נגד: מכשיר, עקרון הפעולה, מטרה

אחד האלמנטים הנפוצים ביותר באלקטרוניקה הוא הנגד. במילים פשוטות, זה נקרא "התנגדות". בעזרתו תוכלו להגביל את הזרם או למדוד אותו, לחלק את המתח, ליצור לולאות משוב. אף מעגל אחד לא יכול להסתדר בלי התנגדויות. במאמר זה נדבר על מה זה נגד, מהו עקרון הפעולה שלו, ולמה נועד אלמנט זה של המעגל החשמלי.

הַגדָרָה

הנגד מגיע מהאנגלית "resistor" ומהלטינית "resisto", שתורגם לרוסית נשמע כמו "resist". בספרות בשפה הרוסית, יחד עם המילה "נגד", משתמשים במילה "התנגדות". מהשם, המשימה העיקרית של אלמנט זה ברורה - להתנגד לזרם חשמלי.

הוא שייך לקבוצת האלמנטים הפסיביים, מכיוון שכתוצאה מפעולתו, הזרם יכול רק לרדת, כלומר, בניגוד לאלמנטים פעילים, פסיביים כשלעצמם אינם יכולים להגביר את האות. איזה מהשניים חוק קירכהוף ו חוק אוהם פירושו שכאשר זורם זרם על הנגד, יורד מתח, שערכו שווה לערך הזרם הזורם כפול ערך ההתנגדות. להלן ניתן לראות כיצד ההתנגדות מצוינת בתרשים:

קל לזכור את הסמל בתרשים - זהו מלבן, על פי GOST 2.728-74 הממדים שלו הם 4x10 מ"מ. ישנם ייעודים לנגדים בעלי כוח פיזור שונה.

צפיות

נגדים מסווגים לפי מספר קריטריונים. אם אנחנו מדברים על רכיבים דיסקרטיים, אז לפי שיטת ההתקנה הם מחולקים ל:

• תְפוּקָה. משמש להרכבה דרך מעגל מודפס. לאלמנטים כאלה יש טרמינלים הממוקמים בצורה רדיאלית או צירית. באנשים, המסקנות נקראות רגליים. סוג זה של נגד היה בשימוש פעיל בכל המכשירים הישנים (לפני 20 שנים ויותר) - טלוויזיות ישנות, מקלטים, באופן כללי בכל מקום, ועכשיו הוא משמש במכשירים פשוטים, כמו גם כאשר השימוש ברכיבי SMD קשה מסיבה כלשהי, או בלתי אפשרי.
• SMD. אלו אלמנטים שאין להם רגליים. הפינים לחיבור ממוקמים על פני המארז, מעט בולטים מעליו. הם עולים ישירות על פני השטח של ה-PCB. היתרון של נגדים כאלה הוא הפשטות והעלות הנמוכה של הרכבה בקווים אוטומטיים, תוך חיסכון במקום על המעגל המודפס.

אתה יכול לראות את המראה של שני סוגים של אלמנטים באיור למטה:

אנחנו כבר יודעים איך הרכיב הזה נראה, עכשיו אנחנו צריכים ללמוד על הסיווג לפי טכנולוגיית ייצור. נגדי פלט הם:

• פצע תיל. חוט מלופף על ליבה משמש כרכיב התנגדות; סלילה דו-פילרית משמשת להפחתת השראות טפילית. החוט נבחר ממתכת עם מקדם התנגדות טמפרטורה נמוך התנגדות נמוכה.
• סרט מתכת וקומפוזיט. כפי שאתה יכול לנחש, סרטי סגסוגת מתכת משמשים כאן כאלמנט התנגדות.

מכיוון שהנגד מורכב מחומר עמיד, האחרון יכול להיות חוט או סרט עם התנגדות גבוהה. מה זה? חומרים כגון:

• מנגנין;
• constantan;
• nichrome;
• ניקלין;
• דיאלקטרי מתכת;
• תחמוצות מתכת;
• פחמן ואחרים.

נגדי SMD או שבב הם סרט דק וסרט עבה, החומר העמיד משמש:

חוֹמֶר	תכונות בשימוש
ניקל-כרום (ניכרום, NiCr)	בסרט דק, עמיד בפני לחות
דיטנטלום ניטריד (Ta2N).	TCR הוא 25 ppm / 0С (-55... + 1250С);
רותניום דו חמצני (RuO2)	בסרט עבה
רותניט עופרת (Pb2Ru2O6)	בסרט עבה
ביסמוט רותניט (Bi2Ru2O7)	בסרט עבה
רותניום דו חמצני מסוממים בונדיום (Ru0.8V0.2O2, Ru0.9V0.1O2, Ru0.67V0.33O2)	—
תחמוצת עופרת (PbO)	—
ביסמוט אירידיום (Bi2Ir2O7)	—
סגסוגת ניקל	במוצרי סרט דק בעלי התנגדות נמוכה (0.03... 10 אוהם).

האיור שלהלן מראה ממה מורכב הנגד:

לפי העיצוב, הם נבדלים:

• קבוע. יש להם שתי מסקנות, ואתה לא יכול לשנות את ההתנגדות - היא קבועה.
• משתנים. מדובר בפוטנציומטרים ובנגדי חיתוך, שהעיקרון שלהם מבוסס על תנועת מגע ההזזה (סליידר) לאורך שכבת ההתנגדות.
• לֹא קָוִי. ההתנגדות של רכיבים מסוג זה משתנה בהשפעת טמפרטורה (תרמיסטורים), קרינת אור (פוטונגדים), מתח (וריסטורים) וכמויות אחרות.

וגם לפי מטרה - כללית ומיוחדת. האחרונים מחולקים ל:

• התנגדות גבוהה (טווח התנגדות עשרות יחידות MΩ - TΩ, במתחי פעולה עד 400V).
• מתח גבוה (נועד לפעול במעגלים עם מתחים של עד עשרות קילו וולט).
• תדר גבוה (תכונה של פעולה בתדר גבוה היא הדרישה לשראות עצמית וקיבולים נמוכים. מוצרים כאלה יכולים לפעול במעגלים עם תדר אות של מאות מגה-הרץ).
• דיוק ודיוק-על (אלה מוצרים בעלי דיוק ברמה גבוהה. יש להם סובלנות לסטייה מההתנגדות הנומינלית של 0.001 - 1%, בעוד שהסבילות הרגילה יכולה להיות 5% ו-10% או יותר).

עקרון הפעולה

נגד מותקן במעגל חשמלי כדי להגביל את הזרם הזורם במעגל. כמות המתח שתיפול עליו מחושבת בפשטות - לפי חוק אוהם:

U = IR

ירידת המתח היא מספר הוולטים המופיעים במסופים של הנגד כאשר זרם זורם דרכו. בהתאם לכך, אם המתח על הנגד יורד וזרם זורם דרכו, זה אומר שכוח מסוים משתחרר לחום עליו. בפיזיקה, יש נוסחה ידועה למציאת הכוח:

P = ממשק משתמש

לחלופין, כדי להאיץ את החישובים, לפעמים נוח להשתמש בנוסחה של כוח באמצעות התנגדות:

P = U²/R=I²ר

איך פועל נגד? לכל מוליך מבנה פנימי ספציפי. כאשר זרם חשמלי זורם, אלקטרונים (נושאי מטען) מתנגשים באי-הומוגניות שונות במבנה של חומר ומאבדים אנרגיה, אשר לאחר מכן משתחררת בצורת חום. אם קשה לך להבין, אז את עקרון עבודת ההתנגדות במילים פשוטות ניתן לומר כך:

זהו ערך שמראה עד כמה קשה לזרם חשמלי לזרום דרך חומר. זה תלוי בחומר עצמו - ההתנגדות שלו.

איפה: p - התנגדות, l - אורך המוליך, S - שטח חתך.

תכונות עיקריות

על מנת לבחור את הנגד המתאים, חשוב לדעת על אילו מאפיינים עליכם להסתכל בעת הבחירה. הפרמטרים העיקריים שלו כוללים:

1. התנגדות נומינלית.
2. פיזור כוח מקסימלי.
3. סובלנות או דרגת דיוק. זה תלוי בכמה אחוז ההתנגדות של חלקים ממחלקה זו עשוי להיות שונה מהמוצהר.

ברוב המקרים, מידע זה מספיק. מתחילים שוכחים לעתים קרובות מהכוח המותר של הנגד, והם נשרפים. אתה יכול לחשב כמה וואט מוקצים לנגד באמצעות הנוסחה המצוינת בסעיף הקודם של המאמר. קנה נגדים עם עתודת כוח של 20-30%, יותר עדיף, פחות אין צורך!

איפה ולמה הוא משמש

כבר שקלנו שהנגד נועד להגביל את הזרם במעגל, כעת נסתכל על מספר דוגמאות מעשיות בהן נעשה שימוש נגד בהנדסת חשמל.

תחום היישום הראשון הוא הגבלת זרם, למשל עבור הפעלת נוריות LED. עקרון הפעולה והחישוב של מעגל כזה הוא שמתח אספקת החשמל מופחת מתח הפעלה מדורג LED, חלקי זרם מדורג (או רצוי). דיודה פולטת אור. כתוצאה מכך, אתה מקבל את ההתנגדות המגבילה הנומינלית.

ר_מפלצת= (U_{תְזוּנָה}-U_נדרש) / אני_נָקוּב

השני הוא מחלק מתח. כאן, מתח המוצא מחושב על ידי הנוסחה:

U_{הַחוּצָה}= U_ב(R2 / R1 + R2)

כמו כן, הנגד מצא יישום להגדרת הזרם לטרנזיסטורים. בעצם אותו מעגל מגביל שנדון לעיל.

לבסוף, אנו ממליצים לצפות בסרטון שימושי בנושא המאמר:

בדקנו מהם נגדים, מטרתם ועקרון הפעולה שלהם. זהו מרכיב חשוב שממנו מתחילים את לימודי הנדסת חשמל. כדי לחשב איתו מעגלים משתמשים בחוק אוהם והספק פעיל, ובמעגלים בתדר גבוה נלקחים בחשבון גם פרמטרים תגובתיים - קיבול טפילי והשראות. אנו מקווים שהמידע שסופק היה שימושי ומעניין עבורך!

חומרים קשורים:

• איך ההתנגדות של מוליך תלויה בטמפרטורה?
• סימון נגדים על ידי כוח והתנגדות
• כיצד להלחים רכיבי רדיו מלוחות