Direnç: cihaz, çalışma prensibi, amaç

Elektronikte en sık kullanılan elemanlardan biri dirençtir. Basit bir ifadeyle buna "direnç" denir. Yardımı ile akımı sınırlayabilir veya ölçebilir, voltajı bölebilir, geri besleme döngüleri oluşturabilirsiniz. Tek bir devre dirençsiz yapamaz. Bu yazıda bir direncin ne olduğu, çalışma prensibinin ne olduğu ve elektrik devresinin bu elemanının ne için olduğu hakkında konuşacağız.

Tanım

Direnç, İngilizce "direnç" den ve Rusça'ya "direnç" gibi çevrilen Latince "resisto" dan gelir. Rus dili literatüründe "direnç" kelimesiyle birlikte "direnç" kelimesi kullanılır. Adından, bu elemanın ana görevi açıktır - elektrik akımına direnmek.

Pasif elemanlar grubuna aittir, çünkü çalışmasının bir sonucu olarak akım sadece azalabilir, yani aktif elemanların aksine pasif olanlar kendi başlarına sinyali yükseltemezler. hangisi ikinci Kirchhoff yasası ve Ohm yasası Direnç üzerinden bir akım geçtiğinde, değeri akan akımın değeri ile direncin değeri çarpımına eşit olan bir voltajın düşmesi anlamına gelir. Direncin şemada nasıl gösterildiğini aşağıda görebilirsiniz:

Diyagramdaki sembolün hatırlanması kolaydır - bu bir dikdörtgendir, GOST 2.728-74'e göre boyutları 4x10 mm'dir. Farklı dağıtım gücüne sahip dirençler için tanımlamalar vardır.

Görüntüleme

Dirençler bir dizi kritere göre sınıflandırılır. Ayrık bileşenler hakkında konuşursak, kurulum yöntemine göre bunlar ayrılır:

• Çıktı. Baskılı devre kartı üzerinden montaj için kullanılır. Bu tür elemanların radyal veya eksenel olarak yerleştirilmiş terminalleri vardır. İnsanlarda sonuçlara bacaklar denir. Bu tür bir direnç, tüm eski cihazlarda (20 ve daha fazla yıl önce) aktif olarak kullanıldı - genel olarak eski TV'ler, alıcılar her yerde ve şimdi basit cihazlarda ve ayrıca SMD bileşenlerinin kullanımının bir nedenden dolayı zor olduğu yerlerde de kullanılıyor. imkansız.
• SMD. Bunlar ayakları olmayan elementlerdir. Bağlantı pimleri, kasanın yüzeyinde, biraz üzerinde çıkıntı yapacak şekilde bulunur. Doğrudan PCB yüzeyine monte edilirler. Bu tür dirençlerin avantajı, baskılı devre kartında yerden tasarruf sağlayan, otomatik hatlarda montajın basitliği ve düşük maliyetidir.

Aşağıdaki şekilde iki tür öğenin görünümünü görebilirsiniz:

Bu bileşenin neye benzediğini zaten biliyoruz, şimdi üretim teknolojisine göre sınıflandırmayı öğrenmeliyiz. Çıkış dirençleri:

• Tel yara. Dirençli bir bileşen olarak bir çekirdeğe sarılmış bir tel kullanılır; parazitik endüktansı azaltmak için çift telli sargı kullanılır. Tel, düşük sıcaklık direnç katsayısına ve düşük dirençliliğe sahip bir metalden seçilir.
• Metal film ve kompozit. Tahmin edebileceğiniz gibi, burada direnç elemanı olarak metal alaşımlı filmler kullanılır.

Direnç dirençli bir malzemeden oluştuğundan, ikincisi yüksek dirençli bir tel veya film olabilir. Ne olduğunu? Malzemeler:

• manganin;
• konstantan;
• nikrom;
• nikelin;
• metal dielektrikler;
• metal oksitler;
• karbon ve diğerleri.

SMD veya çip dirençleri ince film ve kalın filmdir, dirençli malzeme kullanılır:

Malzeme	Kullanıldığı yerdeki özellikler
Nikel-krom (nikrom, NiCr)	ince filmde, neme dayanıklı
Ditantal nitrür (Ta2N).	TCR 25 ppm / 0С (-55... + 1250С);
Rutenyum dioksit (RuO2)	kalın filmde
Kurşun rutenit (Pb2Ru2O6)	kalın filmde
Bizmut rutenit (Bi2Ru2O7)	kalın filmde
Vanadyum katkılı rutenyum dioksitler (Ru0.8V0.2O2, Ru0.9V0.1O2, Ru0.67V0.33O2)	—
Kurşun oksit (PbO)	—
Bizmut iridyum (Bi2Ir2O7)	—
Nikel alaşımı	Düşük dirençli (0,03... 10 Ohm) ince film ürünlerinde

Aşağıdaki şekil direncin nelerden oluştuğunu göstermektedir:

Tasarım gereği, ayırt edilirler:

• Kalıcı. İki sonucu var ve direnci değiştiremezsiniz - bu sabittir.
• Değişkenler. Bunlar, prensibi, direnç tabakası boyunca kayan kontağın (kaydırıcı) hareketine dayanan potansiyometreler ve kırpma dirençleridir.
• Doğrusal olmayan. Bu tip bileşenlerin direnci, sıcaklığın (termistörler), ışık radyasyonunun (fotodirençler), voltajın etkisi altında değişir (varistörler) ve diğer miktarlar.

Ve ayrıca amaca göre - genel ve özel. İkincisi alt bölümlere ayrılmıştır:

• Yüksek direnç (400V'a kadar çalışma gerilimlerinde onlarca MΩ - TΩ birimi direnç aralığı).
• Yüksek voltaj (onlarca kV'a kadar voltajlı devrelerde çalışmak üzere tasarlanmıştır).
• Yüksek frekans (yüksek frekanslı çalışmanın bir özelliği, düşük öz endüktans ve kapasitans gereksinimidir. Bu tür ürünler, yüzlerce MHz sinyal frekansına sahip devrelerde çalışabilir).
• Hassasiyet ve süper hassasiyet (bunlar yüksek doğruluk sınıfına sahip ürünlerdir. Normal tolerans %5 ve %10 veya daha fazla olabilirken, nominal dirençten %0,001 - %1 sapma toleransına sahiptirler).

Çalışma prensibi

Devreden geçen akımı sınırlamak için bir elektrik devresine bir direnç takılır. Üzerine düşecek voltaj miktarı basitçe hesaplanır - Ohm yasasına göre:

U = IR

Voltaj düşüşü, içinden akım geçtiğinde direncin terminallerinde görünen volt sayısıdır. Buna göre, direnç üzerindeki voltaj düşerse ve içinden bir akım geçerse, üzerinde ısıya belirli bir gücün salındığı anlamına gelir. Fizikte gücü bulmak için iyi bilinen bir formül vardır:

P = kullanıcı arayüzü

Veya, hesaplamaları hızlandırmak için, bazen direnç yoluyla güç formülünü kullanmak uygundur:

P = U²/R=I²r

Bir direnç nasıl çalışır? Her iletkenin kendine özgü bir iç yapısı vardır. Bir elektrik akımı aktığında, elektronlar (yük taşıyıcılar) bir maddenin yapısındaki çeşitli homojen olmayan durumlarla çarpışır ve enerji kaybederek daha sonra ısı şeklinde salınır. Anlamak sizin için zorsa, basit kelimelerle direnişin çalışma prensibi şöyle söylenebilir:

Bu, elektrik akımının bir maddeden geçmesinin ne kadar zor olduğunu gösteren bir değerdir. Maddenin kendisine bağlıdır - direncine.

Nerede: p - özdirenç, l - iletken uzunluğu, S - kesit alanı.

Temel özellikleri

Doğru direnci seçmek için, seçim yaparken hangi özelliklere bakmanız gerektiğini bilmek önemlidir. Ana parametreleri şunları içerir:

1. Nominal direnç.
2. Maksimum güç kaybı.
3. Tolerans veya doğruluk sınıfı. Bu sınıftaki parçaların direnç yüzdesinin beyan edilenden ne kadar farklı olabileceğine bağlıdır.

Çoğu durumda, bu bilgi yeterlidir. Yeni başlayanlar genellikle direncin izin verilen gücünü unuturlar ve yanarlar. Makalenin önceki bölümünde belirtilen formülü kullanarak dirence kaç watt tahsis edildiğini hesaplayabilirsiniz. %20-30 güç rezervine sahip dirençler satın alın, daha fazlası daha iyidir, daha azı gerekli değildir!

Nerede ve ne için kullanılır

Direncin devredeki akımı sınırlamak için tasarlandığını zaten düşündük, şimdi elektrik mühendisliğinde bir direncin kullanıldığı birkaç pratik örneğe bakacağız.

İlk uygulama alanı, örneğin LED'lere güç vermek için akım sınırlamasıdır. Böyle bir devrenin çalışma prensibi ve hesaplanması, güç kaynağı voltajının çıkarılmasıdır. Nominal (veya istenen) akıma bölünen LED nominal çalışma voltajı Işık yayan diyot. Sonuç olarak, nominal sınırlama direncini elde edersiniz.

r_dev= (U_beslenme-U_gereklidir) / BEN_nominal

İkincisi bir voltaj bölücüdür. Burada çıkış voltajı şu formülle hesaplanır:

sen_dışarı= U_içinde(R2 / R1 + R2)

Ayrıca direnç, akımı transistörlere ayarlamak için uygulama buldu. Esasen yukarıda tartışılan aynı kısıtlayıcı devre.

Son olarak, makalenin konusuyla ilgili faydalı bir video izlemenizi öneririz:

Dirençlerin ne olduğunu, amaçlarını ve çalışma prensiplerini inceledik. Bu, elektrik mühendisliği eğitiminize başlamak için önemli bir unsurdur. Bununla devreleri hesaplamak için Ohm yasası ve aktif güç kullanılır ve yüksek frekanslı devrelerde reaktif parametreler de dikkate alınır - parazitik kapasitans ve endüktans. Sağlanan bilgilerin sizin için yararlı ve ilginç olduğunu umuyoruz!

İlgili malzemeler:

• Bir iletkenin direnci sıcaklığa nasıl bağlıdır?
• Güç ve direnç ile direnç işaretlemesi
• Kartlardan radyo bileşenleri nasıl lehimlenir