Widerstand: Gerät, Funktionsprinzip, Zweck

Eines der am häufigsten verwendeten Elemente in der Elektronik ist der Widerstand. In einfachen Worten wird es "Widerstand" genannt. Mit seiner Hilfe können Sie den Strom begrenzen oder messen, die Spannung teilen, Rückkopplungsschleifen erstellen. Kein Stromkreis kommt ohne Widerstände aus. In diesem Artikel werden wir darüber sprechen, was ein Widerstand ist, was sein Funktionsprinzip ist und wofür dieses Element des Stromkreises dient.

Definition

Der Widerstand kommt vom englischen „resistor“ und vom lateinischen „resisto“, was ins Russische übersetzt wie „resist“ klingt. In der russischsprachigen Literatur wird neben dem Wort "Widerstand" das Wort "Widerstand" verwendet. Aus dem Namen ist die Hauptaufgabe dieses Elements klar - elektrischem Strom zu widerstehen.

Es gehört zur Gruppe der passiven Elemente, da der Strom aufgrund seines Betriebs nur abnehmen kann, dh im Gegensatz zu aktiven Elementen können passive Elemente selbst das Signal nicht verstärken. Welche der zweiten

Kirchhoffsches Gesetz und Ohm'sches Gesetz bedeutet, dass, wenn ein Strom über den Widerstand fließt, eine Spannung abfällt, deren Wert gleich dem Wert des fließenden Stroms multipliziert mit dem Wert des Widerstands ist. Unten sehen Sie, wie der Widerstand im Diagramm angezeigt wird:

Das Symbol auf dem Diagramm ist leicht zu merken - es ist ein Rechteck, nach GOST 2.728-74 hat es die Abmessungen 4x10 mm. Es gibt Bezeichnungen für Widerstände unterschiedlicher Verlustleistung.

Ansichten

Widerstände werden nach einer Reihe von Kriterien klassifiziert. Wenn wir über diskrete Komponenten sprechen, werden sie nach der Installationsmethode unterteilt in:

• Ausgabe. Wird für die Montage durch eine Leiterplatte verwendet. Solche Elemente haben radial oder axial angeordnete Anschlüsse. Im Volk werden die Schlussfolgerungen Beine genannt. Diese Art von Widerstand wurde in allen alten Geräten (vor 20 und mehr Jahren) aktiv verwendet - alte Fernseher, Receiver im Allgemeinen überall, und mittlerweile wird es auch in einfachen Geräten eingesetzt, aber auch dort, wo der Einsatz von SMD-Bauteilen aus irgendeinem Grund schwierig ist unmöglich.
• SMD. Dies sind Elemente, die keine Beine haben. Die Pins zum Anschluss befinden sich auf der Gehäuseoberfläche und ragen leicht darüber hinaus. Sie werden direkt auf der Leiterplattenoberfläche montiert. Der Vorteil solcher Widerstände ist die einfache und kostengünstige Montage auf automatisierten Linien, wodurch Platz auf der Leiterplatte gespart wird.

In der folgenden Abbildung sehen Sie das Aussehen von zwei Arten von Elementen:

Wie dieses Bauteil aussieht, wissen wir bereits, nun sollten wir uns über die Einteilung nach Fertigungstechnologie informieren. Ausgangswiderstände sind:

• Drahtgewickelt. Als ohmsches Bauteil wird ein auf einen Kern gewickelter Draht verwendet, eine bifilare Wicklung wird verwendet, um die parasitäre Induktivität zu reduzieren. Der Draht wird aus einem Metall mit einem niedrigen Temperaturkoeffizienten des Widerstands und einem niedrigen spezifischen Widerstand ausgewählt.
• Metallfolie und Verbund. Wie Sie sich vorstellen können, werden hier Metalllegierungsfilme als Widerstandselement verwendet.

Da der Widerstand aus einem widerstandsbehafteten Material besteht, kann dieser ein Draht oder eine Folie mit einem hohen spezifischen Widerstand sein. Was ist das? Materialien wie:

• Mangan;
• Konstantan;
• Nichrom;
• Nickelin;
• Metalldielektrika;
• Metalloxide;
• Kohlenstoff und andere.

SMD- oder Chip-Widerstände sind Dünnschicht- und Dickschicht-Widerstände, das Widerstandsmaterial wird verwendet:

Material	Funktionen wo verwendet
Nickel-Chrom (Nichrom, NiCr)	in Dünnschicht, feuchtigkeitsbeständig
Ditantalnitrid (Ta2N).	TCR beträgt 25 ppm / 0С (-55... + 1250С);
Rutheniumdioxid (RuO2)	in Dickschicht
Bleiruthenit (Pb2Ru2O6)	in Dickschicht
Wismutruthenit (Bi2Ru2O7)	in Dickschicht
Mit Vanadium dotierte Rutheniumdioxide (Ru0.8V0.2O2, Ru0.9V0.1O2, Ru0.67V0.33O2)	—
Bleioxid (PbO)	—
Wismut-Iridium (Bi2Ir2O7)	—
Nickel-Legierung	In niederohmigen (0,03... 10 Ohm) Dünnschichtprodukten

Die folgende Abbildung zeigt, woraus der Widerstand besteht:

Sie unterscheiden sich konstruktionsbedingt:

• Dauerhaft. Sie haben zwei Schlussfolgerungen, und Sie können den Widerstand nicht ändern - er ist konstant.
• Variablen. Dies sind Potentiometer und Trimmwiderstände, deren Prinzip auf der Bewegung des Schleifkontakts (Schleifer) entlang der Widerstandsschicht beruht.
• Nichtlinear. Der Widerstand solcher Bauteile ändert sich unter Einfluss von Temperatur (Thermistoren), Lichtstrahlung (Photowiderstände), Spannung (Varistoren) und andere Mengen.

Und auch mit Absicht - allgemein und speziell. Letztere sind unterteilt in:

• Hochohmig (Widerstandsbereich mehrere zehn MΩ - TΩ Einheiten, bei Betriebsspannungen bis 400V).
• Hochspannung (für den Betrieb in Stromkreisen mit Spannungen bis zu mehreren zehn kV ausgelegt).
• Hochfrequenz (ein Merkmal des Hochfrequenzbetriebs ist die Forderung nach geringen Eigeninduktivitäten und Kapazitäten. Solche Produkte können in Schaltungen mit einer Signalfrequenz von Hunderten von MHz betrieben werden).
• Präzision und Superpräzision (das sind Produkte mit einer hohen Genauigkeitsklasse. Sie haben eine Toleranz für die Abweichung vom Nennwiderstand von 0,001 - 1 %, während die übliche Toleranz 5 % und 10 % oder mehr betragen kann).

Arbeitsprinzip

In einem Stromkreis wird ein Widerstand installiert, um den durch den Stromkreis fließenden Strom zu begrenzen. Die darauf anfallende Spannung wird einfach berechnet - nach dem Ohmschen Gesetz:

U = IR

Der Spannungsabfall ist die Anzahl der Volt, die an den Klemmen des Widerstands auftreten, wenn Strom durch ihn fließt. Wenn die Spannung am Widerstand abfällt und ein Strom durch ihn fließt, bedeutet dies, dass eine bestimmte Leistung an ihm in Wärme abgegeben wird. In der Physik gibt es eine bekannte Formel zur Bestimmung der Leistung:

P = UI

Um Berechnungen zu beschleunigen, ist es manchmal praktisch, die Formel für Leistung durch Widerstand zu verwenden:

P = U²/R=I²R

Wie funktioniert ein Widerstand? Jeder Leiter hat eine spezifische innere Struktur. Fließt elektrischer Strom, kollidieren Elektronen (Ladungsträger) mit verschiedenen Inhomogenitäten im Gefüge eines Stoffes und verlieren dabei Energie, die dann in Form von Wärme freigesetzt wird. Wenn es für Sie schwer zu verstehen ist, kann das Prinzip der Widerstandsarbeit in einfachen Worten wie folgt formuliert werden:

Dies ist ein Wert, der angibt, wie schwierig es ist, dass ein elektrischer Strom durch einen Stoff fließt. Es hängt von der Substanz selbst ab - ihrem spezifischen Widerstand.

Wo: p - spezifischer Widerstand, l - Leiterlänge, S - Querschnittsfläche.

Hauptmerkmale

Um den richtigen Widerstand auszuwählen, ist es wichtig zu wissen, auf welche Eigenschaften Sie bei der Auswahl achten müssen. Zu seinen wichtigsten Parametern gehören:

1. Nennwiderstand.
2. Maximale Verlustleistung.
3. Toleranz oder Genauigkeitsklasse. Es hängt davon ab, wie stark der Widerstandsprozentsatz von Teilen dieser Klasse von dem angegebenen abweichen kann.

In den meisten Fällen sind diese Informationen ausreichend. Anfänger vergessen oft die zulässige Leistung des Widerstands und brennen durch. Sie können berechnen, wie viel Watt dem Widerstand zugewiesen werden, indem Sie die im vorherigen Abschnitt des Artikels angegebene Formel verwenden. Kaufen Sie Widerstände mit einer Gangreserve von 20-30%, mehr ist besser, weniger ist nicht nötig!

Wo und wofür wird es verwendet

Dass der Widerstand dazu gedacht ist, den Strom in der Schaltung zu begrenzen, haben wir bereits berücksichtigt, nun werden wir uns einige praktische Beispiele ansehen, bei denen ein Widerstand in der Elektrotechnik verwendet wird.

Der erste Anwendungsbereich ist die Strombegrenzung, zum Beispiel für die Stromversorgung von LEDs. Das Funktionsprinzip und die Berechnung einer solchen Schaltung besteht darin, dass die Versorgungsspannung abgezogen wird LED-Nennbetriebsspannung, geteilt durch Nenn- (oder gewünschter) Strom durch Leuchtdiode. Als Ergebnis erhalten Sie den nominellen Grenzwiderstand.

R_Oger= (U_Ernährung-U_erforderlich) / ICH_nominal

Der zweite ist ein Spannungsteiler. Hier wird die Ausgangsspannung nach der Formel berechnet:

U_aus= U_in(R2 / R1 + R2)

Der Widerstand hat auch Anwendung gefunden, um den Strom für Transistoren einzustellen. Im Wesentlichen die gleiche Drosselschaltung, die oben diskutiert wurde.

Abschließend empfehlen wir Ihnen, sich ein nützliches Video zum Thema des Artikels anzusehen:

Wir haben untersucht, was Widerstände sind, ihren Zweck und ihre Funktionsweise. Dies ist ein wichtiger Baustein, um Ihr Studium der Elektrotechnik zu beginnen. Um Schaltungen damit zu berechnen, werden das Ohmsche Gesetz und die Wirkleistung verwendet, und in Hochfrequenzschaltungen werden auch Blindparameter berücksichtigt - parasitäre Kapazität und Induktivität. Wir hoffen, die bereitgestellten Informationen waren für Sie nützlich und interessant!

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