Motstand: enhet, operasjonsprinsipp, formål

Et av de mest brukte elementene i elektronikk er motstanden. Enkelt sagt kalles det "motstand". Med dens hjelp kan du begrense strømmen eller måle den, dele spenningen, lage tilbakemeldingssløyfer. Ikke en eneste krets kan klare seg uten motstander. I denne artikkelen vil vi snakke om hva en motstand er, hva driftsprinsippet er, og hva dette elementet i den elektriske kretsen er for.

Definisjon

Motstanden kommer fra det engelske "resistor" og fra det latinske "resisto", som oversatt til russisk lyder som "resist". I russiskspråklig litteratur, sammen med ordet "motstand", brukes ordet "motstand". Fra navnet er hovedoppgaven til dette elementet klart - å motstå elektrisk strøm.

Den tilhører gruppen av passive elementer, fordi som et resultat av dens drift kan strømmen bare avta, det vil si, i motsetning til aktive elementer, kan passive i seg selv ikke forsterke signalet. Hvilken av den andre Kirchhoffs lov

og Ohms lov betyr at når en strøm flyter over motstanden, faller en spenning, hvis verdi er lik verdien av den flytende strømmen multiplisert med verdien av motstanden. Nedenfor kan du se hvordan motstanden er angitt i diagrammet:

Symbolet på diagrammet er lett å huske - det er et rektangel, ifølge GOST 2.728-74 er dimensjonene 4x10 mm. Det er betegnelser for motstander med ulik dissipasjonseffekt.

Visninger

Motstander er klassifisert etter en rekke kriterier. Hvis vi snakker om diskrete komponenter, er de i henhold til installasjonsmetoden delt inn i:

• Produksjon. Brukes for montering gjennom et trykt kretskort. Slike elementer har terminaler plassert radielt eller aksialt. I folket kalles konklusjonene ben. Denne typen motstand ble aktivt brukt i alle gamle enheter (20 og flere år siden) - gamle TV-er, mottakere, generelt overalt, og nå brukes det i enkle enheter, så vel som der bruken av SMD-komponenter er vanskelig av en eller annen grunn, enten umulig.
• SMD. Dette er elementer som ikke har noen ben. Pinnene for tilkobling er plassert på overflaten av saken, litt utstående over den. De monteres direkte på overflaten av PCB. Fordelen med slike motstander er enkelheten og lave kostnadene ved montering på automatiserte linjer, noe som sparer plass på kretskortet.

Du kan se utseendet til to typer elementer i figuren nedenfor:

Vi vet allerede hvordan denne komponenten ser ut, nå bør vi lære om klassifiseringen etter produksjonsteknologi. Utgangsmotstander er:

• Viklet. En ledning viklet på en kjerne brukes som en resistiv komponent; bifilar vikling brukes til å redusere parasittisk induktans. Tråden er valgt fra et metall med en lav temperaturkoeffisient for motstand og lav resistivitet.
• Metallfilm og kompositt. Som du kanskje gjetter, brukes metalllegeringsfilmer her som et resistivt element.

Siden motstanden består av et resistivt materiale, kan sistnevnte være en ledning eller film med høy resistivitet. Hva det er? Materialer som:

• manganin;
• konstantan;
• nichrome;
• nikkelin;
• metall dielektriske;
• metalloksider;
• karbon og andre.

SMD- eller chipmotstander er tynnfilm og tykkfilm, det resistive materialet brukes:

Materiale	Funksjoner der de brukes
Nikkel-krom (nikrom, NiCr)	i tynnfilm, fuktbestandig
Ditantalnitrid (Ta2N).	TCR er 25 ppm / 0С (-55... + 1250С);
Rutheniumdioksid (RuO2)	i tykk film
Blyrutenitt (Pb2Ru2O6)	i tykk film
Vismutrutenitt (Bi2Ru2O7)	i tykk film
Rutheniumdioksider dopet med vanadium (Ru0.8V0.2O2, Ru0.9V0.1O2, Ru0.67V0.33O2)	—
Blyoksid (PbO)	—
Vismut iridium (Bi2Ir2O7)	—
Nikkellegering	I tynnfilmprodukter med lav motstand (0,03... 10 Ohm).

Figuren under viser hva motstanden består av:

Ved design skiller de seg ut:

• Fast. De har to konklusjoner, og du kan ikke endre motstanden – den er konstant.
• Variabler. Dette er potensiometre og trimmemotstander, hvis prinsipp er basert på bevegelsen av glidekontakten (glideren) langs det resistive laget.
• Ikke-lineær. Motstanden til komponenter av denne typen endres under påvirkning av temperatur (termistorer), lysstråling (fotomotstander), spenning (varistorer) og andre mengder.

Og også etter formål - generelt og spesielt. Sistnevnte er delt inn i:

• Høy motstand (motstandsområde titalls MΩ - TΩ enheter, ved driftsspenninger opp til 400V).
• Høyspent (designet for å fungere i kretser med spenninger opp til titalls kV).
• Høyfrekvent (en funksjon ved høyfrekvent drift er kravet til lave selvinduktanser og kapasitanser. Slike produkter kan fungere i kretser med en signalfrekvens på hundrevis av MHz).
• Presisjon og superpresisjon (dette er produkter med høy nøyaktighet. De har en toleranse for avvik fra den nominelle motstanden på 0,001 - 1 %, mens den vanlige toleransen kan være 5 % og 10 % eller mer).

Prinsipp for operasjon

En motstand er installert i en elektrisk krets for å begrense strømmen som flyter gjennom kretsen. Mengden spenning som vil falle på den, beregnes enkelt - i henhold til Ohms lov:

U = IR

Spenningsfallet er antallet volt som vises ved terminalene til motstanden når strømmen flyter gjennom den. Følgelig, hvis spenningen over motstanden faller og en strøm flyter gjennom den, betyr det at en viss kraft frigjøres til varme på den. I fysikk er det en velkjent formel for å finne kraften:

P = UI

Eller, for å fremskynde beregningene, er det noen ganger praktisk å bruke formelen for kraft gjennom motstand:

P = U²/R=I²R

Hvordan fungerer en motstand? Hver leder har en bestemt indre struktur. Når en elektrisk strøm flyter, kolliderer elektroner (ladningsbærere) med ulike inhomogeniteter i strukturen til et stoff og mister energi, som deretter frigjøres i form av varme. Hvis det er vanskelig for deg å forstå, kan prinsippet om motstandsarbeid i enkle ord sies som følger:

Dette er en verdi som viser hvor vanskelig det er for en elektrisk strøm å gå gjennom et stoff. Det avhenger av selve stoffet - dets resistivitet.

Hvor: p - resistivitet, l - lederlengde, S - tverrsnittsareal.

Hovedtrekk

For å velge riktig motstand er det viktig å vite hvilke egenskaper du må se på når du velger. Hovedparametrene inkluderer:

1. Nominell motstand.
2. Maksimal effekttap.
3. Toleranse eller nøyaktighetsklasse. Det avhenger av hvor mye motstandsprosenten til deler fra denne klassen kan avvike fra den deklarerte.

I de fleste tilfeller er denne informasjonen tilstrekkelig. Nybegynnere glemmer ofte den tillatte kraften til motstanden, og de brenner ut. Du kan beregne hvor mange watt som er tildelt motstanden ved å bruke formelen som er angitt i forrige del av artikkelen. Kjøp motstander med en strømreserve på 20-30%, mer er bedre, mindre er ikke nødvendig!

Hvor og hva den brukes til

Vi har allerede vurdert at motstanden er designet for å begrense strømmen i kretsen, nå skal vi se på flere praktiske eksempler hvor en motstand brukes i elektroteknikk.

Det første bruksområdet er strømbegrensning, for eksempel for strømforsyning av lysdioder. Prinsippet for drift og beregning av en slik krets er at strømforsyningsspenningen trekkes fra LED nominell driftsspenning, delt på nominell (eller ønsket) strøm gjennom Lysdiode. Som et resultat får du den nominelle begrensende motstanden.

R_ogre= (U_ernæring-U_nødvendig) / JEG_nominell

Den andre er en spenningsdeler. Her beregnes utgangsspenningen med formelen:

U_ute= U_i(R2 / R1 + R2)

Motstanden har også funnet en applikasjon for å stille inn strømmen til transistorer. I hovedsak den samme begrensningskretsen diskutert ovenfor.

Til slutt anbefaler vi å se en nyttig video om emnet for artikkelen:

Vi undersøkte hva motstander er, deres formål og operasjonsprinsipp. Dette er et viktig element for å begynne studiet av elektroteknikk. For å beregne kretser med det, brukes Ohms lov og aktiv effekt, og i høyfrekvente kretser tas det også hensyn til reaktive parametere - parasittisk kapasitans og induktans. Vi håper informasjonen som ble gitt var nyttig og interessant for deg!

Relatert materiale:

• Hvordan avhenger motstanden til en leder av temperaturen?
• Motstandsmerking ved kraft og motstand
• Hvordan lodde radiokomponenter fra brett