В чем заключается работа резистора
Что такое резистор? Особенности использования в цепи, как работает и как измерить сопротивление, назначение и классификация
Резистор представляет собой один из самых распространенных в электронике элементов.
Поэтому с ним знакомы все любители электроники, независимо от их уровня.
Содержимое обзора
Определение резистора
Базовым образом резистор можно определить как входящий в электрическую цепь элемент, функция которого — сопротивление току, идущему по данной цепи. Само по себе слово резистор пришло из латыни, в которой глагол «resisto» имеет значение «сопротивляться».
Соответственно у этого элемента есть второе неформальное обозначение «сопротивление». Фото резисторов весьма распространены в интернете и по ним можно составить представление о том, как выглядят их различные типы
Принцип функционирования резистора
Понять, каким образом функционирует данный элемент, несложно, если воспользоваться элементарной аналогией. Проводник с током можно сравнить с трубой, по которой течет вода.
Очевидно, что при возникновении препятствия для циркуляции воды по трубе (к примеру, при сужении ее диаметра) внутреннее давление жидкости увеличится.
Подобным образом все происходит и с резистором, при его действии увеличивается сопротивление и соответственно возрастает напряжение.
Цели, для которых может служить резистор
Установка резистора в цепи служит для таких целей, как
В целом область применения резисторов весьма обширна, они присутствуют во всех современных электросхемах, и любой электроприбор в обязательном порядке содержит данные элементы..
Из чего состоят резисторы
Резисторы подразделяются на проволочные и непроволочные.
Основой проволочного служит каркас, выполненный из прессованного порошка либо из керамики. В этом случае необходимо использовать проволоку, которая выполнена из манганина, константана или нихрома. В этом случае получится добиться значительного показателя удельного сопротивления полупроводника.
Основу непроволочного резистора составляет диэлектрик, а ток в нем проводится через пленки или смеси. Данные элементы могут быть композиционными либо тонкослойными.
Размеры резисторов широко варьируются в зависимости от их назначения.
Разновидности резисторов
Распространены следующие виды резисторов:
Также существуют элементы, в которых присутствуют полупроводники, в том числе варисторы, фоторезисторы и терморезисторы.
Помимо этого резисторы подразделяются на изделия общего и специального назначения. Последние обладают высокими показателями по одному из рабочих параметров:
Помимо этого существуют прецизионные резисторы, в них достигается весьма незначительное отклонение параметров диапазоне от 0,001 до одного процента.
Основные параметры работы резисторы
Резисторы — это элементы, которые характеризуются целым рядом параметров. Различные виды сопротивления обладают определенными показателями этих параметров, что и обусловливает их использование по тому или иному назначению.
Ключевая характеристика резисторов — номинальное сопротивление, которое выражается в Омах. Среди прочих параметров необходимо упомянуть:
Маркировка резистора
В прошлом информацию, относящуюся к данному элементу, проставляли непосредственно на его корпусе. Но в наши дни резисторы стали значительно меньше.
При этом различные цвета имеют установленные значения, поэтому, посмотрев на резистор, можно определить его пользовательские характеристики.
Соединение элементов
Существуют два способа соединения резисторов, а именно последовательное и параллельное.
При последовательном соединении для определения общего сопротивления нескольких элементов достаточно сложить показатели сопротивления для каждой из этих деталей
При параллельном соединении действует формула: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + … 1/Rn. Таким образом, необходимо сложить величины, обратные показателям сопротивления всех имеющихся резисторов, что позволит получить величину, обратную общему сопротивлению.
Принцип работы резистора, что такое резистор и как он работает
На рисунке показано простейшее обозначение резистора на электрической схеме. Справа в углу показаны реальные резисторы. Как видим, схематичное изображение сопротивления похоже на его реальную форму.
Изучение электротехники, радиодела начинается с закона Ома для участка цепи:
Если по резистору течет ток силой 1 А, а напряжение на его концах равно 1 В, то говорят, что сопротивление равно 1 Ом.
Виды резисторов
Резисторы бывают трех видов:
Принцип работы резистора простым языком
Все электронные приборы состоят из радиодеталей, которые делятся на два больших типа: активные и пассивные.
Активные усиливают электрические сигналы. Слабый сигнал на входе управляет мощным на выходе. В этом случае коэффициент усиления больше единицы.
Резистор относится к пассивному типу деталей, у которого коэффициент усиления меньше единицы.
В советское время резисторы именовали сопротивлениями. В наши дни эти детали называют резисторами. Сделано это потому, что все детали, применяемые в электронике, обладают сопротивлением. Чтобы не путаться, активные сопротивления назвали резисторами.
Все проводники имеют сопротивление, которое считается вредным, так как это приводит к нагреву элемента по которому течет ток. К тому же теряется электрическая мощность. Сопротивление резистора является полезным. Он нагревается и выделяет тепло. На этом принципе работают нагревательные печки и лампы, применяемые в быту.
Принцип работы переменного резистора
Поворотом ручки меняется длина резистора, и как результат сила тока. На рисунке показан переменный резистор с тремя выводами – потенциометр. Сопротивление между концами 1 и 3 меняется от 0 до максимума, в зависимости от положения ручки. Такая же картина между концами 2 и 3, но наоборот. То есть если сопротивление 1 – 3 растет, 2 – 3 уменьшается. Когда переменный резистор имеет два конца – имеем реостат.
На рисунке показан поворотный переменный резистор. Бывают также ползунковые, где движок перемещается по прямой. Поворотом ручки сопротивление меняется от нуля до максимума. Потенциометры широко применяются в аудиоаппаратуре.
Потенциометры утапливают в цилиндрические и параллелепипедные корпуса. Внутри корпуса имеется резистивный элемент подковообразной формы. По оси детали выходит металлическая ручка, поворотом которой меняется положение токосъемника, который расположен на противоположном конце.
Пластина токосъемника надежно прижата к резистивному элементу, за счет упругой силы. Ее изготавливают из стали или из бронзы. Напряжение подается на крайние концы потенциометра. За счет вращения ручки, токосъемник скользит по резистивному элементу, меняя напряжение между крайними и средним концами.
На рисунке показан проволочный потенциометр, у которого резистивный слой изготовлен из проволоки. Провод с высоким сопротивлением наматывается на подковообразный каркас. Затем контактная поверхность кольца шлифуется и полируется. Это делается для обеспечения надежности соединения ползунка с проводящим слоем.
Изготавливают также непроволочные потенциометры. В них резистивный слой нанесен на кольцеобразную или прямоугольную основу из изоляционного материала.
Принцип работы подстроечного резистора
После монтажа деталей электронного прибора, обычно его характеристики отличаются от номинальных. Для доводки показателей прибора применяют подстроечные резисторы. В принципе это те же переменные резисторы, но выделенные в отдельную группу, потому что конструктивно отличаются от переменных резисторов. У них нет ручек, вращая которые изменяются. Вместо них отверстия под отвертку шлицевую или прямую.
В процессе работы прибора, через некоторое время, его параметры меняются. Для привидения их к номиналу применяют подстроечные резисторы.
По типу перемещения ползунка бывают подстроечные резисторы с перемещением по прямой и с перемещением по окружности.
Для точной настройки параметров электронного прибора используют подстроечные резисторы с большим числом оборотов. В них изменение сопротивления от минимума до максимума осуществляется за несколько оборотов или даже за десятки оборотов подстроечного вала. В этих резисторах перемещение контакта происходит при помощи червячной передачи.
Принцип работы резистора печки автомобиля
У обычной ВАЗовской печки четыре скорости. Как видим из рисунка скорость вращения мотора печки зависит от резисторов. Переключатель резисторов является переключателем скоростей отопителя. Для того, чтобы воздух, поступаемый в салон из печки был бы теплым, двигатель должен быть прогрет. Часто водители включают печку для охлаждения двигателя, в случае его перегрева.
Если не нужно нагревать салон автомобиля (в теплое время), то воздух нагнетается в салон напрямую, минуя радиатор печки, через фильтр отопителя. Для этого есть специальная заслонка, которая переключается из салона автомобиля водителем.
Зная схему подключения резистора печки, можно легко заменить это сопротивление, в случае выхода его из строя. Сделать это можно самостоятельно, а не платить большие деньги в автосервисе.
Что такое резистор и для чего он нужен?
При передаче электрического тока на расстояние из-за сопротивления проводов теряется часть энергии. В таких случаях сопротивление является негативным фактором и его стараются свести к минимуму.
Другое дело электрические цепи в электронных устройствах. Там резистор выполняет много полезных функций. В электронных схемах используется свойства этих пассивных компонентов для ограничения тока в многочисленных цепях. С их помощью обеспечивается нужный режим работы усилительных каскадов.
Что такое резистор?
Название этого электронного элемента произошло от латинского слова resisto — сопротивляюсь. То есть – это пассивный элемент применяемый в электрических цепях, действие которого основано на сопротивлении току. Основной характеристикой этого электронного компонента является величина его электрического сопротивления.
Пассивность данного электронного компонента означает то, что основной его функцией является поглощение электрической энергии. В отличие от активных элементов электроники, он ничего не генерирует, а только пассивно рассеивает электричество, преобразуя его в тепло. В схемах замещения сопротивление является основным параметром, в то время как ёмкость и индуктивность – паразитные величины.
Применение
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 (см. рисунок ниже) 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.
Без резисторов не работает ни один электронный прибор.
Устройство и принцип работы
Конструкция постоянных резисторов довольно простая. Они состоят из керамической трубки, поверх которой намотана проволока или нанесена резистивная плёнка с определённым сопротивлением. На концы трубки вставлены металлические колпачки с припаянными выводами для поверхностного монтажа. Для защиты слоя используется лакокрасочное покрытие.
Устройство таких элементов можно понять из рисунка 2 ниже.
В большинстве моделей такая конструкция традиционно сохраняется, но сегодня существуют различные виды сопротивлений с использованием резистивного материала, устройство которых немного отличается от конструкции описанной выше.
Рис. 2. Строение резистора
Современную электронную аппаратуру наполняют платы, начинённые миниатюрными деталями. Поскольку тенденция к уменьшению размеров электронных приборов сохраняется, то требования к уменьшению габаритов коснулись и резисторов. Для этих целей идеально подходят непроволочные сопротивления. Они просты в изготовлении, а их номинальные мощности хорошо согласуются с параметрами маломощных цепей.
Казалось бы, что эра проволочных резисторов постепенно уходит в прошлое. Однако это не так. Спрос на проволочные сопротивления остаётся в тех сферах, где транзисторы с металлоплёночным или с композитным резистивным слоем не справляются с мощностями электрических цепей.
Для непроволочных резисторов используются следующие резистивные материалы:
Перечисленные вещества обладают высокими показателями удельного сопротивления. Это позволяет изготавливать электронные компоненты с очень маленькими корпусами, сохраняя при этом значения номинальных величин.
Размеры и формы корпусов, проволочных выводов современных резисторов соответствуют стандартам, разработанным для автоматической сборки печатных плат. С целью надёжного соединения выводов способом пайки, выводы деталей проходят процесс лужения.
Конструкция регулировочных (рис. 3) и подстроечных резисторов (рис.4) немного сложнее. Эти переменные транзисторы состоят из кольцевой резистивной пластины, по которой скользит бегунок. Перемещаясь по кругу, подвижный контакт изменяет расстояние между точками на резистивном слое, что приводит к изменению сопротивления.
Рис. 3. Регулировочные резисторы 
Рис. 4. Подстроечные резисторы
Принцип действия.
Подбирая резисторы соответствующего номинала, можно изменять на участках цепей величины тока и напряжения. Например, увеличивая сопротивление последовательно включённого резистора на участке цепи, можно пропорционально уменьшить силу тока.
Условно резистор можно представить себе в виде узкого горлышка на участке трубки, по которой течёт некая жидкость (см. рис. 5). На выходе из горлышка давление будет ниже, чем на его входе. Примерно, то же самое происходит и с потоком заряженных частиц – чем больше сопротивление, тем слабее ток на выходе резистора.
Рис. 5. Принцип работы
Мы уже упомянули два типа резисторов, отличающиеся по конструкции: постоянные, у которых сопротивление статичное (допускается мизерное отклонение параметров при нагреве элемента) и переменные. К последним можно добавить подвид переменных сопротивлений (полупроводниковых резисторов) – нелинейные.
Сопротивление нелинейных компонентов изменяется в широких пределах под воздействием различных факторов:
За видом резистивного материала классификация может быть следующей:
Отличие плёночных smd компонентов от композиционных деталей состоит в способах их изготовления. Композиционные детали производятся путём прессования композитных смесей, а плёночные – путём напыления на изоляционную подложку.
В интегральных монокристаллических микросхемах методом трафаретной печати или способом напыления в вакууме создают встроенные интегральные резисторы.
По назначению сопротивления подразделяются на детали общего назначения и на компоненты специального назначения:
Можно классифицировать детали и по другим признакам, например по типу защиты от влаги или по способу монтажа: печатный либо навесной.
Номиналы резисторов
Элементы имеют свой допуск в отклонениях номинальных сопротивлений. В соответствии с допусками номиналы резисторов разбиты на 3 ряда, которые обозначаются: Е6, Е12, и Е24.
Компоненты ряда Е6 имеют допуск отклонения ± 20%; ряда Е12 – ± 10%, а ряда Е24 – ± 5%.
Номиналы резисторов каждого ряда представлены в справочных таблицах, которые можно найти в интернете.
Маркировка
Раньше на корпусах сопротивлений проставляли номинал, ряд, мощность и серийный номер. В связи с миниатюризацией деталей перешли на цветовую маркировку. Параметры сопротивлений кодируют с помощью цветных колец (см. рис. 8).
Если на корпусе присутствует 3 кольца, то первые два обозначают величину сопротивления, третье – множитель, а допустимое отклонение составляет 20%.
Если на корпусе 4 кольца, то значения первых трёх из них такие же, как в предыдущем примере, а четвёртое кольцо указывает на величину отклонения.
Пять колец: первые 3 указывают величину сопротивления, на четвёртой позиции – множитель, а на пятой – допуск.
На сверхточных деталях наносятся 6 цветовых полос: три первых указывают величину сопротивления, полоса на четвёртой позиции – множитель, а пятое кольцо — допустимое отклонение.
Каждому цвету присвоена конкретная цифра (от 0 до 9). Учитывая позицию кольца и его цвет, можно с точностью определить параметры изделия. Для этого удобно пользоваться таблицей цветов (рис. 9).
Рис. 9. Таблица цветов
В некоторых случаях вместо сопротивления используют обычные перемычки. Считается что у них нулевое сопротивление. Вместо перемычек иногда устанавливают резистор с нулевым сопротивлением (по сути та же перемычка, только адаптирована под размеры резистора). На корпус такого сопротивления наносят 1 чёрную полоску.
Маркировка SMD-резисторов
Сопротивления, предназначенные для поверхностного монтажа маркируют цифрами (см. рис. 10). Кодировка сложна для запоминания. В ней учитывается количество цифр и их позиции. Цифрами кодируют типоразмеры изделий и значения основных параметров. Для расшифровки кодов данного типа маркировки существуют справочные таблицы или калькуляторы.
Рис. 10. Цифровая маркировка
Код на рисунке расшифровывается так: номинальное сопротивление 120×10 6 Ом (последняя цифра показывает количество нулей, то есть степень числа 10). Резистор из ряда Е96 с допуском 1%, типоразмер 0805 либо 1206 (значения, выделенные курсивом, определяются по справочнику).
Обозначение на схемах
Традиционно резисторы на схемах обозначают в виде прямоугольника (по ГОСТ 2.728-74) или ломаной линии (рис. 12 — в основном на схема западного образца). В прямоугольнике иногда указывают мощность, используя для этого условные обозначения в виде вертикальных, косых или горизонтальных чёрточек (см. рисунок ниже):
Возле значка проставляют букву R и номинал резистора.
Рис. 12. Обозначение на схемах
В отличие от постоянных деталей, обозначение переменных резисторов имеет особенность: над прямоугольником добавляется стрелка, указывающая, что в конструкции детали есть скользящий контакт (бегунок).
Например, УГО потенциометра выгляди так:
Характеристики и параметры
Пределы границ сопротивлений для деталей общего назначения находятся в промежутке от 10 Ом до 10 МОм. Для таких компонентов номинальная мощность рассеивания составляет 0,125 – 100 Вт.
Сопротивление высокоомных деталей составляет порядка 10 13 Ом. Такие изделия применяются в измерительных устройствах, предназначенных для малых токов. Величины номинальных мощностей на корпусах таких компонентов могут не указываться. Рабочее напряжение от 100 до 300 В.
Класс высоковольтных деталей предназначен для работы под напряжением 10 – 35 кВ. Их сопротивление достигает 10 11 Ом.
Для высокочастотных резисторов важен номинал рабочей частоты. Они способны работать на частотах свыше 10 МГц. Высокочастотные токи сильно нагревают детали. При интенсивном охлаждении номинальные мощности таких компонентов достигают величин 5, 20, 50 кВт.
В точных измерительных и вычислительных устройствах, а также в релейных системах применяются прецизионные резисторы. Они обладают высокой стабильностью параметров. Мощность рассеивания у таких деталей не превышает 2 Вт, а номинальное сопротивление лежит в пределах 1 – 10 6 Ом.
Кроме основных характеристик иногда важно знать уровень напряжений шума, зависимость сопротивления реальных резисторов от нагревания (температурный коэффициент сопротивления) и некоторые другие.
Соединение резисторов
Сопротивления можно соединять двумя способами – параллельно либо последовательно.
Для расчета последовательно и параллельно соединенных резисторов удобно воспользоваться нашими калькуляторами: