Rezistor: zařízení, princip činnosti, účel

Jedním z nejčastěji používaných prvků v elektronice je rezistor. Jednoduše řečeno se tomu říká „odpor“. S jeho pomocí můžete omezovat proud nebo jej měřit, dělit napětí, vytvářet zpětnovazební smyčky. Bez odporů se neobejde ani jeden obvod. V tomto článku budeme hovořit o tom, co je rezistor, jaký je jeho princip činnosti a k ​​čemu je tento prvek elektrického obvodu.

Definice

Rezistor pochází z anglického „rezistor“ a z latinského „resisto“, což v překladu do ruštiny zní jako „odpor“. V ruskojazyčné literatuře se spolu se slovem „rezistor“ používá slovo „odpor“. Už z názvu je jasný hlavní úkol tohoto prvku – odolávat elektrickému proudu.

Patří do skupiny pasivních prvků, protože v důsledku jeho činnosti může proud pouze klesat, to znamená, že na rozdíl od aktivních prvků pasivní samy o sobě nedokážou signál zesílit. Který z toho druhého Kirchhoffův zákon a Ohmův zákon znamená, že při protékání proudu rezistorem poklesne napětí, jehož hodnota se rovná hodnotě protékajícího proudu násobené hodnotou odporu. Níže vidíte, jak je odpor indikován v diagramu:

Symbol na schématu je snadno zapamatovatelný - je to obdélník, podle GOST 2.728-74 jeho rozměry jsou 4x10 mm. Existují označení pro rezistory různého disipačního výkonu.

Pohledy

Rezistory jsou klasifikovány podle řady kritérií. Pokud mluvíme o diskrétních součástech, pak se podle způsobu instalace dělí na:

• Výstup. Používá se pro montáž přes desku s plošnými spoji. Takové prvky mají koncovky umístěné radiálně nebo axiálně. V lidech se závěrům říká nohy. Tento typ rezistoru byl aktivně používán ve všech starých zařízeních (před 20 a více lety) - staré televizory, přijímače, obecně všude a nyní se používá v jednoduchých zařízeních a také tam, kde je použití SMD součástek z nějakého důvodu obtížné, buď nemožné.
• SMD. To jsou prvky, které nemají nohy. Čepy pro připojení jsou umístěny na povrchu pouzdra, mírně vyčnívají nad ním. Montují se přímo na povrch PCB. Výhodou takových rezistorů je jednoduchost a nízká cena montáže na automatizovaných linkách, úspora místa na desce plošných spojů.

Vzhled dvou typů prvků můžete vidět na obrázku níže:

Již víme, jak tato součást vypadá, nyní bychom se měli dozvědět o klasifikaci podle výrobní technologie. Výstupní odpory jsou:

• Drátěný. Jako odporová součástka se používá drát navinutý na jádru, ke snížení parazitní indukčnosti se používá bifilární vinutí. Drát je vybrán z kovu s nízkým teplotním koeficientem odporu a nízkým měrným odporem.
• Kovová fólie a kompozit. Jak asi tušíte, fólie z kovových slitin se zde používají jako odporový prvek.

Protože rezistor sestává z odporového materiálu, může to být drát nebo fólie s vysokým odporem. co to je? Materiály jako:

• manganin;
• konstantan;
• nichrom;
• nikl;
• kovová dielektrika;
• oxidy kovů;
• uhlík a další.

SMD nebo čipové rezistory jsou tenkovrstvé a tlustovrstvé, používá se odporový materiál:

Materiál	Funkce, kde byly použity
Nikl-chrom (nichrom, NiCr)	v tenké vrstvě, odolné proti vlhkosti
Nitrid ditantalu (Ta2N).	TCR je 25 ppm / 0С (-55... + 1250С);
Oxid rutheničitý (RuO2)	v tlusté fólii
Ruthenit olovnatý (Pb2Ru2O6)	v tlusté fólii
ruthenit vizmutitý (Bi2Ru2O7)	v tlusté fólii
Oxid rutheničitý dopovaný vanadem (Ru0,8V0,2O2, Ru0,9V0,1O2, Ru0,67V0,33O2)	—
Oxid olovnatý (PbO)	—
Vizmut iridium (Bi2Ir2O7)	—
Slitina niklu	V tenkovrstvých produktech s nízkým odporem (0,03... 10 Ohm).

Níže uvedený obrázek ukazuje, z čeho se rezistor skládá:

Podle designu se rozlišují:

• Trvalý. Mají dva závěry a odpor nemůžete změnit - je konstantní.
• Proměnné. Jedná se o potenciometry a trimovací odpory, jejichž princip je založen na pohybu kluzného kontaktu (jezdce) po odporové vrstvě.
• Nelineární. Odpor součástek tohoto typu se mění vlivem teploty (termistory), světelného záření (fotorezistory), napětí (varistory) a další množství.

A také podle účelu – obecného i speciálního. Ty poslední se dělí na:

• Vysokoodporové (rozsah odporu desítky jednotek MΩ - TΩ, při provozních napětích do 400V).
• Vysokonapěťové (určené pro provoz v obvodech s napětím do desítek kV).
• Vysokofrekvenční (vlastností vysokofrekvenčního provozu je požadavek na nízké vlastní indukčnosti a kapacity. Takové produkty mohou pracovat v obvodech s frekvencí signálu stovek MHz).
• Precision a super-precision (toto jsou produkty s vysokou třídou přesnosti. Mají toleranci odchylky od jmenovitého odporu 0,001 - 1 %, přičemž obvyklá tolerance může být 5 % a 10 % i více).

Princip činnosti

V elektrickém obvodu je instalován odpor, který omezuje proud protékající obvodem. Množství napětí, které na něj dopadne, se vypočítá jednoduše - podle Ohmova zákona:

U = IR

Pokles napětí je počet voltů, které se objeví na svorkách rezistoru, když jím protéká proud. Pokud tedy napětí na rezistoru klesne a protéká jím proud, znamená to, že se na něm uvolňuje určitý výkon do tepla. Ve fyzice existuje známý vzorec pro nalezení síly:

P = UI

Nebo pro urychlení výpočtů je někdy vhodné použít vzorec pro výkon přes odpor:

P = U²/R=I²R

Jak funguje rezistor? Každý vodič má specifickou vnitřní strukturu. Při protékání elektrického proudu se elektrony (nosiče náboje) střetávají s různými nehomogenitami ve struktuře látky a ztrácejí energii, která se pak uvolňuje ve formě tepla. Pokud je pro vás obtížné pochopit, pak lze princip práce odporu jednoduchými slovy říci takto:

To je hodnota, která ukazuje, jak obtížné je pro proudění elektrického proudu látkou. Záleží na látce samotné – její rezistivitě.

Kde: p - rezistivita, l - délka vodiče, S - plocha průřezu.

Hlavní charakteristiky

Pro výběr správného rezistoru je důležité vědět, na jaké vlastnosti se musíte při výběru podívat. Mezi jeho hlavní parametry patří:

1. Nominální odpor.
2. Maximální ztrátový výkon.
3. Tolerance nebo třída přesnosti. Záleží na tom, jak moc se může lišit procento odolnosti dílů z této třídy od deklarované.

Ve většině případů jsou tyto informace dostatečné. Začátečníci často zapomínají na přípustný výkon odporu a vyhoří. Můžete vypočítat, kolik wattů je přiděleno rezistoru pomocí vzorce uvedeného v předchozí části článku. Kupte si rezistory s výkonovou rezervou 20-30%, více je lepší, méně není potřeba!

Kde a k čemu slouží

Již jsme uvažovali o tom, že rezistor je navržen tak, aby omezoval proud v obvodu, nyní se podíváme na několik praktických příkladů, kdy se rezistor používá v elektrotechnice.

První oblastí použití je omezení proudu, například pro napájení LED. Princip činnosti a výpočet takového obvodu spočívá v tom, že se odečte napájecí napětí Jmenovité provozní napětí LED dělené jmenovitým (nebo požadovaným) procházejícím proudem Světelná dioda. V důsledku toho získáte nominální omezující odpor.

R_zlobr= (U_výživa-U_Požadované) / I_nominální

Druhým je dělič napětí. Zde se výstupní napětí vypočítá podle vzorce:

U_ven= U_v(R2 / R1 + R2)

Také rezistor našel uplatnění pro nastavení proudu do tranzistorů. V podstatě stejný obvod omezovače diskutovaný výše.

Nakonec doporučujeme zhlédnout užitečné video na téma článku:

Zkoumali jsme, co jsou odpory, jejich účel a princip činnosti. To je důležitý prvek, od kterého můžete začít studium elektrotechniky. Pro výpočet obvodů s ním se používá Ohmův zákon a činný výkon a ve vysokofrekvenčních obvodech se berou v úvahu i jalové parametry - parazitní kapacita a indukčnost. Doufáme, že poskytnuté informace byly pro vás užitečné a zajímavé!

Související materiály:

• Jak závisí odpor vodiče na teplotě?
• Značení rezistoru podle výkonu a odporu
• Jak pájet rádiové součástky z desek