Ом).

9 В — (1,8 В × 4) = 9 В — 7,2 В = 1,8 В

1,8 В / 25 мА = 72 Ом (затем округляем до 75 Ом)

Наша обобщенная версия формулы с несколькими последовательно включенными светодиодами:

[Напряжение источника питания — (напряжение светодиода × количество светодиодов)] / ток = номинал резистора

Мы даже можем подключить пару цепочек из четырех светодиодов плюс резистор параллельно, чтобы получить больше света, но чем больше мы добавляем, тем больше мы сокращаем срок службы батареи.

Но можно ли сделать пять последовательно с батареей 9 В? Что же, может быть. Значение 1,8 В, которое мы использовали, является лишь «типичным практическим правилом». Если вы уверены, что прямое напряжение равно 1,8 В, он будет работать. Но что, если это не совсем так? Если прямое напряжение ниже, вы можете перегрузить их при более высоком токе, что может сократить их срок службы (или полностью убить). Если прямое напряжение выше, светодиоды могут быть тусклыми или даже не гореть. В некоторых случаях вы можете последовательно подключить светодиоды без резистора, как в нашей схеме светодиодного обеденного стола, но в большинстве случаев предпочтительнее и безопаснее использовать резистор.

Давайте сделаем еще один пример, на этот раз с белым светодиодом (вы можете найти его здесь) и батарейным отсеком 3xAA (например, этот). Напряжение источника питания составляет 4,5 В, а напряжение светодиода — 3,3 В. Мы по-прежнему стремимся к току 25 мА.

4,5 В — 3,3 В = 1,2 В

1,2 В / 25 мА = 48 Ом (округлить до 51 Ом)

Итак, вот примеры, которые мы рассмотрели, и еще несколько примеров с некоторыми другими распространенными типами источников питания:

Все эти значения основаны на тех же предположениях о прямом напряжении и желаемом токе, которые мы использовали в первых примерах. Вы можете проработать их и проверить математические расчеты или просто использовать ее как удобную таблицу, если считаете, что наши предположения разумны.;)

Так вот, в какой-то момент кто-то мог сказать вам: «Просто используйте онлайн-калькулятор светодиодных резисторов». И действительно, такие вещи есть — даже у нас есть одна (ну, версия для печати из бумаги) — так зачем вообще работать над всем этим? Во-первых, гораздо лучше понять, что и почему этот калькулятор делает то, что он делает. Но также почти невозможно использовать эти калькуляторы, если вы не знаете, какие переменные вам нужно будет ввести. Надеюсь, теперь вы сможете вычислить значения, которые вам понадобятся (напряжение источника питания, напряжение и ток светодиода) для использования светодиодного калькулятора.Но что еще более важно (1) он вам на самом деле не нужен: вы можете сделать это самостоятельно и (2) если вы его используете, вы можете подвергнуть сомнению основные предположения, которые он может сделать от вашего имени.

Надеюсь, вы также заметили, что есть гораздо больше, чем просто один способ зажечь светодиод. И мы даже не дошли до таких вещей, как объединение светодиодов разного номинала в схемы! Теперь, можете ли вы вернуться к наклеиванию светодиодов на батареи CR2032, чтобы сделать светодиодные броски? Да, определенно можно.Но вы можете вернуться и прочитать о том, когда вам следует добавить резистор даже в эту маленькую схему!

Наконец, отметим, что в этой статье мы говорили о вашем основном сквозном маломощном (хотя, возможно, очень ярком) светодиодах. Специализированные типы, такие как светодиоды высокой мощности, могут иметь несколько другие характеристики и требования.

Обновление : исправлен список общих значений резисторов, чтобы включить более общие значения.