Rezistors: ierīce, darbības princips, mērķis

Viens no elektronikā visbiežāk izmantotajiem elementiem ir rezistors. Vienkārši izsakoties, to sauc par "pretestību". Ar tās palīdzību jūs varat ierobežot strāvu vai izmērīt to, sadalīt spriegumu, izveidot atgriezeniskās saites cilpas. Neviena ķēde nevar iztikt bez pretestībām. Šajā rakstā mēs runāsim par to, kas ir rezistors, kāds ir tā darbības princips un kam šis elektriskās ķēdes elements ir paredzēts.

Definīcija

Rezistors nāk no angļu valodas "rezistors" un no latīņu valodas "resisto", kas tulkojumā krievu valodā izklausās kā "pretoties". Krievu valodas literatūrā kopā ar vārdu "rezistors" tiek lietots vārds "pretestība". No nosaukuma ir skaidrs šī elementa galvenais uzdevums - izturēt elektrisko strāvu.

Tas pieder pasīvo elementu grupai, jo tā darbības rezultātā strāva var tikai samazināties, tas ir, atšķirībā no aktīvajiem elementiem, pasīvie paši nevar pastiprināt signālu. Kura no otrā Kirhhofa likums un Oma likums

nozīmē, ka strāvai plūstot pāri rezistoram, krītas spriegums, kura vērtība ir vienāda ar plūstošās strāvas vērtību, kas reizināta ar pretestības vērtību. Zemāk jūs varat redzēt, kā diagrammā ir norādīta pretestība:

Diagrammas simbolu ir viegli atcerēties - tas ir taisnstūris, saskaņā ar GOST 2.728-74 tā izmēri ir 4x10 mm. Ir apzīmējumi dažādas izkliedes jaudas rezistoriem.

Skati

Rezistori tiek klasificēti pēc vairākiem kritērijiem. Ja mēs runājam par diskrētiem komponentiem, tad saskaņā ar uzstādīšanas metodi tie tiek sadalīti:

• Izvade. Izmanto montāžai caur iespiedshēmas plati. Šādiem elementiem ir spailes, kas atrodas radiāli vai aksiāli. Tautā secinājumus sauc par kājām. Šāda veida rezistoru aktīvi izmantoja visās vecajās ierīcēs (pirms 20 un vairāk gadiem) - vecos televizoros, uztvērējos, kopumā visur, un tagad to izmanto vienkāršās ierīcēs, kā arī tur, kur arī SMD komponentu lietošana nez kāpēc ir apgrūtināta neiespējami.
• SMD. Tie ir elementi, kuriem nav kāju. Savienojuma tapas atrodas uz korpusa virsmas, nedaudz izvirzītas virs tās. Tie tiek uzstādīti tieši uz PCB virsmas. Šādu rezistoru priekšrocība ir montāžas vienkāršība un zemās izmaksas automatizētajās līnijās, ietaupot vietu uz iespiedshēmas plates.

Tālāk esošajā attēlā varat redzēt divu veidu elementu izskatu:

Mēs jau zinām, kā šis komponents izskatās, tagad mums vajadzētu uzzināt par klasifikāciju pēc ražošanas tehnoloģijas. Izejas rezistori ir:

• Stiepļu uztīšana. Vadu, kas uztīts uz serdes, izmanto kā pretestības komponentu; bifilāro tinumu izmanto, lai samazinātu parazitāro induktivitāti. Vads ir izvēlēts no metāla ar zemu temperatūras pretestības koeficientu un zemu pretestību.
• Metāla plēve un kompozīts. Kā jūs varētu nojaust, metāla sakausējuma plēves šeit tiek izmantotas kā pretestības elements.

Tā kā rezistors sastāv no pretestības materiāla, pēdējais var būt stieple vai plēve ar augstu pretestību. Kas tas ir? Materiāli, piemēram:

• manganīns;
• konstantāns;
• nihroms;
• niķelīns;
• metāla dielektriķi;
• metālu oksīdi;
• ogleklis un citi.

SMD jeb mikroshēmu rezistori ir plānās un biezās plēves, kā pretestības materiālu tie izmanto:

Materiāls	Funkcijas, kur izmantotas
Niķeļa-hroms (nihroms, NiCr)	plānā kārtiņā, mitrumizturīgs
Ditantala nitrīds (Ta2N).	TCR ir 25 ppm / 0С (-55... + 1250С);
Rutēnija dioksīds (RuO2)	biezā plēvē
Svina rutenīts (Pb2Ru2O6)	biezā plēvē
Bismuta rutenīts (Bi2Ru2O7)	biezā plēvē
Rutēnija dioksīdi, kas leģēti ar vanādiju (Ru0,8V0,2O2, Ru0,9V0,1O2, Ru0,67V0,33O2)	—
Svina oksīds (PbO)	—
Bismuta irīdijs (Bi2Ir2O7)	—
Niķeļa sakausējums	Zemas pretestības (0,03... 10 Ohm) plānās kārtiņas izstrādājumos

Zemāk redzamajā attēlā parādīts, no kā sastāv rezistors:

Pēc dizaina tos izšķir:

• Pastāvīgs. Viņiem ir divi secinājumi, un jūs nevarat mainīt pretestību - tā ir nemainīga.
• Mainīgie lielumi. Tie ir potenciometri un apgriešanas rezistori, kuru darbības princips ir balstīts uz bīdāmā kontakta (slīdņa) kustību pa pretestības slāni.
• Nelineārs. Šāda veida komponentu pretestība mainās temperatūras (termistori), gaismas starojuma (fotorezistori), sprieguma (varistori) un citus daudzumus.

Un arī pēc mērķa - vispārīgs un īpašs. Pēdējie ir iedalīti:

• Augsta pretestība (pretestības diapazons desmitiem MΩ - TΩ vienību, pie darba sprieguma līdz 400V).
• Augstspriegums (paredzēts darbam ķēdēs ar spriegumu līdz desmitiem kV).
• Augstas frekvences (augstfrekvences darbības iezīme ir prasība pēc zemām pašinduktivitātēm un kapacitātēm. Šādi produkti var darboties ķēdēs ar signāla frekvenci simtiem MHz).
• Precizitāte un superprecizitāte (tie ir produkti ar augstu precizitātes klasi. Tiem ir pielaide novirzei no nominālās pretestības 0,001–1%, savukārt parastā pielaide var būt 5% un 10% vai vairāk).

Darbības princips

Elektriskajā ķēdē ir uzstādīts rezistors, lai ierobežotu strāvu, kas plūst caur ķēdi. Sprieguma daudzumu, kas uz to nokritīs, aprēķina vienkārši - saskaņā ar Ohma likumu:

U = IR

Sprieguma kritums ir voltu skaits, kas parādās rezistora spailēs, kad caur to plūst strāva. Attiecīgi, ja spriegums pāri rezistoram krītas un caur to plūst strāva, tas nozīmē, ka uz tā siltumā izdalās noteikta jauda. Fizikā ir labi zināma formula jaudas atrašanai:

P = UI

Vai arī, lai paātrinātu aprēķinus, dažreiz ir ērti izmantot jaudas formulu ar pretestību:

P = U²/R=I²R

Kā darbojas rezistors? Katram vadītājam ir noteikta iekšējā struktūra. Plūst elektriskajai strāvai, elektroni (lādiņnesēji) saduras ar dažādām vielas struktūras neviendabībām un zaudē enerģiju, kas pēc tam izdalās siltuma veidā. Ja jums ir grūti saprast, tad pretestības darbības principu vienkāršos vārdos var pateikt šādi:

Šī ir vērtība, kas parāda, cik grūti ir elektriskajai strāvai plūst caur vielu. Tas ir atkarīgs no pašas vielas – tās pretestības.

Kur: p - pretestība, l - vadītāja garums, S - šķērsgriezuma laukums.

Galvenās īpašības

Lai izvēlētos pareizo rezistoru, ir svarīgi zināt, kādi parametri jums jāņem vērā, izvēloties. Tās galvenie parametri ietver:

1. Nominālā pretestība.
2. Maksimālā jaudas izkliede.
3. Pielaide vai precizitātes klase. Tas ir atkarīgs no tā, cik daudz šīs klases detaļu pretestības procents var atšķirties no deklarētā.

Vairumā gadījumu šī informācija ir pietiekama. Iesācēji bieži aizmirst par pieļaujamo rezistora jaudu, un viņi izdeg. Varat aprēķināt, cik vati ir piešķirti rezistoram, izmantojot formulu, kas norādīta raksta iepriekšējā sadaļā. Pērciet rezistorus ar jaudas rezervi 20-30%, vairāk ir labāk, mazāk nav nepieciešams!

Kur un kam to izmanto

Mēs jau esam apsvēruši, ka rezistors ir paredzēts strāvas ierobežošanai ķēdē, tagad mēs apskatīsim vairākus praktiskus piemērus, kur rezistors tiek izmantots elektrotehnikā.

Pirmā pielietojuma joma ir strāvas ierobežošana, piemēram, gaismas diožu darbināšanai. Šādas ķēdes darbības princips un aprēķins ir tāds, ka tiek atņemts strāvas padeves spriegums LED nominālais darba spriegums, dalīts ar nominālo (vai vēlamo) strāvu cauri Gaismas diode. Rezultātā jūs iegūstat nominālo ierobežojošo pretestību.

R_ogre= (U_uzturs-U_{nepieciešams}) / es_nomināls

Otrais ir sprieguma dalītājs. Šeit izejas spriegumu aprēķina pēc formulas:

U_ārā= U_iekšā(R2/R1+R2)

Arī rezistors ir atradis pielietojumu strāvas iestatīšanai tranzistoriem. Būtībā tā pati ierobežotāja ķēde, kas tika apspriesta iepriekš.

Visbeidzot, mēs iesakām noskatīties noderīgu videoklipu par raksta tēmu:

Mēs pārbaudījām, kas ir rezistori, to mērķis un darbības princips. Tas ir svarīgs elements, no kura sākt elektrotehnikas studijas. Lai aprēķinātu ķēdes ar to, tiek izmantots Oma likums un aktīvā jauda, ​​un augstfrekvences shēmās tiek ņemti vērā arī reaktīvie parametri - parazitārā kapacitāte un induktivitāte. Mēs ceram, ka sniegtā informācija jums bija noderīga un interesanta!

Saistītie materiāli:

• Kā vadītāja pretestība ir atkarīga no temperatūras?
• Rezistoru marķējums pēc jaudas un pretestības
• Kā lodēt radio komponentus no plāksnēm