Принцип работы резистора простым языком - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Принцип работы резистора простым языком

Принцип работы резистора, что такое резистор и как он работает

Что такое резистор? Это элемент электрической сети, который ограничивает ток. Резистор – английское слово. В переводе на русский означает сопротивление.


Обозначение резистора на схеме

На рисунке показано простейшее обозначение резистора на электрической схеме. Справа в углу показаны реальные резисторы. Как видим, схематичное изображение сопротивления похоже на его реальную форму.

Изучение электротехники, радиодела начинается с закона Ома для участка цепи:

Если по резистору течет ток силой 1 А, а напряжение на его концах равно 1 В, то говорят, что сопротивление равно 1 Ом.


Закон Ома для участка цепи

В нижней формуле на рисунке показана зависимость сопротивления от удельного сопротивления – ρ, физических размеров резистора (L- протяженность в см, S – площадь поперечного сечения в см2). Как видим, чем длиннее проводник (резистор), тем больше его сопротивление. Чем больше S, тем меньше R. Надо отметить, что любой проводник имеет сопротивление.

Виды резисторов

Резисторы бывают трех видов:

  1. Постоянные – величина сопротивления у которых не меняется. Надо отметить, что небольшие изменения все-таки происходят из-за изменения температуры. Но эти изменения не существенны, так как не влияют на работу цепи.
  2. Переменные – их сопротивление меняется в определенных пределах. Например, реостаты. Когда мы вращаем ручку радиоприемника для изменения звука или перемещаем ползунок, мы меняем сопротивление цепи.
  3. Подстроечные – меняют величину при помощи винта. Делается это редко, для получения нужных параметров цепи.

Принцип работы резистора простым языком

Все электронные приборы состоят из радиодеталей, которые делятся на два больших типа: активные и пассивные.

Активные усиливают электрические сигналы. Слабый сигнал на входе управляет мощным на выходе. В этом случае коэффициент усиления больше единицы.

Резистор относится к пассивному типу деталей, у которого коэффициент усиления меньше единицы.

В советское время резисторы именовали сопротивлениями. В наши дни эти детали называют резисторами. Сделано это потому, что все детали, применяемые в электронике, обладают сопротивлением. Чтобы не путаться, активные сопротивления назвали резисторами.

Все проводники имеют сопротивление, которое считается вредным, так как это приводит к нагреву элемента по которому течет ток. К тому же теряется электрическая мощность. Сопротивление резистора является полезным. Он нагревается и выделяет тепло. На этом принципе работают нагревательные печки и лампы, применяемые в быту.

Принцип работы переменного резистора


Схема потенциометра

Поворотом ручки меняется длина резистора, и как результат сила тока. На рисунке показан переменный резистор с тремя выводами – потенциометр. Сопротивление между концами 1 и 3 меняется от 0 до максимума, в зависимости от положения ручки. Такая же картина между концами 2 и 3, но наоборот. То есть если сопротивление 1 – 3 растет, 2 – 3 уменьшается. Когда переменный резистор имеет два конца – имеем реостат.

На рисунке показан поворотный переменный резистор. Бывают также ползунковые, где движок перемещается по прямой. Поворотом ручки сопротивление меняется от нуля до максимума. Потенциометры широко применяются в аудиоаппаратуре.


Потенциометр

Потенциометры утапливают в цилиндрические и параллелепипедные корпуса. Внутри корпуса имеется резистивный элемент подковообразной формы. По оси детали выходит металлическая ручка, поворотом которой меняется положение токосъемника, который расположен на противоположном конце.

Пластина токосъемника надежно прижата к резистивному элементу, за счет упругой силы. Ее изготавливают из стали или из бронзы. Напряжение подается на крайние концы потенциометра. За счет вращения ручки, токосъемник скользит по резистивному элементу, меняя напряжение между крайними и средним концами.

На рисунке показан проволочный потенциометр, у которого резистивный слой изготовлен из проволоки. Провод с высоким сопротивлением наматывается на подковообразный каркас. Затем контактная поверхность кольца шлифуется и полируется. Это делается для обеспечения надежности соединения ползунка с проводящим слоем.

Изготавливают также непроволочные потенциометры. В них резистивный слой нанесен на кольцеобразную или прямоугольную основу из изоляционного материала.

Принцип работы подстроечного резистора

После монтажа деталей электронного прибора, обычно его характеристики отличаются от номинальных. Для доводки показателей прибора применяют подстроечные резисторы. В принципе это те же переменные резисторы, но выделенные в отдельную группу, потому что конструктивно отличаются от переменных резисторов. У них нет ручек, вращая которые изменяются. Вместо них отверстия под отвертку шлицевую или прямую.


Подстроечный резистор с крестовиковым шлицом

В процессе работы прибора, через некоторое время, его параметры меняются. Для привидения их к номиналу применяют подстроечные резисторы.

По типу перемещения ползунка бывают подстроечные резисторы с перемещением по прямой и с перемещением по окружности.

Для точной настройки параметров электронного прибора используют подстроечные резисторы с большим числом оборотов. В них изменение сопротивления от минимума до максимума осуществляется за несколько оборотов или даже за десятки оборотов подстроечного вала. В этих резисторах перемещение контакта происходит при помощи червячной передачи.

Принцип работы резистора печки автомобиля


Схема отопителя автомобиля

У обычной ВАЗовской печки четыре скорости. Как видим из рисунка скорость вращения мотора печки зависит от резисторов. Переключатель резисторов является переключателем скоростей отопителя. Для того, чтобы воздух, поступаемый в салон из печки был бы теплым, двигатель должен быть прогрет. Часто водители включают печку для охлаждения двигателя, в случае его перегрева.

Если не нужно нагревать салон автомобиля (в теплое время), то воздух нагнетается в салон напрямую, минуя радиатор печки, через фильтр отопителя. Для этого есть специальная заслонка, которая переключается из салона автомобиля водителем.

Зная схему подключения резистора печки, можно легко заменить это сопротивление, в случае выхода его из строя. Сделать это можно самостоятельно, а не платить большие деньги в автосервисе.

Что такое резистор и для чего он нужен?

При передаче электрического тока на расстояние из-за сопротивления проводов теряется часть энергии. В таких случаях сопротивление является негативным фактором и его стараются свести к минимуму.

Другое дело электрические цепи в электронных устройствах. Там резистор выполняет много полезных функций. В электронных схемах используется свойства этих пассивных компонентов для ограничения тока в многочисленных цепях. С их помощью обеспечивается нужный режим работы усилительных каскадов.

Что такое резистор?

Название этого электронного элемента произошло от латинского слова resisto — сопротивляюсь. То есть – это пассивный элемент применяемый в электрических цепях, действие которого основано на сопротивлении току. Основной характеристикой этого электронного компонента является величина его электрического сопротивления.

Пассивность данного электронного компонента означает то, что основной его функцией является поглощение электрической энергии. В отличие от активных элементов электроники, он ничего не генерирует, а только пассивно рассеивает электричество, преобразуя его в тепло. В схемах замещения сопротивление является основным параметром, в то время как ёмкость и индуктивность – паразитные величины.

Применение

Резисторы применяются во всех электрических схемах для установления нужных значений тока в цепях, с целью демпфирования колебаний в различных фильтрах, в качестве делителей напряжений и т. п.

Резисторы выполняют функции нагрузки в резистивных цепях, используются в качестве делителя напряжения (см. рисунок ниже) и тока, являются элементами фильтров, применяются для формирования импульсов, выполняют функции шунтов и многое другое. Сегодня трудно себе представить электрическую схему, в которой не задействованы несколько резистивных элементов.

Без резисторов не работает ни один электронный прибор.

Устройство и принцип работы

Конструкция постоянных резисторов довольно простая. Они состоят из керамической трубки, поверх которой намотана проволока или нанесена резистивная плёнка с определённым сопротивлением. На концы трубки вставлены металлические колпачки с припаянными выводами для поверхностного монтажа. Для защиты слоя используется лакокрасочное покрытие.

Устройство таких элементов можно понять из рисунка 2 ниже.

В большинстве моделей такая конструкция традиционно сохраняется, но сегодня существуют различные виды сопротивлений с использованием резистивного материала, устройство которых немного отличается от конструкции описанной выше.

Рис. 2. Строение резистора

Современную электронную аппаратуру наполняют платы, начинённые миниатюрными деталями. Поскольку тенденция к уменьшению размеров электронных приборов сохраняется, то требования к уменьшению габаритов коснулись и резисторов. Для этих целей идеально подходят непроволочные сопротивления. Они просты в изготовлении, а их номинальные мощности хорошо согласуются с параметрами маломощных цепей.

Казалось бы, что эра проволочных резисторов постепенно уходит в прошлое. Однако это не так. Спрос на проволочные сопротивления остаётся в тех сферах, где транзисторы с металлоплёночным или с композитным резистивным слоем не справляются с мощностями электрических цепей.

Для непроволочных резисторов используются следующие резистивные материалы:

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

Перечисленные вещества обладают высокими показателями удельного сопротивления. Это позволяет изготавливать электронные компоненты с очень маленькими корпусами, сохраняя при этом значения номинальных величин.

Размеры и формы корпусов, проволочных выводов современных резисторов соответствуют стандартам, разработанным для автоматической сборки печатных плат. С целью надёжного соединения выводов способом пайки, выводы деталей проходят процесс лужения.

Конструкция регулировочных (рис. 3) и подстроечных резисторов (рис.4) немного сложнее. Эти переменные транзисторы состоят из кольцевой резистивной пластины, по которой скользит бегунок. Перемещаясь по кругу, подвижный контакт изменяет расстояние между точками на резистивном слое, что приводит к изменению сопротивления.

Рис. 3. Регулировочные резисторы Рис. 4. Подстроечные резисторы

Принцип действия.

Работа резистора основана на действии закона Ома: I = U/R , где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление на участке цепи. Из формулы видно как зависят от величины сопротивления параметры тока и напряжения.

Читайте также:  Последовательное и параллельное соединение розеток

Подбирая резисторы соответствующего номинала, можно изменять на участках цепей величины тока и напряжения. Например, увеличивая сопротивление последовательно включённого резистора на участке цепи, можно пропорционально уменьшить силу тока.

Условно резистор можно представить себе в виде узкого горлышка на участке трубки, по которой течёт некая жидкость (см. рис. 5). На выходе из горлышка давление будет ниже, чем на его входе. Примерно, то же самое происходит и с потоком заряженных частиц – чем больше сопротивление, тем слабее ток на выходе резистора.

Рис. 5. Принцип работы

Мы уже упомянули два типа резисторов, отличающиеся по конструкции: постоянные, у которых сопротивление статичное (допускается мизерное отклонение параметров при нагреве элемента) и переменные. К последним можно добавить подвид переменных сопротивлений (полупроводниковых резисторов) – нелинейные.

Сопротивление нелинейных компонентов изменяется в широких пределах под воздействием различных факторов:

  • изменения температуры (терморезисторы);
  • яркости света (фоторезисторы);
  • изменений напряжения (варисторы);
  • деформации (тензорезисторы);
  • напряжённости электрического поля (магниторезисторы);
  • от протекающего заряда (мемристоры).

За видом резистивного материала классификация может быть следующей:

  • проволочные резисторы (рис. 6);
  • композиционные;
  • металлоплёночные (рис. 7);
  • металлооксидные (характеризуются стабильностью параметров);
  • углеродные (угольный резистор);
  • полупроводниковые, с применением резистивных полупроводниковых материалов (могут быть как линейными, так и переменными).

Рис. 6. Проволочные резисторы Рис. 7. Постоянные плёночные SMD компоненты

Отличие плёночных smd компонентов от композиционных деталей состоит в способах их изготовления. Композиционные детали производятся путём прессования композитных смесей, а плёночные – путём напыления на изоляционную подложку.

В интегральных монокристаллических микросхемах методом трафаретной печати или способом напыления в вакууме создают встроенные интегральные резисторы.

По назначению сопротивления подразделяются на детали общего назначения и на компоненты специального назначения:

  • прецизионные и сверхпрецизионные (высокоточные детали с допуском отклонений параметров от 0,001% до 1%);
  • высокоомные (от десятков МОм до нескольких Том);
  • высокочастотные, способные работать с частотами до сотен МГц;
  • высоковольтные, с рабочим напряжением, достигающим десятков кВ.

Можно классифицировать детали и по другим признакам, например по типу защиты от влаги или по способу монтажа: печатный либо навесной.

Номиналы резисторов

Элементы имеют свой допуск в отклонениях номинальных сопротивлений. В соответствии с допусками номиналы резисторов разбиты на 3 ряда, которые обозначаются: Е6, Е12, и Е24.

Компоненты ряда Е6 имеют допуск отклонения ± 20%; ряда Е12 – ± 10%, а ряда Е24 – ± 5%.

Номиналы резисторов каждого ряда представлены в справочных таблицах, которые можно найти в интернете.

Маркировка

Раньше на корпусах сопротивлений проставляли номинал, ряд, мощность и серийный номер. В связи с миниатюризацией деталей перешли на цветовую маркировку. Параметры сопротивлений кодируют с помощью цветных колец (см. рис. 8).

Рис. 8. Цветовая маркировка

Если на корпусе присутствует 3 кольца, то первые два обозначают величину сопротивления, третье – множитель, а допустимое отклонение составляет 20%.

Если на корпусе 4 кольца, то значения первых трёх из них такие же, как в предыдущем примере, а четвёртое кольцо указывает на величину отклонения.

Пять колец: первые 3 указывают величину сопротивления, на четвёртой позиции – множитель, а на пятой – допуск.

На сверхточных деталях наносятся 6 цветовых полос: три первых указывают величину сопротивления, полоса на четвёртой позиции – множитель, а пятое кольцо — допустимое отклонение.

Каждому цвету присвоена конкретная цифра (от 0 до 9). Учитывая позицию кольца и его цвет, можно с точностью определить параметры изделия. Для этого удобно пользоваться таблицей цветов (рис. 9).

Рис. 9. Таблица цветов

В некоторых случаях вместо сопротивления используют обычные перемычки. Считается что у них нулевое сопротивление. Вместо перемычек иногда устанавливают резистор с нулевым сопротивлением (по сути та же перемычка, только адаптирована под размеры резистора). На корпус такого сопротивления наносят 1 чёрную полоску.

Маркировка SMD-резисторов

Сопротивления, предназначенные для поверхностного монтажа маркируют цифрами (см. рис. 10). Кодировка сложна для запоминания. В ней учитывается количество цифр и их позиции. Цифрами кодируют типоразмеры изделий и значения основных параметров. Для расшифровки кодов данного типа маркировки существуют справочные таблицы или калькуляторы.

Рис. 10. Цифровая маркировка

Код на рисунке расшифровывается так: номинальное сопротивление 120×10 6 Ом (последняя цифра показывает количество нулей, то есть степень числа 10). Резистор из ряда Е96 с допуском 1%, типоразмер 0805 либо 1206 (значения, выделенные курсивом, определяются по справочнику).

Обозначение на схемах

Традиционно резисторы на схемах обозначают в виде прямоугольника (по ГОСТ 2.728-74) или ломаной линии (рис. 12 — в основном на схема западного образца). В прямоугольнике иногда указывают мощность, используя для этого условные обозначения в виде вертикальных, косых или горизонтальных чёрточек (см. рисунок ниже):

  • I = 1 Вт;
  • II = 2 Вт;
  • III = 3 Вт;
  • – = 0.5 Вт;
  • = 0.25 Вт;
  • \ = 0.125 Вт.

Рис. 11. Обозначения резисторов по гост 2.728-74

Возле значка проставляют букву R и номинал резистора.

Рис. 12. Обозначение на схемах

В отличие от постоянных деталей, обозначение переменных резисторов имеет особенность: над прямоугольником добавляется стрелка, указывающая, что в конструкции детали есть скользящий контакт (бегунок).

Например, УГО потенциометра выгляди так:

Характеристики и параметры

Пределы границ сопротивлений для деталей общего назначения находятся в промежутке от 10 Ом до 10 МОм. Для таких компонентов номинальная мощность рассеивания составляет 0,125 – 100 Вт.

Сопротивление высокоомных деталей составляет порядка 10 13 Ом. Такие изделия применяются в измерительных устройствах, предназначенных для малых токов. Величины номинальных мощностей на корпусах таких компонентов могут не указываться. Рабочее напряжение от 100 до 300 В.

Класс высоковольтных деталей предназначен для работы под напряжением 10 – 35 кВ. Их сопротивление достигает 10 11 Ом.

Для высокочастотных резисторов важен номинал рабочей частоты. Они способны работать на частотах свыше 10 МГц. Высокочастотные токи сильно нагревают детали. При интенсивном охлаждении номинальные мощности таких компонентов достигают величин 5, 20, 50 кВт.

В точных измерительных и вычислительных устройствах, а также в релейных системах применяются прецизионные резисторы. Они обладают высокой стабильностью параметров. Мощность рассеивания у таких деталей не превышает 2 Вт, а номинальное сопротивление лежит в пределах 1 – 10 6 Ом.

Кроме основных характеристик иногда важно знать уровень напряжений шума, зависимость сопротивления реальных резисторов от нагревания (температурный коэффициент сопротивления) и некоторые другие.

Соединение резисторов

Сопротивления можно соединять двумя способами – параллельно либо последовательно.

  • Для параллельного соединения 2 резисторов имеем: R = (R1* R2) / (R1+R2).
  • При последовательном соединении 2 резисторов – общее сопротивление определяем по формуле: R = R1 + R2.

Для расчета последовательно и параллельно соединенных резисторов удобно воспользоваться нашими калькуляторами:

Что такое резистор и для чего он нужен?

Резисторы относятся к наиболее широко используемым в электронике элементам. Это название давно вышло из узких рамок терминологии радиолюбителей. И для каждого, кто хоть немного интересуется электроникой, термин не должен вызывать непонимание.

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.

Виды резисторов

Виды резисторов можно разбить на следующие категории:

  1. Нерегулируемые (постоянные) — проволочные, композитные, пленочные, угольные и др.
  2. Регулируемые (переменные и подстроечные). Подстроечные резисторы предназначены для настройки электрических цепей. Элементы с переменным сопротивлением (потенциометры) применяются для регулировки уровней сигнала.

Отдельную группу представляют полупроводниковые резистивные элементы (терморезисторы, фоторезисторы, варисторы и пр.)

Характеристики резисторов определяются их назначением и задаются при изготовлении. Среди ключевых параметров:

  1. Номинальное сопротивление. Это главная характеристика элемента, измеряется в омах (Ом, кОм, МОм).
  2. Допустимое отклонение в процентах от указанного номинального сопротивления. Означает возможный разброс показателя, определяемый технологией изготовления.
  3. Рассеиваемая мощность — предельная мощность, которую резистор может рассеивать при долговременной нагрузке.
  4. Температурный коэффициент сопротивления — величина, показывающая относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры на 1°С.
  5. Предельное рабочее напряжение (электрическая прочность). Это максимальное напряжение, при котором деталь сохраняет заявленные параметры.
  6. Шумовая характеристика — степень вносимых резистором искажений в сигнал.
  7. Влагостойкость и термостойкость — максимальные значения влажности и температуры, превышение которых может привести к выходу детали из строя.
  8. Коэффициент напряжения. Величина, учитывающая зависимость сопротивления от приложенного напряжения.
Читайте также:  Почему не работает блок питания компьютера

Применение резисторов в области сверхвысоких частот придает важность дополнительным характеристикам: паразитной емкости и индуктивности.

Полупроводниковые резисторы

Это полупроводниковые приборы с двумя выводами, обладающие зависимостью электрического сопротивления от параметров среды — температуры, освещенности, напряжения и др. Для изготовления таких деталей используют полупроводниковые материалы, легированные примесями, тип которых определяет зависимость проводимости от внешнего воздействия.

Существуют следующие типы полупроводниковых резистивных элементов:

  1. Линейный резистор. Изготовленный из слаболегированного материала, этот элемент имеет малую зависимость сопротивления от внешнего воздействия в широком диапазоне напряжений и токов, чаще всего он применяется в производстве интегральных микросхем.
  2. Варистор — элемент, сопротивление которого зависит от напряженности электрического поля. Такое свойство варистора определяет сферу его применения: для стабилизации и регулирования электрических параметров устройств, для защиты от перенапряжения, в других целях.
  3. Терморезистор. Эта разновидность нелинейных резистивных элементов обладает способностью изменять свое сопротивление в зависимости от температуры. Существует два типа терморезисторов: термистор, сопротивление которого падает с ростом температуры, и позистор, чье сопротивление растет вместе с температурой. Терморезисторы применяются там, где важен постоянный контроль над температурным процессом.
  4. Фоторезистор. Сопротивление этого прибора меняется под воздействием светового потока и не зависит от приложенного напряжения. При изготовлении используется свинец и кадмий, в ряде стран это послужило поводом для отказа от применения этих деталей по экологическим соображениям. Сегодня фоторезисторы уступают по востребованности фотодиодам и фототранзисторам, применяемым в аналогичных узлах.
  5. Тензорезистор. Этот элемент устроен так, что способен менять свое сопротивление в зависимости от внешнего механического воздействия (деформации). Используется в узлах, преобразующих механическое воздействие в электрические сигналы.

Такие полупроводниковые элементы, как линейные резисторы и варисторы, характеризуются слабой степенью зависимости от внешних факторов. Для тензорезисторов, терморезисторов и фоторезисторов зависимость характеристик от воздействия является сильной.

Полупроводниковые резисторы на схеме обозначаются интуитивно понятными символами.

Резистор в цепи

На российских схемах элементы с постоянным сопротивлением принято обозначать в виде белого прямоугольника, иногда с буквой R над ним. На зарубежных схемах можно встретить обозначение резистора в виде значка “зигзаг” с аналогичной буквой R сверху. Если для работы прибора важен какой-либо параметр детали, на схеме принято его указывать.

Мощность может обозначаться полосками на прямоугольнике:

  • 2 Вт — 2 вертикальные черты;
  • 1 Вт — 1 вертикальная черта;
  • 0,5 Вт — 1 продольная линия;
  • 0,25 Вт — одна косая линия;
  • 0,125 Вт — две косые линии.

Допустимо указание мощности на схеме римскими цифрами.

Обозначение переменных резисторов отличается наличием дополнительной над прямоугольником линии со стрелкой, символизирующей возможность регулировки, цифрами может быть указана нумерация выводов.

Полупроводниковые резисторы обозначаются тем же белым прямоугольником, но перечеркнутым косой линией (кроме фоторезисторов) с буквенным указанием типа управляющего воздействия (U — для варистора, P — для тензорезистора, t — для терморезистора). Фоторезистор обозначается прямоугольником в круге, к которому направлены две стрелки, символизирующие свет.

Параметры резистора не зависят от частоты протекающего тока, это означает, что данный элемент одинаково функционирует в цепях постоянного и переменного тока (как низкой, так и высокой частоты). Исключением являются проволочные резисторы, которым свойственна индуктивность и возможность потери энергии вследствие излучения на высоких и сверхвысоких частотах.

В зависимости от требований к свойствам электрической цепи резисторы могут соединяться параллельно и последовательно. Формулы для расчета общего сопротивления при разном соединении цепей существенно отличаются. При последовательном соединении итоговое сопротивление равно простой сумме значений входящих в цепь элементов: R = R1 + R2 +… + Rn.

При параллельном соединении для вычисления суммарного сопротивления необходимо сложить величины, обратные значениям элементов. При этом получится значение, также обратное итоговому: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + … 1/Rn.

Общее сопротивление параллельно соединенных резисторов будет ниже наименьшего из них.

Что такое резистор? Принцип работы. Применение. Маркировка

Электрическая схема практически любого современного прибора имеет резисторы. Они могут быть разных видов. Их функции также разнообразны. Что такое резистор, следует знать каждому даже начинающему радиолюбителю. А также любому человеку, решившему самостоятельно отремонтировать какой-нибудь прибор или бытовую технику.

Что такое резистор

С английского резистор переводится как сопротивление. Это пассивный элемент цепи, который, благодаря своим свойствам, обеспечивает нужное напряжение и регулирует значение тока.

Чтобы понять, что такое резистор, следует обладать хотя бы самыми общими представлениями об электрике. Сопротивление измеряется в Омах. Оно связано зависимостью с напряжением и силой тока. Проводник обладает сопротивлением 1 Ом, если к концам его приложено напряжение 1 В, и по нему протекает ток силой в 1 А. Поэтому резистор является управлением другими параметрами электрической системы.

Поэтому такой элемент контролирует и ограничивает ток. В цепи резистор может делить напряжение. Характеристиками резистора являются величина номинального сопротивления и мощность, которая показывает, какое количество энергии он способен рассеять без перегрева.

Виды резисторов

Все резисторы разделяют на три большие группы. Они могут быть переменными, постоянными и подстроечными.

Сопротивление резистора постоянного типа существенно не меняется в зависимости от условий извне. Небольшие отклонения от номинального значения могут быть вызваны изменением температуры, внутренними шумами, а также скачками электричества.

Переменные резисторы могут произвольно менять сопротивление. Для этого прибор обычно имеет поворачивающуюся ручку или ползунок (например, в радиоприемнике – регулятор силы звука). Он позволяет плавно менять параметры цепи.

Подстроечный резистор имеет винт со шлицом для регулировки тока в цепи. Его характеристики меняют довольно редко.

Полупроводниковые резисторы

Существуют резисторы, которые меняют свои свойства под воздействием окружающей среды. К ним относятся терморезисторы, варисторы и фоторезисторы. Сопротивление резистора подобного типа меняется только под воздействием определенных факторов.

Терморезистор уменьшает или увеличивает свое сопротивление при увеличении температуры. Это свойство используют в некоторых видах приборов, например, в саморегулирующихся обогревательных кабелях для водопроводов, труб.

Варисторы уменьшают свою проводимость тока при увеличении напряжения. Их применяют для защиты, стабилизации и регулировки электрических величин.

Фоторезисторы реагируют на солнечный свет или на электромагнитное излучение. Чаще всего используют подобные устройства с положительным фотоэффектом. При попадании на него излучения резистор уменьшает свою силу сопротивления. Такие элементы часто применяют в датчиках, реле, счетчиках.

Резистор в цепи

Резистор в цепи является пассивным элементом. Он не накапливает, а поглощает энергию таких двух составляющих, как сила тока и напряжение.

Резистор – линейный элемент. В зависимости от типа соединения в цепи различают параллельные и последовательные резисторы. Их суммарное сопротивление при последовательном соединении равняется их сумме.

Несколько сложнее производится расчет второго типа соединения. Параллельные резисторы суммируют по величинам обратно пропорциональных сопротивлению. Эти величины еще называют проводимостью.

Номиналы резисторов

Все элементы сопротивления электрической системы, выпускаемые по ГОСТу, объединяются в серии. Они составляют номинальный ряд, который увеличивается путем умножения исходного показателя на 1, 10, 100, 1 кОм, 10 кОм и т. д. Если в ряду есть значения 3, 5, то продолжение ряда считается в десятках – 35, в сотнях – 350.

Номиналы резисторов в пределах ряда по количеству серий отвечают типу точности, выбранной производителем. Самая популярная серия Е24 включает в себя 24 базовых показателя сопротивления резистора. Ее точность – ±5%.

Обозначение номиналов резисторов в схеме имеет определенный вид. Так, если сопротивление рассчитано в Омах, то за числом может стоять буква Е или вообще ничего. Если же значение указано в килоомах, то за ним может стоять буква к. Число сопротивления в МОм обозначения имеет букву М.

Маркировка

Резисторы с малой мощностью имеют и небольшие габариты.

А в современной технике используют чаще всего именно такие приборы. Обозначение резисторов можно нанести на корпус, только прочитать его будет крайне тяжело.

Чтобы хоть как-то сократить надпись, стали применять буквенные обозначения, которые ставят сзади числа для десятичных значений и впереди числа для сотен.

Американские резисторы маркируют тремя цифрами. Первые две из них обозначают номиналы резисторов, а третья – количество нулей десятков, добавляемых к значению.

Однако в процессе производства нередки случаи, когда маркировка оказывается нанесенной на сторону, повернутую к плате. Поэтому используют и другие типы обозначений.

Цветовая маркировка

Чтобы свойства, присущие резистору, можно было определить со всех сторон, стали применять цветовую маркировку.

Резисторы с допустимым изменением параметров в 20% обозначают тремя линиями. Если это прибор средней точности (5-10% погрешность), используют всего 4 маркера. Самые точные экземпляры имеют обозначение резисторов в виде 5-6 полос.

Две первые из них соответствуют номиналу детали. Если полос четыре, то третья из них говорит о десятичном множителе первых двух полос. При этом четвертый маркер говорит о точности резистора.

Если полос всего пять, то третья из них – это третий знак сопротивления, четвертая – степень показателя, а пятая – точность. Шестая полоса указывает на температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

Читайте также:  Не греет теплый пол электрический причины

Считают полосы с той стороны, где они ближе находятся к краю. Если это четырехполосные разновидности, последними всегда идут золотая или серебряная полосы.

Разновидности по технологии изготовления

Чтобы глубже вникнуть в вопрос, что такое резистор, следует рассмотреть его виды по способу производства.

Проволочные резисторы чаще всего имеют высокий уровень индуктивности. Их изготавливают путем намотки на каркас проволоки.

Пленочные металлические резисторы являются наиболее распространенным типом. На пластиковый сердечник наносится тонкая пленка из металла. На концы конструкции надеты колпачки, к которым подведены проволочные выводы. Ток в резисторе этого типа встречает большее сопротивление при прорезе в керамическом сердечнике винтовой канавки.

Металлофольговые экземпляры при производстве выполняют из тонкой ленты. Угольные резисторы используют сопротивление графита. Интегральные виды выполнены на основе слаболегированного проводника. Такие резисторы могут иметь большую нелинейность вольт-амперных показателей. Их применяют в интегральных микросхемах. В этом случае использовать резисторы другого вида не технологично или даже нереально.

Резисторы с низким ТКС и уровнем шумов

К резисторам с низким ТКС относятся углеродистые и бороуглеродистые разновидности.

Углеродистые резисторы работают на основе пленки пиролитического углерода. Они имеют повышенную стабильность параметров. Их небольшой ТКС имеет отрицательный характер. Резисторы стойкие к импульсным нагрузкам.

Бороуглеродистые разновидности имеют в слое проводника некоторое количество бора. Это позволяет максимально уменьшить ТКС.

Низкий уровень шумов имеют металлопленочные и металлоокисные резисторы. У них хорошая частотная характеристика и стойкость к температурным колебаниям. ТКС может быть как положительным, так и отрицательным.

Ознакомившись с понятием, что такое резистор, можно правильно выбрать и применять этот элемент электрической системы. Являясь одними из наиболее часто применяющихся, они встречаются практически во всех сферах деятельности человека. Их функции очень разнообразны. Существующие разновидности предоставляют широкий выбор подобных изделий. При этом, имея некоторое представление о их конструкции, можно будет выполнить ремонт практически любого прибора или бытовой техники.

Что такое резистор и для чего он нужен в электрической цепи

Определение

Резистор происходит от английского «resistor» и от латинского «resisto», что в переводе на русский язык звучит как «сопротивляюсь». В русскоязычной литературе наравне со словом «резистор» используют слово «сопротивление». Из названия ясна основная задача этого элемента – оказывать сопротивление электрическому току.

Он относится к группе пассивных элементов, потому что в результате его работы ток может только понижаться, то есть в отличие от активных элементов – пассивные сами по себе не могут усиливать сигнал. Что из второго закона Кирхгофа и закона Ома значит, что при протекании тока на резисторе падает напряжение, величина которого равна величине протекающего тока, умноженного на величину сопротивления. Ниже вы видите, как обозначается сопротивление на схеме:

Условное обозначение на схеме легко запомнить – это прямоугольник, по ГОСТ 2.728-74 его размеры равны 4х10 мм. Существуют варианты обозначений для резисторов разной мощности рассеивания.

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

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

Внешний вид элементов двух типов вы видите на рисунке ниже:

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

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

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

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

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

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

На рисунке ниже изображено, из чего состоит резистор:

По конструкции различают:

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

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

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

Принцип работы

Резистор устанавливается в электрической цепи для ограничения тока, протекающего через цепь. Величина напряжения, которая на нем упадет, рассчитывается просто – по закону Ома:

U=IR

Падением напряжения называется то количество Вольт, которые появляются на выводах резистора, когда через него протекает ток. Соответственно, если на резисторе у нас упало напряжение, и через него протекает ток – значит на нём выделяется в тепло определенная мощность. В физике есть известная всем формула для нахождения мощности:

P=UI

Или для ускорения расчетов иногда удобно пользоваться формулой мощности через сопротивление:

P=U 2 /R=I 2 R

Как работает резистор? У каждого проводника есть определенная внутренняя структура. При протекании электрического тока электроны (носители зарядов) сталкиваются с различными неоднородностями структуры вещества и теряют энергию, она то и выделяется в виде тепла. Если вам сложно понять, то принцип работы сопротивления простыми словами можно сказать так:

Это величина, которая показывает насколько сложно протекать электрическому току через вещество. Она зависит от самого вещества – его удельного сопротивления.

Где: р – удельное сопротивление, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения.

Основные характеристики

Чтобы правильно выбрать резистор важно знать, на какие характеристики нужно смотреть при выборе. К его основным параметрам относится:

  1. Номинальное сопротивление.
  2. Максимальная рассеиваемая мощность.
  3. Допуск или класс точности. От него зависит, насколько процентов сопротивление деталей из этого класса может отличаться от заявленного.

В большинстве случае этих сведений достаточно. Новички часто забывают о допустимой мощности резистора, и они у них перегорают. Вы можете рассчитать сколько Ватт выделяется на резисторе по формуле, указанной в предыдущем разделе статьи. Покупайте резисторы с запасом по мощности в 20-30%, больше – лучше, меньше – не нужно!

Где и для чего применяется

Мы уже рассмотрели, что резистор предназначен для ограничения тока в цепи, теперь мы рассмотрим несколько практических примеров, где используется резистор в электротехнике.

Первая область применения — ограничение тока, например, для питания светодиодов. Принцип действия и расчета такой цепи заключается в том, что из напряжения источника питания вычитают номинальное рабочее напряжение светодиода, сумму делят на номинальный (или желаемый) ток через светодиод. В результате вы получаете номинал ограничительного сопротивления.

Второе — это делитель напряжения. Здесь выходное напряжение рассчитывают по формуле:

Также резистор нашел применение для задания тока транзисторам. В сущности, та же схема ограничителя, рассмотренная выше.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:

Мы рассмотрели, какие бывают резисторы, их назначение и принцип работы. Это важный элемент, с которого следует начать изучение электротехники. Для расчетов цепей с ним используют закон Ома и активной мощности, а в высокочастотных цепях учитывают и реактивные параметры – паразитную ёмкость и индуктивность. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

Читайте далее:
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector