Что такое резистор и для чего нужен
Пассивный элемент, имеющий определенное сопротивление (постоянное или переменное) называют резистором. Более точное определение вам не даст никто, но эта простая формулировка тем не менее отражает основное свойство этого радиоэлемента.
Для полноты картины, приводим определение из «Википедии»:
Есть еще сопротивления с нелинейными характеристиками, которые изменяют параметры в зависимости от различных условий: температуры, напряжения, света и т.д. Они хоть и являются сопротивлениями, но имеют отдельные названия (варистор, термистор и т.д.), немного иное обозначение и другие технические характеристики. В этой статье речь пойдет о постоянных и переменных резисторах, но тех, которые имеют линейные характеристики (почти линейные, так как идеала нет).
Называют эти элементы либо «резистор» либо «сопротивление». Первое название — произошло от латинского resistо, что переводится как сопротивление. Оба названия отражают основное предназначение этого элемента — изменять сопротивление электрической цепи. На схемах европейского происхождения постоянный резистор обозначается в виде небольшого прямоугольника. На американских схемах принято другое обозначение — в виде ломаной линии. В любом случае рядом со значком стоит латинская буква R и число, которое обозначает номер элемента.
Как выглядит резистор: наиболее типичные виды постоянных резисторов и обозначение в схемах
В небольших схемах рядом с обозначением может стоять номинал, в больших в отдельной таблице (спецификации) прописан тип резистора и его параметры.
Обозначение резисторов на схеме с указанием номинального сопротивления
Без резистора не обходится ни одна схема. Ни электрическая, ни электронная. Назначение резисторов в цепи может быть таким:
- для ограничения тока;
- для создания падения напряжения до определенного значения.
Например, в цепи течет определенный ток, но надо использовать элемент, который не рассчитан на такой ток. В этом случае ставят резистор, после которого ток понижается до нужного уровня. Что делает резистор в схеме? Понижает ток до приемлемого значения. В этом случае часто называют их токоограничивающими — по той задаче, которую они выполняют. Аналогично поступают и с напряжением, только рассчитывается в данном случае не ток, а напряжение.
Виды резисторов: внешний вид постоянных сопротивлений. Справа SMD резистор — предназначен для поверхностного монтажа
Если говорить о внешнем виде, чаще всего, представляют собой небольшого размера цилиндр, от торцов которого отходят монтажные ножки. Чаще всего они выполнены из проволоки, реже из металлической ленты. Бывают резисторы в виде прямоугольного параллелепипеда (керамические) и в виде небольшого прямоугольника (SMD технология) для поверхностного монтажа на печатных платах.
Переменные резисторы
Переменные резисторы
, как правило, имеют минимум три вывода: от концов токопроводящего элемента и от щеточного контакта, который может перемещаться по нему. С целью уменьшения размеров и упрощения конструкции токопроводящий элемент обычно выполняют в виде незамкнутого кольца, а щеточный контакт закрепляют на валике, ось которого проходит через его центр.
Таким образом, при вращении валика контакт перемещается по поверхности токопроводящего элемента, в результате сопротивление между ним и крайними выводами изменяется.
В непроволочных переменных резисторах обладающий сопротивлением то-копроводящий слой нанесен на подковообразную пластинку из гетинакса или текстолита (резисторы СП, СПЗ-4) или впрессован в дугообразную канавку керамического основания (резисторы СПО).
В проволочных резисторах сопротивление создается высокоомным проводом, намотанным в один слой на кольцеобразном каркасе. Для надежного соединения между обмоткой и подвижным контактом провод зачищают на глубину до четверти его диаметра, а в некоторых случаях и полируют.
Существуют две схемы включения переменных резисторов в электрическую цепь. В одном случае их используют для регулирования тока в цепи, и тогда регулируемый резистор называют реостатом, в другом — для регулирования напряжения, тогда его называют потенциометром. Показанное на рис. 5 условное графическое обозначение используют, когда необходимо изобразить реостат в общем виде.
Для регулирования тока в цепи переменный резистор можно включить диумя выводами: от щеточного контакта и одного из концов токопроводящего элемента (рис. 6,а). Однако такое включение не всегда допустимо.
Рис. 5. Реостаты и переменные резисторы – условное обозначение.
Если, например, в процессе регулирования случайно нарушится соединение щеточного контакта с токопроводящим элементом, электрическая цепь ока-1 жется разомкнутой, а это может явиться причиной повреждения при
бора. Чтобы исключить такую возможность, второй вывод токопроводящего элемента соединяют с выводом щеточного контакта (рис. 6,б). В этом случае даже при нарушении соединения электрическая цепь не будет разомкнута.
Общее обозначение потенциометра
(рис. 6,в) отличается от символа реостата без разрыва цепи только отсутствием соединения выводов между собой.
Рис. 6. Обозначение потенциометра на принципиальных схемах.
К переменным резисторам, применяемым в радиоэлектронной аппаратуре, часто предъявляются требования по характеру изменения сопротивления при повороте их оси.
Так, для регулирования громкости в звуковоспроизводящей аппаратуре необходимо, чтобы сопротивление между выводом щеточного контакта и правым (если смотреть со стороны этого контакта) выводом токопроводящего элемента изменялось по показательному (обратному логарифмическому) закону.
Только в этом случае наше ухо воспринимает равномерное увеличение громкости при малых и больших уровнях сигнала. В измерительных генераторах сигналов звуковой частоты, где в качестве частотозадающих элементов часто используют переменные резисторы, также желательно, чтобы их сопротивление изменялось по логарифмическому или показательному закону.
Если это условие не выполнить, шкала генератора получается неравномерной, что затрудняет точную установку частоты.
Промышленность выпускает непроволочные переменные резисторы, в основном, трех групп:
- А — с линейной,
- Б — с логарифмической,
- В — с обратно-логарифмической зависимостью сопротивления между правым и средним выводами от угла поворота оси ф (рис. 47,а).
Резисторы группы А используют в радиотехнике наиболее широко, поэтому характеристику изменения их сопротивления на схемах обычно не указывают. Если же переменный резистор нелинейный (например, логарифмический) и это необходимо указать на схеме, символ резистора перечеркивают знаком нелинейного регулирования, возле которого (внизу) помещают соответствующую математическую запись закона изменения.
Рис. 7. Переменный резистор с обратно-логарифмической зависимостью сопротивления.
Резисторы групп Б и В конструктивно отличаются от резисторов группы А только токопроводящим элементом: на подковку таких резисторов наносят токопроводящий слой с удельным сопротивлением, меняющимся по ее длине. В проволочных резисторах форму каркаса выбирают такой, чтобы длина витка высокоомного провода менялась по соответствующему закону (рис. 7,6).
Как измерить сопротивление резистора
В лаборатории радиолюбителя для измерения сопротивлений должен быть омметр. Обычно, эта функция входит в состав комбинированных приборов, мультиметров. Между тем, принцип измерения сопротивления основан всё на том же законе Ома: омметр прикладывает к тестируемому резистору небольшое напряжение и замеряет ток, после чего вычисляет сопротивление.
Измерение сопротивления с помощью мультиметра. В данном примере взят резистор 20 кОм.
Кстати, об этом нужно помнить, тыкая омметром в схемы: на схему попадает небольшое напряжение, которое для чувствительных деталей может оказаться фатальным.
Маркировка
Размер резистивного элемента напрямую связан с его мощностью рассеивания, чем она выше, тем крупнее габариты детали. Если на схемах легко указать любое численное значение, то маркировка изделий бывает затруднена. Тенденция миниатюризации в производстве электроники вызывает необходимость использования элементов все меньших размеров, что повышает сложность как нанесения информации на корпус, так и ее прочтения.
Для облегчения идентификации резисторов в российской промышленности применяют буквенно-цифровую маркировку. Сопротивление обозначается так: цифрами указывают номинал, а букву ставят либо за цифрами (в случае десятичных значений), либо перед ними (для сотен). Если номинал менее 999 Ом, то число наносится без буквы (или могут стоять буквы R либо Е). Если же значение указано в кОм, то за числом ставится буква К, букве М соответствует значение в МОм.
Номиналы американских резисторов обозначаются тремя цифрами. Первые две из них предполагают номинал, третья — количество нулей (десятков), добавляемых к значению.
При роботизированном производстве электронных узлов нанесенные символы нередко оказываются на той стороне детали, которая обращена к плате, это делает прочтение информации невозможным.
SMD-резисторы
SMD-резисторы (Surface Mount Device) – это электронные резисторы, которые могут быть установлены на поверхность печатной платы, в отличие от традиционных проволочных резисторов, которые устанавливаются в отверстия на печатной плате. SMD-резисторы имеют маленький размер и вес, что делает их идеальными для использования в небольших и компактных электронных устройствах.
SMD-резисторы также имеют различные значения сопротивления и точности, как и традиционные резисторы. Они могут быть изготовлены из различных материалов, включая уголь, металлопленку и металлооксид, и могут иметь мощности от нескольких милливатт до нескольких ватт.
Форм факторы SMD резисторов
SMD-резисторы производятся в различных форм-факторах, которые определяют их размеры и форму. Наиболее распространенными форм-факторами SMD-резисторов являются:
- 0603: Размеры 0,06 дюйма x 0,03 дюйма (1,6 мм x 0,8 мм). Это один из самых маленьких SMD-резисторов, который обычно используется в небольших электронных устройствах.
- 0805: Размеры 0,08 дюйма x 0,05 дюйма (2 мм x 1,25 мм). Это один из самых распространенных форм-факторов SMD-резисторов и используется в большинстве электронных устройств.
- 1206: Размеры 0,12 дюйма x 0,06 дюйма (3,2 мм x 1,6 мм). Этот форм-фактор SMD-резистора немного больше, чем 0805, и обычно используется в более крупных электронных устройствах, таких как компьютеры и телевизоры.
- 1210: Размеры 0,12 дюйма x 0,10 дюйма (3,2 мм x 2,5 мм). Этот форм-фактор SMD-резистора больше, чем 1206, и используется в электронных устройствах с более высокой мощностью.
- 2010: Размеры 0,20 дюйма x 0,10 дюйма (5 мм x 2,5 мм). Этот форм-фактор SMD-резистора больше, чем 1210, и используется в электронных устройствах, требующих более высоких мощностей.
- 2512: Размеры 0,25 дюйма x 0,12 дюйма (6,3 мм x 3,1 мм). Этот форм-фактор SMD-резистора самый большой и обычно используется в электронных устройствах, которые требуют очень высоких мощностей.
Для своей работы Вы можете использовать наш онлайн калькулятор расчета типоразмеров SMD резисторов.
Для работы в своей мастерской мы использовали специальные наборы резисторов в виде книги.
Книга с SMD резисторами
Маркировка SMD резисторов
Маркировка SMD резисторов может различаться в зависимости от производителя, но обычно она состоит из трех или четырех цифр и/или букв, которые указывают на номинальное сопротивление, точность и размер резистора.
В этом примере “102” означает, что номинальное сопротивление резистора равно 1 кОм. “F” указывает на точность ±1%.
Другие обозначения, которые могут использоваться в маркировке SMD резисторов, включают температурный коэффициент сопротивления (TCR), максимальную мощность, максимальное рабочее напряжение и т.д.
В таблице ниже приведены основные обозначения, используемые в маркировке SMD резисторов:
| Обозначение | Значение |
|---|---|
| 10 | 1 Ом |
| 100 | 10 Ом |
| 101 | 100 Ом |
| 102 | 1 кОм |
| 103 | 10 кОм |
| 104 | 100 кОм |
| 105 | 1 МОм |
| R | Сопротивление (когда цифры не могут быть использованы) |
| M | Мега (миллион) |
| K | Кило (тысяча) |
| % | Процент точности |
| P | Максимальная мощность (обычно в Вт) |
| N | Нормальный температурный коэффициент сопротивления |
| R | Обратный температурный коэффициент сопротивления |
| S | Узкий температурный диапазон сопротивления |
| H | Высокая стабильность |
| L | Низкая стабильность |
| C | Конденсатор (используется для обозначения резисторов-термисторов) |
Например, маркировка “220R” означает, что резистор имеет номинальное сопротивление 220 Ом, а маркировка “102K” означает, что резистор имеет номинальное сопротивление 1 кОм и максимальную мощность 10 Вт.
Также следует учитывать, что маркировка SMD резисторов может немного отличаться в зависимости от производителя и серии резисторов, поэтому перед использованием резистора необходимо обязательно проверять маркировку и сравнивать ее с требованиями электрической схемы.
Виды и принцип работы, обозначение на схемах
В зависимости от материалов, используемых во время изготовления на производстве все, фоторезисторы можно условно разделить на две большие группы: с внутренним и внешним фотоэффектом.
В производстве элементов с внутренним фотоэффектом и применяют нелегированные материалы, например германий или кремний. Фотоны, попадающие на фоторезистор, заставляют электроны двигаться из валентной в зону проводимости.
Благодаря этому возникает огромное число свободных электронов, тем самым резко возрастает электропроводность и, поэтому, снижается сопротивление. Фоторезистор с внешним фотоэффектом изготавливают из материалов, с добавлением примесей легирующей добавки, которая создает новую энергетическую зону поверх имеющейся валентной, богатую электронами.
Кроме того, электронам новой зоны необходимо на порядок меньше энергии, чтобы перейти в зону проводимости благодаря более низкой энергетической щели. Поэтому фоторезисторы с внешним фотоэффектом гораздо более чувствительны к различным длинам светового спекира волн.
Фоторезистор на схемах обозначается также как и обычный резистор, но с добавление двух стрелочек, которые направлены к прямоугольнику. В качестве материалов для фоторезисторов широко используются сульфиды, селениды и теллуриды различных элементов, а также соединения типа AlMBv. В инфракрасной области могут быть использованы фоторезисторы на основе PbS, PbSe, PbTe, InSb, в области видимого света и ближнего спектра ультрафиолета — CdS.
Сегодня фоторезисторы широко применяются во многих отраслях науки и техники. Это объясняется их высокой чувствительностью, простотой конструкции, малыми габаритами и значительной допустимой мощностью рассеяния. Значительный интерес представляет использование фоторезисторов в опто- электронике. В радиолюбительских конструкциях фоторезисторы применяются как световые датчики в устройствах слежения и автоматики, автоматических и фотореле в быту, в охранных системах.
Что такое резистор
Резистор – это сопротивление. Он является пассивным элементом в цепи и способен только уменьшать ток. Происхождение названия идет от латинского «resisto», что дословно на русском языке означает «сопротивляюсь».
Предназначен проводник для того, чтобы преобразовывать напряжение в силу тока и наоборот, он поглощает часть энергии и ограничивает ток. Основное применение приходится на электрические и электронные устройства.
Также есть два вида полупроводников:
- линейные, сопротивление у которых от тока и напряжения не зависит;
- нелинейные, способные изменить сопротивление в зависимости от значений протекающего тока и напряжения.
Основным параметром резисторов является номинальное напряжение.
Как выглядит
Элементы могут быть проволочные и непроволочные. Последние отлично выполнят свою функцию в высокочастотной цепи, внешний вид и процесс их изготовления отличаются. Различают резисторы общего применения и специального. Первые не превышают 10 мегаом, а вторые способны работать под напряжением 600 вольт и выше. Внешним видом они тоже отличаются. На фото ниже легко увидеть разницу и понять, как выглядит резистор.
Разница во внешнем виде и размерах
Из чего состоит
Намотав проволоку на каркас из керамики или прессованного порошка получится проволочный резистор. При этом сама проволока должна быть из нихрома, константана или манганина. Так получится создать полупроводник с высоким удельным сопротивлением.
Непроволочные элементы изготовлены на основе диэлектрика из проводящих смесей и пленок. Разделяют тонкослойные и композиционные, но все они имеют повышенную точность и стабильность в работе.
Регулировочные и подстроечные элементы представляют собой кольцевую резистивную пластину по которой движется бегунок. Он скользит по кругу, меняя расстояние точек на резистивном слое, в результате сопротивление меняется. Следует понять, что же делает резистор для прибора.
Для чего используется
Для чего нужен резистор? При помощи этой детали в электрической цепи можно ограничить количество проводимого тока, в результате правильно подобранной детали легко получить необходимую величину. Чем выше сопротивление, тем ниже будет на выходе сила тока, при условии стабильного напряжения.
Как работают резисторы понять легко, они могут использоваться в качестве преобразователя напряжения в ток и наоборот, в измерительных аппаратах их применяют для деления напряжения, а также они могут понизить или полностью устранить радиопомехи.
Обозначение на схемах
В России и Европе резистор на схеме обозначаются прямоугольником, размерами 4*10мм. Для определения значений сопротивления есть условные обозначения. Постоянный элемент на схеме обозначается следующим образом:
Обозночения постоянных элементов на схеме
Переменные, в том числе подстроечные, а также нелинейные следующим образом:
Обозначения переменных проводников
Нелинейные резисторы
В радиотехнике, электронике и автоматике находят применение , изменяющие свое сопротивление поя действием внешних электричеоких или неэлектрических факторов: угольные столбы, варисторы, терморезисторы и tj д.
Угольный столб, представляющий собой пакет угольных шайб, изменяет свое сопротивление под действием механического усилия.
Рис. 13. Вид и обозначение нелинейных саморегулирующихся резисторов.
Для сжатия шайб обычно используют электромагнит. Изменяя напряжение на его обмйтке, можно в больших пределах изменять степень сжатия шайб и, следовательно, сопротивление угольного столба.
Используют такие резисторы в стабилизаторах и регуляторах напряжения. Условное обозначение угольного столба состоит из ба-зовцго символа резистора и знака нелинейного саморегулирования с буквой Р, которая символизирует механическое усилие — давление (рис. 13,а).
Терморезисторы
, как говорит само название, характеризуются тем, что их сопротивление изменяется под действием температуры. Токопроводящие элементы этих резисторов изготовляют из полупроводниковых материалов.
Сопротивление терморезистора прямого подогрева изменяется за счет выделяющейся в нем мощности или при изменении температуры окружающей среды, а терморезистора косвенного подогрева — под действием тепла, выделяемого специальным подогревателем.
Зависимость сопротивления терморезисторов от температуры имеет нелинейный характер, поэтому на схемах их изображают в виде нелинейного резистора
со знаком температуры —1° (рис. 13,6, в).
Знак температурного коэффициента сопротивления (положительный, если с увеличением температуры сопротивление терморезистора возрастает, и отрицательный, если оно уменьшается) указывают только в том случае, если он отрицательный (рис. 13,в).
В условное обозначение терморезистора косвенного подогрева
кроме знака нелинейного регулирования входит символ подогревателя, напоминающий перевернутую латинскую букву U (рис. 13,г).
Нелинейные полупроводниковые резисторы, известные под названием варисторов
, изменяют свое сопротивление при изменении приложенного к ним напряжения.
Существуют варисторы, у которых увеличение напряжения всего в 2—3 раза сопровождается уменьшением сопротивления в несколько десятков раз. На схемах их обозначают в виде нелинейного саморегулирующегося резистора с латинской буквой U (напряжение) у излома знака саморегулирования (рис. 13,3).
В системах автоматики широко используют фоторезисторы
— полупроводниковые резисторы, изменяющие свое сопротивление под действием света. Условное графическое обозначение такого резистора состоит из базового символа, помещенного в круг (символ корпуса полупроводникового прибора), и знака фотоэлектрического эффекта — двух наклонных параллельных стрелок.
Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.
Это пассивный элемент электрических цепей, который имеет конкретное или переменное значение электрического сопротивления, резистор предназначен для линейного преобразования силы тока в напряжение и обратно, ограничения тока, поглощения электрической энергии и т.д. Резистор является наиболее часто встречающимся элементом. Ниже будет рассказано, что такое резистор и для чего он нужен, как резисторы обозначаются на радиосхемах и какие виды резисторов существуют.
Назначение резисторов – создание сопротивления электрическому току. Различают постоянные
и переменные резисторы . В зависимости от мощности электрического тока, которую способен «рассеять» резистор, зависит и его размер.
На рисунке мы видим, как различаются резисторы. Резистор, находящийся справа – самый мощный среди представленных. Его мощность может составлять несколько киловатт. Правый резистор называется SMD-резистором. Его размер говорит сам за себя о его мощности. Нанесенные на резисторы надписи говорят о их видах и мощности.
Что такое резистор
Наиболее простое определение выглядит так: резистор — это элемент электрической цепи, оказывающий сопротивление протекающему через него току. Название элемента происходит от латинского слова «resisto» — «сопротивляюсь», радиолюбители эту деталь часто так и называют — сопротивление.
Рассмотрим, что такое резисторы, для чего нужны резисторы. Ответы на эти вопросы подразумевают знакомство с физическим смыслом основных понятий электротехники.
Для разъяснения принципа работы резистора можно использовать аналогию с водопроводными трубами. Если каким-либо образом затруднить протекание воды в трубе (например, уменьшив ее диаметр), произойдет повышение внутреннего давления. Убирая преграду, мы снижаем давление. В электротехнике этому давлению соответствует напряжение — затрудняя протекание электрического тока, мы повышаем напряжение в цепи, снижая сопротивление, понижаем и напряжение.
Изменяя диаметр трубы, можно менять скорость потока воды, в электрических цепях путем изменения сопротивления можно регулировать силу тока. Величина сопротивления обратно пропорциональна проводимости элемента.
Свойства резистивных элементов можно использовать в следующих целях:
- преобразование силы тока в напряжение и наоборот;
- ограничение протекающего тока с получением его заданной величины;
- создание делителей напряжения (например, в измерительных приборах);
- решение других специальных задач (например, уменьшение радиопомех).
Пояснить, что такое резистор и для чего он нужен, можно на следующем примере. Свечение знакомого всем светодиода происходит при малой силе тока, но его собственное сопротивление настолько мало, что если светодиод поместить в цепь напрямую, то даже при напряжении 5 В текущий через него ток превысит допустимые параметры детали. От такой нагрузки светодиод сразу выйдет из строя. Поэтому в схему включают резистор, назначение которого в данном случае — ограничение тока заданным значением.
Все резистивные элементы относятся к пассивным компонентам электрических цепей, в отличие от активных они не отдают энергию в систему, а лишь потребляют ее.
Разобравшись, что такое резисторы, необходимо рассмотреть их виды, обозначение и маркировку.
Как измерить сопротивление резистора
Любой резистор обладает сопротивлением. Кто не в курсе, что такое сопротивление и как оно измеряется, в срочном порядке читаем эту статью. Сопротивление измеряется в Омах. Но как же нам узнать сопротивление резистора? Есть прямой и косвенный методы.
Прямой метод он самый простой. Нам нужно взять мультиметр и просто замерять сопротивление резистора. Давайте рассмотрим, как все это выглядит. Я беру мультиметр, выставляю крутилку на измерение сопротивления и цепляюсь к выводам резистора.
Измерение сопротивления
Резистор я брал на 1 кОм. Он мне показал 976 Ом, что в принципе тоже нормально, так как у таких резисторов всегда существует некая погрешность.
Косвенный метод измерения заключается в том, что мы будем рассчитывать сопротивление резистора через закон Ома.
формула сопротивления через закон Ома
Поэтому, чтобы узнать сопротивление резистора, нам надо напряжение на концах резистора поделить на силу тока, которая течет через резистор. Все довольно просто!
Допустим, я хочу узнать сопротивление нити накала лампочки, когда она источает свет. Думаю, некоторые из вас в курсе, что сопротивление холодной вольфрамовой нити и раскаленной – это абсолютно разные сопротивления. Я ведь не смогу измерить мультиметром в режиме измерения сопротивления раскаленную вольфрамовую нить лампы накаливания, так ведь? Поэтому, нам как нельзя кстати подойдет эта формула.
Давайте же узнаем это на опыте. У меня есть лабораторный блок питания, который показывает сразу напряжение и силу тока, которая течет через нагрузку. Беру лампу, выставляю на блоке питания напряжение, которое написано на самой лампе и подключаю ее к клеммам блока питания.
Лампа накаливания потребление тока
Итак, получается, что на выводах лампы сейчас напряжение 12 Вольт, а ток, который течет в цепи, а следовательно и через лампу 0,71 Ампер.
Получаем, что сопротивление раскаленной нити лампы в данном случае составляет.
Сопротивление резистора — формула для рассчета
Движение электронов по проводнику встречает определённое препятствие. Оно зависит от удельного сопротивления материала (ρ), из которого изготовлен проводник, его длины (L) и площади поперечного сечения (S). Эта физическая характеристика была использована для создания резистора.
С его помощью выполняются регулирование и распределение тока на различных участках электрических и электронных схем. Среди других пассивных элементов этот выделяется тем, что на нём происходят падение напряжения и преобразование энергии электричества в энергию тепла, которое рассеивается.
Формула сопротивления проводника
Формула для расчета сопротивления и мощности
Сопротивление тока: формула
Используют Закон Ома для участка цепи, чтобы вычислить сопротивление резистора, формула имеет вид:
R = U/I,
где:
- U – напряжение на выводах элемента, В;
- I – сила тока на участке цепи, А.
Эта формула применима для токов постоянного направления. В случае расчётов для переменного тока берут в расчёт импеданс цепи Rz.
Важно! Строение схем не ограничивается установкой только одного резистора. Обычно их множество, соединены они между собой параллельно и последовательно
Для нахождения общего показателя применяют отдельные методы и формулы.
Делитель напряжения
Наиболее применяемые готовые блоки питания рассчитаны на выходные напряжения: 9, 12 или 24 вольта. В то же время большинство электронных схем и устройств использует напряжение питания в интервале от 3 до 5 В. В этом случае возникает потребность снизить величину Uпит до необходимого значения. Сделать это можно, используя делитель напряжения, который имеет много вариантов исполнения. Самый простой – делитель на резисторах.
Схема делителя, выполненного на резисторахПодключение светодиода через резистор и его расчет
Подобные делители напряжения применяются исключительно в маломощных контурах. Это обусловлено их низким КПД.
Часть мощности блока питания рассеивается на делителе, превращаясь в тепло. Эти потери тем больше, чем больше нужно уменьшить исходное напряжение.
Подключение нагрузки параллельно одному плечу требует того, чтобы Rн было намного больше резистора, установленного в этом плече. Иначе делитель будет выдавать нестабильное питание.
Внимание! Перед тем, как вычислять точные параметры, нужно помнить, как подобрать резисторы. При их равном значении напряжение на выходе делится пополам
Если равенство не соблюдается, снимать поделенное напряжение нужно с элемента, имеющего больший номинал.
Пример схемы делителей на резисторах с малыми и большими значениями
Зависимость сопротивления от температуры
Использование резисторов, как термометров, обусловлено почти линейной зависимостью их сопротивления от температуры. Это касается тех резисторов, у которых в качестве резистивного материала используется проволока или металл. Формула зависимости:
R = R0+α(t-t0),
- α – температурный коэффициент, К-1;
- R0 – сопротивление проводника при 00К;
- t0 – температура проводника при 00К.
Речь идёт о значении температуры в Кельвинах. При температурах, приближающихся к нулю по Кельвину (-273°С), у множества металлов при охлаждении R скачком падает до нулевой отметки. В этом случае можно говорить о сверхпроводимости.
Интересно. Металлы, имеющие хорошую проводимость при нормальной температуре, могут не быть сверхпроводниками при критической отметки этой физической величины. Сверхпроводники в нормальном состоянии имеют сопротивление большее, чем традиционные тоководы: медные, серебряные или золотые.
При нагревании проводников изменение сопротивления происходит в основном за счёт изменения его удельного значения и имеет линейную зависимость.
Величина напряжения, обеспеченная резисторным элементом
Идеальный элемент, который превращает электричество в другой вид энергии, называют резистивным. Электроэнергия может преобразовываться в световую, тепловую или механическую виды. Величина напряжения на таком элементе зависит от разности потенциалов на концах резистора. Это значит, чем больше значение его сопротивления, тем больше значение напряжения на нём.
Изменение такой характеристики резистора, как сопротивление, позволяет реализовывать схематические решения в разных отраслях радиотехники и электроники. При выборе элементов следует учитывать удельное значение этой величины и изменение вольт-амперной характеристики при разных режимах работы.
Типы резисторов по характеру вольтамперной характеристики
Линейные резисторы. Фоторезистор, несмотря на свою полупроводниковую конструкцию, является линейным элементом. Также эти характеристики будут прямыми линиями , но их наклон будет переменным. Более вертикальные линии соответствуют более высокой освещенности, а самые горизонтальные — полной темноте .
Нелинейные резисторы. Термисторы обычно имеют характеристики, близкие к экспоненциальным.
Шумы резисторов и способы их уменьшения
Снижение сопротивления всегда уменьшает шум и улучшает производительность
Это известные отношения. Уровень шума (напряжения) увеличивается по мере увеличения сопротивления, согласно уравнению Джонсона:
Это уравнение приводит многих инженеров к выводу, что для снижения уровня шума необходимо снизить сопротивление. Иногда это решение работает, хотя и не во всех случаях.
Это связано с тем, что бывают случаи, когда для эффективного снижения уровня шума необходимо повысить сопротивление. Все зависит от конкретных параметров рассматриваемой схемы.
Примером могут служить системы измерения тока. Как известно, такие системы часто основаны на измерении напряжения на резисторе, через который протекает измеряемый ток, в соответствии с законом Ома.
Здесь, однако, чтобы улучшить SNR примерно на 3 дБ, сопротивление придется поднять дважды. Это можно делать до тех пор, пока напряжение не будет слишком высоким или рассеиваемая мощность не будет слишком высокой, что приведет к перегреву резистора.
Обозначение резисторов на схеме
В электрических схемах для обозначения резистора используется стандартный графический символ:
или используются как взаимозаменяемые:
Сам резистор обозначается на электрических схемах символом сопротивления — буквой ‘R’ — или описывается значением сопротивления.
Основной единицей сопротивления, согласно Международной системе единиц, обычно называемой системой СИ, является Ом, символом которого является буква греческого алфавита (омега).
Цветовая маркировка резисторов с проволочными выводами
Многие резисторы имеют сопротивление и допуск, закодированные в виде цветных полос . Последний всегда означает допуск, предпоследний множитель и первые 2 (иногда 3) сопротивления.
Как это использовать? Достаточно поставить резистор перед собой и распознать цвета полосок на его корпусе. Вам может понадобиться помощь увеличительного стекла для этих особенно мелких предметов.
