Otpornik: uređaj, princip rada, namjena

Jedan od najčešće korištenih elemenata u elektronici je otpornik. Jednostavno rečeno, to se zove "otpor". Uz njegovu pomoć možete ograničiti struju ili je mjeriti, podijeliti napon, stvoriti povratne petlje. Niti jedan krug ne može bez otpora. U ovom članku ćemo govoriti o tome što je otpornik, koji je njegov princip rada i čemu služi ovaj element električnog kruga.

Definicija

Otpornik dolazi od engleskog "resistor" i od latinskog "resisto", što u prijevodu na ruski zvuči kao "otpor". U književnosti na ruskom jeziku, uz riječ "otpornik", koristi se i riječ "otpor". Iz naziva je jasan glavni zadatak ovog elementa - oduprijeti se električnoj struji.

Spada u skupinu pasivnih elemenata, jer se kao rezultat njegovog rada struja može samo smanjiti, odnosno za razliku od aktivnih elemenata, pasivni sami po sebi ne mogu pojačati signal. Koji od drugog Kirchhoffov zakon i Ohmov zakon znači da kada struja teče kroz otpornik, napon opada čija je vrijednost jednaka vrijednosti struje koja teče pomnožena s vrijednošću otpora. U nastavku možete vidjeti kako je otpor prikazan na dijagramu:

Simbol na dijagramu je lako zapamtiti - to je pravokutnik, prema GOST 2.728-74 njegove dimenzije su 4x10 mm. Postoje oznake za otpornike različite snage disipacije.

Pogledi

Otpornici se klasificiraju prema nizu kriterija. Ako govorimo o diskretnim komponentama, onda se prema načinu instalacije dijele na:

• Izlaz. Koristi se za montažu kroz tiskanu ploču. Takvi elementi imaju terminale smještene radijalno ili aksijalno. U narodu se zaključci zovu noge. Ova vrsta otpornika aktivno se koristila u svim starim uređajima (prije 20 i više godina) - starim televizorima, prijemnicima, općenito svugdje, a sada se koristi u jednostavnim uređajima, kao i tamo gdje je korištenje SMD komponenti iz nekog razloga teško, bilo nemoguće.
• SMD. To su elementi koji nemaju noge. Igle za spajanje nalaze se na površini kućišta, malo strše iznad njega. Montiraju se izravno na površinu PCB-a. Prednost takvih otpornika je jednostavnost i niska cijena montaže na automatiziranim linijama, čime se štedi prostor na tiskanoj ploči.

Na donjoj slici možete vidjeti izgled dvije vrste elemenata:

Već znamo kako ova komponenta izgleda, sada bismo trebali naučiti o klasifikaciji prema tehnologiji proizvodnje. Izlazni otpornici su:

• Namotana žicom. Žica namotana na jezgru koristi se kao otporna komponenta; bifilarni namot se koristi za smanjenje parazitske induktivnosti. Žica je odabrana od metala s niskim temperaturnim koeficijentom otpora i niskim otporom.
• Metal-film i kompozit. Kao što možete pretpostaviti, folije od metalnih legura ovdje se koriste kao otporni element.

Budući da se otpornik sastoji od otpornog materijala, potonji može biti žica ili film s visokim otporom. Što je? Materijali kao što su:

• manganin;
• konstantan;
• nikrom;
• nikel;
• metalni dielektrici;
• metalni oksidi;
• ugljik i drugi.

SMD ili čip otpornici su tankoslojni i debeloslojni, koristi se otporni materijal:

Materijal	Značajke gdje se koriste
Nikl-krom (nikrom, NiCr)	u tankom filmu, otporan na vlagu
Ditantalov nitrid (Ta2N).	TCR je 25 ppm / 0S (-55... + 1250S);
rutenijev dioksid (RuO2)	u debelom filmu
olovni rutenit (Pb2Ru2O6)	u debelom filmu
bizmut rutenit (Bi2Ru2O7)	u debelom filmu
Rutenijevi dioksidi dopirani vanadijem (Ru0,8V0,2O2, Ru0,9V0,1O2, Ru0,67V0,33O2)	—
olovni oksid (PbO)	—
bizmut iridij (Bi2Ir2O7)	—
Legura nikla	U tankoslojnim proizvodima niskog otpora (0,03... 10 Ohm).

Slika ispod pokazuje od čega se sastoji otpornik:

Po dizajnu se razlikuju:

• Trajno. Imaju dva zaključka, a otpor ne možete promijeniti - on je konstantan.
• Varijable. Riječ je o potenciometrima i trim otpornicima, čiji se princip temelji na kretanju kliznog kontakta (klizača) duž otpornog sloja.
• Nelinearni. Otpor komponenti ovog tipa mijenja se pod utjecajem temperature (termistori), svjetlosnog zračenja (fotoresistori), napona (varistora) i druge količine.

I također po namjeni - opće i posebne. Potonji se dijele na:

• Visokotporni (raspon otpora desetine MΩ - TΩ jedinica, pri radnim naponima do 400V).
• Visokonaponski (predviđeni za rad u krugovima s naponima do nekoliko desetaka kV).
• Visokofrekventni (obilježje visokofrekventnog rada je zahtjev za niskim samoinduktivnostima i kapacitivnostima. Takvi proizvodi mogu raditi u krugovima s frekvencijom signala od stotina MHz).
• Preciznost i super-preciznost (to su proizvodi visoke klase točnosti. Imaju toleranciju odstupanja od nominalnog otpora od 0,001 - 1%, dok uobičajena tolerancija može biti 5% i 10% ili više).

Princip rada

Otpornik je ugrađen u električni krug kako bi se ograničila struja koja teče kroz krug. Količina napona koja će pasti na njega izračunava se jednostavno - prema Ohmovom zakonu:

U = IR

Pad napona je broj volti koji se pojavljuju na stezaljkama otpornika kada struja teče kroz njega. Prema tome, ako napon na otporniku padne i kroz njega teče struja, to znači da se određena snaga oslobađa u toplinu na njemu. U fizici postoji dobro poznata formula za pronalaženje snage:

P = UI

Ili, da biste ubrzali izračune, ponekad je prikladno koristiti formulu za snagu kroz otpor:

P = U²/R=I²R

Kako radi otpornik? Svaki vodič ima specifičnu unutarnju strukturu. Pri strujanju električne struje elektroni (nosači naboja) sudaraju se s raznim nehomogenostima u strukturi tvari i gube energiju koja se potom oslobađa u obliku topline. Ako vam je teško razumjeti, onda se princip rada otpora jednostavnim riječima može reći na sljedeći način:

Ovo je vrijednost koja pokazuje koliko je teško da električna struja teče kroz tvar. Ovisi o samoj tvari – njezinoj otpornosti.

Gdje je: p - otpornost, l - duljina vodiča, S - površina presjeka.

Glavne karakteristike

Kako biste odabrali pravi otpornik, važno je znati na koje karakteristike trebate obratiti pažnju pri odabiru. Njegovi glavni parametri uključuju:

1. Nominalni otpor.
2. Maksimalna disipacija snage.
3. Tolerancija ili klasa točnosti. Ovisi o tome koliko se postotak otpornosti dijelova iz ove klase može razlikovati od deklariranog.

U većini slučajeva ova informacija je dovoljna. Početnici često zaborave na dopuštenu snagu otpornika i izgaraju. Možete izračunati koliko je vata dodijeljeno otporniku pomoću formule navedene u prethodnom odjeljku članka. Kupite otpornike s rezervom snage od 20-30%, više je bolje, manje nije potrebno!

Gdje i za što se koristi

Već smo razmotrili da je otpornik dizajniran za ograničavanje struje u krugu, sada ćemo pogledati nekoliko praktičnih primjera gdje se otpornik koristi u elektrotehnici.

Prvo područje primjene je ograničavanje struje, na primjer za napajanje LED dioda. Princip rada i proračun takvog kruga je da se napon napajanja oduzima LED nazivni radni napon, podijeljen s nazivnom (ili željenom) strujom Dioda koja emitira svjetlo. Kao rezultat, dobivate nominalni granični otpor.

R_ogri= (U_ishrana-U_potreban) / I_nominalni

Drugi je razdjelnik napona. Ovdje se izlazni napon izračunava po formuli:

U_van= U_u(R2 / R1 + R2)

Također, otpornik je našao primjenu za postavljanje struje na tranzistore. U biti isti krug ograničavača o kojem je gore raspravljano.

Na kraju, preporučujemo gledanje korisnog videa na temu članka:

Ispitali smo što su otpornici, njihovu svrhu i princip rada. Ovo je važan element od kojeg možete započeti studij elektrotehnike. Za proračun sklopova s ​​njim koristi se Ohmov zakon i aktivna snaga, a u visokofrekventnim krugovima uzimaju se u obzir i reaktivni parametri - parazitski kapacitet i induktivitet. Nadamo se da su vam pružene informacije bile korisne i zanimljive!

Povezani materijali:

• Kako otpor vodiča ovisi o temperaturi?
• Označavanje otpornika snagom i otporom
• Kako lemiti radio komponente s ploča