Резисторы
Содержание
Что такое резистор
Резистор — это пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др.
С помощью резистора в электроцепи ограничивают ток, получая нужную его величину. В соответствии с законом Ома, чем больше сопротивление при стабильном напряжении, тем меньше сила тока.
Закон Ома выражается формулой U = I*R, в которой:
U – напряжение, В;
I – сила тока, А;
R – сопротивление, Ом.
Также резисторы работают как:
- преобразователи тока в напряжение и наоборот;
- делители напряжения, это свойство применяется в измерительных аппаратах;
- элементы для снижения или полного удаления радиопомех.
Обозначение резисторов на схеме
Условное обозначение резистора на схеме согласно ГОСТу – прямоугольник размером 4 мм x 8 мм. В англоязычной литературе распространено обозначение резистора в виде пилообразной линии.
Номиналы резисторов в омах обычно отображаются на схеме в виде чисел рядом с условным обозначением, а если в цепи присутствует несколько резисторов, они будут помечены уникальным идентификационным номером, таким как R1, R2, R3 и т.д.
Переменные резисторы должны иметь какие-то физические средства регулировки, либо вращающийся вал, либо рычаг, который можно перемещать, чтобы изменять величину электрического сопротивления.
Что такое мощность резистора
Резисторы есть в любой электрической схеме. Но в разных схемах протекают различной величины ток. Не могут же одни и те же элементы работать при 0,1 А и при 100 А. Ведь при прохождении тока сопротивление греется. Чем выше ток, тем более интенсивный нагрев. Значит, и резисторы должны быть на разную величину тока. Так и есть. Отображает их способность работать при различных токах такой параметр, как мощность резистора. На деталях покрупнее она указывается прямо на корпусе. Для мелких корпусов есть другой метод определения (см. ниже).
Мощность определяется как произведение силы тока на сопротивление: P = I * R и измеряется в ваттах (закон Ома). Рассеиваемая мощность резистора — это максимальный ток, который сопротивление может выдерживать длительное время без ущерба для работоспособности. То есть, этот параметр надо выбирать для каждой схемы отдельно — по максимальному рабочему току.
Физически рассеиваемая мощность резистора — это то количество тепла, которое его корпус может «отдать» в окружающую среду и не перегреться при этом до фатальных последствий. При этом, нагрев не должен слишком сильно влиять на сопротивление резистора.
Как проверить резистор мультиметром
Для того, чтобы узнать сопротивление резистора, нужно воспользоваться обычным мультиметром. Принцип измерений основан на законе Ома, который гласит, что сила тока находится в прямой пропорциональной зависимости от напряжения и обратно пропорциональной от сопротивления. Определение сопротивления происходит косвенным путем по формуле R = U/I. То есть, при известных напряжении и силе тока легко определить сопротивление.
Если ранее применялись стрелочные тестеры, то сегодня радиолюбители для проверки исправности резисторов чаще всего используют цифровые мультиметры с круговым переключателем, с помощью которого выставляется тип рабочего режима и диапазон измерений.
Для измерения величины R переключатель выставляют в диапазон Ω. В комплекте к такому прибору идет один комплект щупов, имеющих разную расцветку. Принято красный щуп вставлять в отверстие com, а черный – VΩCX+.
Последовательное соединение резисторов
Последовательное соединение резисторов — это такое взаимное расположение компонентов, при котором ток движется в одном направлении и имеет общее значение для каждого резистора. При таком соединении напряжение на каждом участке будет пропорционально сопротивлению конкретного резистора в цепи.
Для подсчета общего (эквивалентного) сопротивление при последовательном соединении нужно сложить все номинальные сопротивления резисторов входящих в цепь:
R = R1 + R2 + R3 + … + Rn.
R = 30 + 30 + 40 = 100 Ом.
В представленной схеме для наглядности приведены напряжения на каждом из трех участков. И падение напряжения происходит в зависимости от сопротивления конкретного резистора. Сила тока в цепи общая для всех резисторов (I = I1 = I2 = I3). Поэтому согласно закону Ома сила тока при известном напряжении источника питания (в данном случае U = 220 В) определяется по формуле:
I = U / R = U / (R1 + R2 + R3 + … + Rn).
I = 220 / (30 + 30 + 40) = 220 / 100 = 2,2 A.
Формулы нахождения напряжения на участке цепи при известной силе тока (в данном случае I = I1 = I2 = I3 = 2,2 A):
U1 = I × R1.
U2 = I × R2.
U3 = I × R3.
Un = I × Rn.
Соответственно U1 = 2,2 × 30 = 66 В; U2 = 2,2 × 30 = 66 В; U3 = 2,2 × 40 = 88 В. В итоге сумма разностей потенциалов на резисторах равна общей разности потенциалов всей цепи (220 В).
Рассмотренные три резистора в последовательной цепи можно заменить одним с сопротивлением 100 Ом.
Иногда невозможно подобрать резистор с требуемыми параметрами или необходимо создать более сложные электронные схемы. В этом случае прибегают к последовательному, параллельному или смешанному соединению в цепи.
Параллельное соединение резисторов
Параллельное соединение резисторов — это такое взаимное соединение компонентов, при котором оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов.
При таком соединении напряжение во всей цепи и на каждом участке одинаково и равно напряжению источника питания U = U1 = U2 = U3 = Un. По каждому резистору течет свой ток. Сумма токов всех резисторов дает общую силу тока цепи: I = I1 + I2 + I3 + … + In. Соответственно общая проводимость параллельной цепи равна сумме ее отдельных проводимостей. Проводимость есть величина, обратная сопротивлению, поэтому эквивалентное сопротивление параллельно соединенных резисторов определяется следующим отношением:
1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + … + 1 / Rn. Величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
Общее сопротивление для приведенного выше примера с параллельным соединением резисторов:
1 / R = 1 / 100 + 1 / 10 + 1 / 1 ≈ 0,11.
R ≈ 1 / 0,11 ≈ 9,09 Ом.
Применение резисторов
Резисторы применяются во всех электрических схемах для установления нужных значений тока в цепях, с целью демпфирования колебаний в различных фильтрах, в качестве делителей напряжений и т. п.
Резисторы выполняют функции нагрузки в резистивных цепях, используются в качестве делителя напряжения и тока, являются элементами фильтров, применяются для формирования импульсов, выполняют функции шунтов и многое другое. Сегодня трудно себе представить электрическую схему, в которой не задействованы несколько резистивных элементов.
