Что такое резистор и для чего он нужен в электрической цепи

  • Определение
  • Типы
  • Принцип действия
  • Основные характеристики
  • Где и с какой целью

Определение

Резистор происходит от английского «резистор» и латинского «резисто», что на русском языке звучит как «резисто». В русской литературе слово «сопротивление» употребляется вместе со словом «резистор». Из названия понятно, что основная задача этого элемента — обеспечивать сопротивление электрическому току.

Он относится к группе пассивных элементов, так как в результате его работы ток может только уменьшаться, т.е. в отличие от активно-пассивных элементов он не может усиливать сам сигнал. Что из второго закона Кирхгофа и закона Ома означает, что при протекании тока напряжение на резисторе падает, значение которого равно значению протекающего тока, умноженному на значение сопротивления. Ниже вы можете увидеть, как резистор обозначен на схеме:

Обозначение на схеме легко запомнить — это прямоугольник, по ГОСТ 2.728-74, его размеры 4х10 мм. Возможны варианты маркировки резисторов разной мощности рассеивания.

Классификация резисторов основана на ряде критериев. Если речь идет о дискретных компонентах, то по способу установки они делятся на части:

  • Вывод. Они используются для монтажа через печатную плату. Эти элементы имеют выходы, расположенные в радиальном или осевом направлении. Ремешки в народе называют ногами. Этот тип резисторов широко использовался во всей старой технике (20 лет назад и раньше) — старых телевизорах, ресиверах и везде. В настоящее время он используется в простых устройствах, а также там, где компоненты SMD трудно или по каким-то причинам использовать невозможно.
  • SMD. Это предметы, которые не имеют контактов. Соединительные штифты расположены на поверхности корпуса, немного выступая над ним. Они монтируются прямо на поверхности печатной платы. Преимущество таких резисторов — простой и дешевый монтаж на автоматизированных линиях, экономия места на печатной плате.

Внешний вид этих двух типов элементов можно увидеть на рисунке ниже:

Мы уже знаем, как выглядит этот компонент, теперь нужно узнать о классификации по технологии производства. Свинцовые резисторы бывают:

  • Огнестрельная рана. Проволока, намотанная на сердечник, используется как резистивный элемент, бифилярная обмотка используется для уменьшения паразитной индуктивности. Проволока выбирается из металла с низким температурным коэффициентом сопротивления и низким сопротивлением.
  • Металлическая фольга и композит. Как нетрудно догадаться, здесь в качестве элемента сопротивления используется фольга из металлического сплава.

Поскольку резистор состоит из резистивного материала, последний может быть проволокой или фольгой с высоким сопротивлением. Кто они такие? Такие материалы как:

  • Манганин;
  • Константин;
  • NiCr;
  • Никель;
  • металлодиэлектрика;
  • оксиды металлов;
  • уголь и другие.

SMD или чип-резисторы бывают тонкопленочной и толстопленочной формы с нанесенным резистивным материалом:

МатериалИспользуемые функции
Никель-хром (нихром, NiCr)В тонкопленочных резисторах, устойчивых к повышенной влажности (устойчивых к влаге)
Нитрид дитантала (Ta2N).TCR составляет 25 ppm / ° C (-55 … + 125 ° C);
Диоксид рутения (RuO2)в толстом слое
Свинец Рутений (Pb2Ru2O6)в толстой пленке
Рутенийит висмута (Bi2Ru2O7)в толстом слое
Оксиды рутения, конденсированные с ванадием (Ru0.8V0.2O2, Ru0.9V0.1O2, Ru0.67V0.33O2)— —
Оксид свинца (PbO)— —
Висмут иридий (Bi2Ir2O7)— —
Никелевый сплавВ низкоомных тонкопленочных изделиях (0,03 … 10 Ом)

На рисунке ниже показано, из чего состоит резистор:

Их различают по формуле:

  • Постоянно. У них два провода, и сопротивление изменить нельзя — оно постоянно.
  • Переменная. Это потенциометры и подстроечные резисторы, принцип действия которых основан на движении скользящего контакта (ползуна) по слою сопротивления.
  • Нелинейный. Сопротивление этого типа элементов изменяется под воздействием температуры (терморезисторы), светового излучения (фоторезисторы), напряжения (варисторы) и др.значения.

А также по назначению — общее и специальное. Последние делятся на две части:

  • Высокое сопротивление (диапазон сопротивлений от нескольких десятков МОм до Тм при рабочих напряжениях до 400 В).
  • Высокое напряжение (рассчитано на работу в цепях напряжением до нескольких десятков кВ).
  • Высокая частота (требуется специфика высокочастотной работы при низких индуктивностях и собственных мощностях. Такие изделия могут работать в цепях с частотой сигнала в сотни МГц).
  • Прецизионность и сверхточность (это изделия высокой точности. Они имеют допуск отклонения от номинального сопротивления от 0,001 до 1%, в то время как нормальные изделия имеют допуск 5% или 10% или более).

Принцип работы

В электрическую цепь установлен резистор для ограничения протекания тока через цепь. Количество падающего на него напряжения рассчитывается просто по закону Ома:

U = ИК

Падение напряжения — это количество вольт, которое появляется на выводах резистора при протекании через него тока. Следовательно, если на резисторе падает напряжение и через него течет ток, это означает, что некоторая мощность выделяется на тепло на резисторе. В физике есть известная формула для нахождения силы:

P = UI

Или для ускорения расчетов иногда удобно использовать формулу силы над сопротивлением:

P = U 2 / R = I 2 R

Как работает резистор? Каждый проводник имеет определенную внутреннюю структуру. При протекании электрического тока электроны (носители заряда) сталкиваются с различными неоднородностями в структуре вещества и теряют энергию, выделяя ее в виде тепла. Если вам сложно это понять, принцип сопротивления простыми словами можно сформулировать так:

Это значение, которое показывает, насколько трудно электрическому току проходить через данное вещество. Это зависит от самого вещества — его стойкости.

Где: p — удельное сопротивление, l — длина проводника, S — площадь поперечного сечения.

Основные характеристики

Для того чтобы правильно выбрать резистор, важно знать, на какие характеристики следует обращать внимание при его выборе. К его основным параметрам можно отнести:

  1. Номинальное сопротивление.
  2. Максимальная рассеиваемая мощность.
  3. Допуск или класс точности. Он указывает, насколько допустимая нагрузка детали этого класса может отличаться от заявленной.

В большинстве случаев этой информации достаточно. Новички часто забывают о допустимой мощности резистора и перегорают. Вы можете рассчитать, сколько ватт выделяется на резисторе, используя формулу, приведенную в предыдущем разделе статьи. Покупайте резисторы с запасом хода 20-30%, больше — лучше, меньше — не нужно!

Где и для чего применяется

Мы уже считали, что резистор предназначен для ограничения тока в цепи, теперь мы рассмотрим несколько практических примеров, когда резистор используется в электротехнике.

Первое применение — ограничение тока, например, для питания светодиодов. Принцип работы и расчет такой схемы заключается в вычитании номинального рабочего напряжения светодиода из напряжения питания, делении суммы на номинальный (или желаемый) ток с помощью светодиода. В результате вы получите номинал ограничительного резистора.

Второй — делитель напряжения. Здесь выходное напряжение рассчитывается по формуле:

Резистор также использовался для установки тока на транзисторах. По сути, та же схема ограничителя, о которой говорилось выше.

Напоследок рекомендуем посмотреть полезное видео по теме статьи:

Мы посмотрели, что такое резисторы, каково их назначение и принцип действия. Это важный элемент, с которого вы должны начать свое обучение в области электротехники. Для расчета связанных с ним цепей используются закон Ома и активная мощность, а в высокочастотных цепях учитываются реактивные параметры — паразитная емкость и индуктивность. Надеемся, информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

2 комментария

Добрый вечер.

Непонятно, если формула в делителе напряжения хотя быпо первой схеме не получится 2.5 В судите

5 * (10 \ 10 + 10) = 5 * 11 = 55 в

Что это за фишка?

Возможно, правильным способом написать это было бы

5 (10 \ (10 ​​+ 10)) = 5 (10 \ 20)