Что такое резистор в физике
Перейти к содержимому

Что такое резистор в физике

  • автор:

Резисторы: последовательное и параллельное соединение, токоограничивающие и подтягивающие сопротивления

Резистор (сопротивление) — один из наиболее распространённых компонентов в электронике. Его назначение — простое: сопротивляться течению тока, преобразовывая его часть в тепло.

Основной характеристикой резистора является сопротивление. Единица измерения сопротивления — Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление, тем большая часть тока рассеивается в тепло. В схемах, питаемых небольшим напряжением (5 – 12 В), наиболее распространены резисторы номиналом от 100 Ом до 100 кОм.

Закон Ома

Закон Ома позволяет на заданном участке цепи определить одну из величин: силу тока I, напряжение U, сопротивление R, если известны две остальные:

$ I = \frac</p> <p> \hspace U = I \cdot R \hspace R = \frac$» /></p><div class='code-block code-block-1' style='margin: 8px 0; clear: both;'> <!-- 1961 --> <script src=

Для обозначения напряжения наряду с символом U используется V.

Рассмотрим простую цепь

Расчитаем силу тока, проходящего через резистор R1 и, соответственно, затем через лампу L1. Для простоты будем предполагать, что сама лампа обладает нулевым собственным сопротивлением.

$I = \frac<U></p> <p> = \frac<5\unit<В>><240\unit<Ом>> \approx 0.02 \unit = 20 \unit\,$» /></p> <p>Аналогично, если бы у нас был источник питания на 5 В и лампа, которая по документации должна работать при токе 20 мА, нам нужно бы было выбрать резистор подходящего номинала.</p> <p><img decoding=

В данном случае, разница в 10 Ом между идеальным номиналом и имеющимся не играет большого значения: можно смело брать стандартный номинал — 240 или 220 Ом.

Аналогично, мы могли бы расчитать требуемое напряжение, если бы оно было не известно, а на руках были значения сопротивления и желаемая сила тока.

Соединение резисторов

При последовательном соединении резисторов, их сопротивление суммируется:

$ R_t = R_1 + R_2 + \ldots + R_N $

При параллельном соединении, итоговое сопротивление расчитывается по формуле:

$ R_t = \frac<1></p> <p> + \frac1 + \ldots + \frac1> $» /></p><div class='code-block code-block-5' style='margin: 8px 0; clear: both;'> <!-- 5961 --> <script src=

Если резистора всего два, то:

$ R_t = \frac<R_1 \cdot R_2></p> <p> $» /></p> <p>В частном случае двух одинаковых резисторов, итоговое сопротивление при параллельном соединении равно половине сопротивления каждого из них.</p><div class='code-block code-block-6' style='margin: 8px 0; clear: both;'> <!-- 6961 --> <script src=

Таким образом можно получать новые номиналы из имеющихся в наличии.

Применеие на практике

Среди ролей, которые может выполнять резистор в схеме можно выделить следующие:

Токоограничивающий резистор (current-limiting resistor)
Стягивающий, подтягивающий резистор (pull-down / pull-up resistor)
Делитель напряжения (voltage divider)

Токоограничивающий резистор

Пример, на котором рассматривался Закон Ома представляет собой также пример токоограничевающего резистора: у нас есть компонент, который расчитан на работу при определённом токе — резистор снижает силу тока до нужного уровня.

В случае с Ардуино следует ограничивать ток, поступающий с выходных контактов (output pins). Напряжение, в состоянии, когда контакт включен (high) составляет 5 В. Исходя из документации, ток не должен превышать 40 мА. Таким образом, чтобы безопасно увести ток с контакта в землю понадобится резистор номиналом R = U / I = 5 В / 0.04 А = 125 Ом или более.

Стягивающие и подтягивающие резисторы

Стягивающие (pull-down) и подтягивающие (pull-up) резисторы используются в схемах рядом со входными контактами логических компонентов, которым важен только факт: подаётся ноль вольт (логический ноль) или не ноль (логическая единица). Примером являются цифровые входы Ардуино. Резисторы нужны, чтобы не оставить вход в «подвешенном» состоянии. Возьмём такую схему

Мы хотим, чтобы когда кнопка не нажата (цепь разомкнута), вход фиксировал отсутствие напряжения. Но в данном случае вход находится в «никаком» состоянии. Он может срабатывать и не срабатывать хаотично, непредсказуемым образом. Причина тому — шумы, образующиеся вокруг: провода действуют как маленькие антенны и производят электричество из электромагнитных волн среды. Чтобы гарантировать отсутствие напряжения при разомкнутой цепи, рядом с входом ставится стягивающий резистор:

Теперь нежелательный ток будет уходить через резистор в землю. Для стягивания используются резисторы больших сопротивлений (10 кОм и более). В моменты, когда цепь замкнута, большое сопротивление резистора не даёт большей части тока идти в землю: сигнал пойдёт к входному контакту. Если бы сопротивление резистора было мало (единицы Ом), при замкнутой цепи произошло бы короткое замыкание.

Аналогично, подтягивающий резистор удерживает вход в состоянии логической единицы, пока внешняя цепь разомкнута:

То же самое: используются резисторы больших номиналов (10 кОм и более), чтобы минимизировать потери энергии при замкнутой цепи и предотвратить короткое замыкание при разомкнутой.

Делитель напряжения

Делитель напряжения (voltage divider) используется для того, чтобы получить из исходного напряжения лишь его часть. Например, из 9 В получить 5. Он подробно описан в отдельной статье.

Мощность резисторов

Резисторы помимо сопротивления обладают ещё характеристикой мощности. Она определяет нагрузку, которую способен выдержать резистор. Среди обычных керамических резисторов наиболее распространены показатели 0.25 Вт, 0.5 Вт и 1 Вт. Для расчёта нагрузки, действующей на резистор, используйте формулу:

$ P = U \cdot I = I^2 \cdot R = \frac<U^2></p> <p> $» /></p><div class='code-block code-block-10' style='margin: 8px 0; clear: both;'> <!-- 10961 --> <script src=

При превышении допустимой нагрузки, резистор будет греться и его срок службы может сильно сократиться. При сильном превышении — резистор может начать плавиться и вызвать воспламенение. Будьте осторожны!

Если не указано иное, содержимое этой вики предоставляется на условиях следующей лицензии: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International

Производные работы должны содержать ссылку на http://wiki.amperka.ru, как на первоисточник, непосредственно перед содержимым работы.
Вики работает на суперском движке DokuWiki.

схемотехника/резисторы.txt · Последние изменения: 2019/12/06 16:54 — mik

Инструменты страницы

Что такое резистор? — Применение, принцип работы и особенности | Electro Boom

Ответ: Ну как что!? Деталька такая – сопротивление.

Выходит, резистор и сопротивление – это одно и то же? Или все же не одно и то же? Для этого очень коротко, буквально в двух словах коснуться истории вопроса и договориться о смысле терминов, которые будут встречаться дальше.

Начнем с того, что английскому (а точнее — интернациональному) слову резистор в русском языке при дословном переводе действительно соответствует русское слово «сопротивление». Однако смысловое значение и область использования этих двух слов не просто различны: это два совершенно разные физические понятия. Достаточно сказать, что резистор может быть только положительной величины, тогда как сопротивление – и положительным, и нулевым и даже отрицательным. Сопротивление резистора всегда активное, тогда как у других деталей и радиоэлементов сопротивление может быть и реактивным. Так чем же различаются эти два понятия? Сопротивление – это одна из основных величин классической электротехники наряду с другими понятиями – напряжением, током, мощностью, электрической емкостью, индуктивностью. Сопротивление, строго говоря, величина абстрактная в том смысле, что определяя по формуле закона Ома его значение, вы вовсе не обязательно имеете в виду какую – либо деталь. Речь может идти просто о величине электрического сопротивления, а чего именно – в большинстве случаев вообще не имеет значения. В тоже время в ряде случаев сопротивление – понятие вполне осязаемое: его можно не только вычислить по формуле, но и точно измерить прибором (т.е. определить его значение в установленных условных единицах).

Что же касается резисторов, то здесь дело обстоит как раз наоборот.

Резистор – это конкретная, осязаемая деталь, которая всегда, во всех без исключения случаях обладает некоторым сопротивлением – обязательно активным и положительным. Резистор помимо сопротивления может характеризоваться рядом других физических характеристик: предельным значением рассеиваемой мощности, допустимым приложенным напряжением и т.п., тогда как физическое понятие сопротивление характеризуется только его значением в омах (или других производных единицах).

Сопротивление как физическая величина

Итак, сопротивление – это физическая величина, характеризующая некоторые электрические свойства материи. А точнее – способность препятствовать свободному, без потерь, распространению электрической энергии. В реальном материальном мире понятие электрического сопротивления присутствует всегда – по крайней мере, до тех пор, пока имеет место самопроизвольное движение электронов (броуново движение).

Если допустим на минуту, что значение сопротивления может быть равно нулю, то тогда становится бессмысленной формула основного закона электротехники – закона Ома.

Между тем в практической, электро. – и особенно радиотехники вполне корректным считаются понятия «нулевое сопротивление» и даже «отрицательное сопротивление». И это лишний раз подтверждает нашу мысль, что, прежде всего надо четко ориентироваться в существующей терминологии. Начнем с того, что физики различают сопротивления активные и реактивные. С активностью сопротивления все очень просто: это такие сопротивления, на которых при протекании любого тока (переменного или постоянного) часть электрической энергии обязательно необратимо преобразуется в тепловую. Иногда это полезно (например, в нагревательных приборах), чаще бесполезно и даже вредно (например, нагрев деталей внутри телевизора), но во всех случаях – неизбежно. У реактивных сопротивлений протекающий ток не приводит к бесполезной потери энергии (по крайней мере, теоретически, если отбросить крайне незначительные потери, вызванные побочными причинами). Иными словами, они не нагреваются протекающим током.

Но у реактивных сопротивлений есть два существенных отличия от активных сопротивлений. Во-первых, реактивность может проявляться только на переменном токе, и при этом значении реактивного сопротивления напрямую зависит от частоты переменного тока. А во-вторых, сам термин «реактивное сопротивление» весьма условен и означает лишь, что в данной электрической цепи при данной частоте конденсатор или катушка индуктивности ведут себя не только как емкость или индуктивность, но и обладают некоторым последовательно включенным сопротивлением. Значение этого сопротивления эквивалентно значению такого же активного сопротивления, с той весьма существенной разницей, что на этом реактивном сопротивлении нет потери электрической энергии в виде тепла.

Например, вполне допустимо электролампу с рабочим напряжением 127В включить в сеть с напряжением 220В последовательно через конденсатор определенной емкости. В этом случае реактивное сопротивление той же величины, но при этом на конденсаторе не будет бесполезно теряться в виде тепла значительная часть энергии.

Что такое резистор в физике

В микросхемах используют различные резисторы.
Связь между силой тока на участке цепи, напряжением на его концах и сопротивлением участка определяется законом Ома: I U
R .

Здесь R — сопротивление участка (проводника). Сопротивление проводника зависит от его геометрических размеров и материала, из которого изготовлен:

• Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока в нем на напряжение на его концах и на время прохождения тока: A = IUt.

• Мощность электрического тока равна отношению работы тока ко времени, за которое эта работа совершена:

P = A
t = IU = I 2 R= U 2
R

Изображенные на рисунке участки 1, 2 и 3

соединены
последовательно в цепь с одним и тем же источником переменного тока. Стало известно, что сила тока на участке с конденсатором имеет большее значение.

Активное сопротивление в цепи переменного тока.

Резистор в цепи переменного тока, сопротивление которого определяется выражением R = ρ l
S , называется активным сопротивлением. В электрической цепи с активным

сопротивлением определенная часть электрической энергии превращается во внутреннюю энергию. Предположим, что в цепи с активным сопротивлением напряжение меняется по закону синуса (a): u = Um sinωt. Соотношения между соответствующими величинами, характеризующими это состояние, приведено в таблице 3.3.

Что такое сопротивление?

Что такое сопротивление?

Сопротивление — это величина, которая отражает противодействие протеканию тока в электрической цепи.

Сопротивление измеряется в омах, для международного обозначения которых используется греческая буква омега (Ω). Эта единица измерения названа в честь Георга Симона Ома (1784–1854 гг.), немецкого физика, который изучал взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Ему приписывают первую формулировку закона Ома.

Все материалы в некоторой степени сопротивляются прохождению току. Их разделяют на две большие категории:

Золотой провод является отличным проводником

Обычно сопротивление измеряется для определения состояния компонента или цепи.

Многие компоненты, такие как нагревательные элементы и резисторы, имеют фиксированное значение сопротивления. Эти значения часто указываются на паспортных табличках компонентов или в руководствах в качестве справочной информации.

Если указан допуск, измеренное значение сопротивления должно находиться в пределах указанного диапазона. Значительное изменение фиксированного значения сопротивления обычно указывает на проблему.

Само слово «сопротивление» может звучать неприятно, но в электротехнике сопротивление обеспечивает определенные преимущества.

Примеры. Прохождение тока через небольшие нагревательные элементы тостера должно быть затруднено, чтобы выделялось тепло для поджаривания хлеба. В лампах накаливания старого типа ток проходит через волокна, достаточно тонкие для образования свечения.

Сопротивление не может быть измерено в рабочей цепи. Соответственно, технические специалисты, осуществляющие поиск и устранение неисправностей, часто рассчитывают сопротивление по измеренным значениям напряжения и тока в соответствии с законом Ома:

То есть В = А × Ом. R в этой формуле означает сопротивление. Если сопротивление неизвестно, формулу можно преобразовать следующим образом: R = E/I (Ом = В/А).

Примеры. В цепи электрического обогревателя, как показано на двух рисунках ниже, для определения сопротивления измеряют значения напряжения и тока в цепи, а затем применяют закона Ома.

Пример нормального сопротивления цепиПример повышенного сопротивления цепи

В первом примере общее нормальное сопротивление цепи (эталонное сопротивление) равно 60 Ом (240 ÷ 4 = 60 Ом). Сопротивление 60 Ом позволяет определить состояние цепи.

Во втором примере при понижении силы тока с 4 А до 3 А сопротивление цепи увеличилось с 60 Ом до 80 Ом (240 ÷ 3 = 80 Ом). Прирост значения общего сопротивления в 20 Ом может быть вызвано ослабленным или загрязненным соединением или разомкнутым участком катушки. Разомкнутые участки катушки увеличивают общее сопротивление цепи, в результате чего понижается сила тока.

Ссылка: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

Похожие публикации:
  1. Как понять что произошло короткое замыкание
  2. Какой самый большой строительный рынок в москве
  3. При скольки градусах плавится медь
  4. Чем приклеить пластик к кафелю в ванной

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *