Що таке резистор і для чого він потрібен в електричному ланцюзі

Один з найчастіше використовуваних елементів в електроніці – це резистор. Простою мовою його називають «опір». З його допомогою можна обмежувати струм або вимірювати його, ділити напругу, створювати ланцюги зворотного зв'язку. Без опорів не обходиться жодна схема. У цій статті ми розповімо про те, що таке резистор, який має принцип роботи, а також для чого потрібен цей елемент електричного ланцюга.

Визначення

Резистор походить від англійського «resistor» і від латинського «resisto», що у перекладі російською мовою звучить як «опіраюсь». У російськомовній літературі нарівні зі словом "резистор" використовують слово "опір". З назви зрозуміло основне завдання цього елемента - чинити опір електричному струму.

Він належить до групи пасивних елементів, оскільки у його роботи струм може лише знижуватися, тобто на відміну активних елементів – пасивні власними силами що неспроможні посилювати сигнал. Що з другого закону Кірхгофа і закону Ома означає, що при протіканні струму на резисторі падає напруга, величина якого дорівнює величині струму, що протікає, помноженого на величину опору. Нижче ви бачите, як позначається опір на схемі:

Умовне позначення на схемі легко запам'ятати – це прямокутник, за ГОСТ 2.728-74, його розміри дорівнюють 4х10 мм. Існують варіанти позначень для резисторів різної потужності розсіювання.

Види

Класифікація резисторів відбувається за низкою критеріїв. Якщо говорити про дискретні компоненти, то методом монтажу їх ділять на:

  • Вивідні. Використовуються для монтажу крізь друковану плату. Такі елементи мають висновки, розташовані радіально або аксіально. У народі висновки називають ніжками. Цей вид резисторів активно використовувався у всіх старих пристроях (20 і більше років тому) – старих телевізорах, приймачах, загалом скрізь, і зараз використовується в простих пристроях, а також там, де використання компонентів SMD з якоїсь причини утруднене або неможливо.

  • SMD. Це елементи, які не мають ніжок. Висновки для підключення розташовані на поверхні корпусу, трохи виступаючи над нею. Вони монтуються безпосередньо поверхню друкованої плати. Перевагою таких резисторів є простота та дешевизна збирання на автоматизованих лініях, економія місця на друкованій платі.
    Зовнішній вигляд елементів двох типів ви бачите на малюнку нижче:

Ми вже знаємо, як виглядає цей компонент, тепер слід дізнатися про класифікацію технології виготовлення. Вивідні резистори бувають:

  • Дротові. Як резистивний компонент використовують дріт, намотаний на сердечнику, для зниження паразитної індуктивності використовують біфілярну намотування. Дріт вибирають із металу з низьким температурним коефіцієнтом опору та низьким питомим опором.
  • Металоплівкові та композитні. Як можна здогадатися, тут як резистивний елемент використовують плівки з металевого сплаву.

Так як резистор складається з резистивного матеріалу, в ролі останнього може виступати дріт або плівка з високим питомим опором. Що це таке? Такі матеріали як:

  • манганін;
  • константан;
  • ніхром;
  • нікелін;
  • металодіелектрики;
  • оксиди металів;
  • вуглець та інші.

На малюнку нижче зображено, з чого складається резистор:

За конструкцією розрізняють:

  • Постійні. Вони мають два висновки, а опір ви змінювати не можете – воно постійно.
    Змінні. Це потенціометри та підстроювальні резистори, принцип дії яких заснований на переміщенні ковзного контакту (бігунка) по резистивному шару.

  • Нелінійні. Опір компонентів цього типу змінюється під впливом температури (терморезистори), світлового випромінювання (фоторезистори), напруги (варистори) та інших величин.

А також за призначенням – загального та спеціального. Останні поділяються на:

  • Високоомні (діапазон опорів десятки МОм - одиниці ТОм, при робочих напругах до 400В).
  • Високовольтні (розраховані працювати в ланцюгах з напругою до десятків кВ).
  • Високочастотні (особливістю роботи на високій частоті є вимога до низьких власних індуктивностей та ємностей. Такі вироби можуть працювати в ланцюгах із частотою сигналу в сотні МГц).
  • Прецизійні та надпрецизійні (це вироби з високим класом точності. У них допуск за відхиленням від номінального опору 0,001 - 1%, у той час як у звичайних допуск може бути і 5% і 10% і більше).

Принцип роботи

Резистор встановлюється в електричному ланцюзі для обмеження струму, що протікає через ланцюг. Величина напруги, яка на ньому впаде, розраховується просто – за законом Ома:

U=IR

Падінням напруги називається та кількість Вольт, які з'являються на висновках резистора, коли через нього протікає струм. Відповідно, якщо на резисторі у нас впала напруга, і через нього протікає струм – отже на ньому виділяється тепло певна потужність. У фізиці є відома всім формула для знаходження потужності:

P=UI

Або для прискорення розрахунків іноді зручно користуватися формулою потужності через опір:

P=U2/R=I2R

Як працює резистор? Кожен провідника має певну внутрішню структуру. При протіканні електричного струму електрони (носії зарядів) стикаються з різними неоднорідностями структури речовини і втрачають енергію, вона й виділяється у вигляді тепла. Якщо вам складно зрозуміти, принцип роботи опору простими словами можна сказати так:

Це величина, яка показує, наскільки складно протікати електричному струму через речовину. Вона залежить від самої речовини – її питомого опору.

Де: р – питомий опір, l – довжина провідника, S – площа поперечного перерізу.

Основні характеристики

Щоб правильно вибрати резистор, важливо знати, на які характеристики потрібно дивитися при виборі. До його основних параметрів належить:

  1. Номінальний опір.
  2. Максимальна потужність, що розсіюється.
  3. Допуск чи клас точності. Від нього залежить, наскільки відсотків опір деталей із цього класу може відрізнятись від заявленого.

Найчастіше цих відомостей достатньо. Новачки часто забувають про допустиму потужність резистора, і вони в них перегорають. Ви можете розрахувати, скільки Ватт виділяється на резисторі за формулою, зазначеною в попередньому розділі статті. Купуйте резистори із запасом за потужністю 20-30%, більше – краще, менше – не потрібно!

Де і для чого застосовується

Ми вже розглянули, що резистор призначений для обмеження струму в ланцюзі, тепер розглянемо кілька практичних прикладів, де використовується резистор в електротехніці.

Перша сфера застосування - обмеження струму, наприклад, для живлення світлодіодів. Принцип дії та розрахунку такого ланцюга полягає в тому, що з напруги джерела живлення віднімають номінальну робочу напругу світлодіода, суму ділять на номінальний (або бажаний) струм через світлодіод. В результаті ви отримуєте номінал обмежувального опору.

Rогр=(U харчування-Uтребуемое)/Іномінальний

Друге – це дільник напруги. Тут вихідну напругу розраховують за такою формулою:

Uвих = Uвх (R2 / R1 + R2)

Також резистор знайшов застосування завдання струму транзисторам. По суті, та сама схема обмежувача, розглянута вище.

Насамкінець рекомендуємо переглянути корисне відео на тему статті:

Ми розглянули, які бувають резистори, їх призначення та принцип роботи. Це важливий елемент, з якого слід розпочати вивчення електротехніки. Для розрахунків ланцюгів з ним використовують закон Ома та активної потужності, а у високочастотних ланцюгах враховують і реактивні параметри – паразитну ємність та індуктивність. Сподіваємося, надана інформація була для вас корисною та цікавою!

Матеріали на тему:

 

Ви не маєте права надсилати коментарі