Резистор — что это такое и для чего нужен: виды, принцип работы, расчет сопротивления

Что такое резистор

Самое простое определение таково: резистор — это элемент электрической цепи, который сопротивляется протекающему через него току. Название элемента происходит от латинского слова «resisto» — «сопротивляться», радиолюбители часто называют эту деталь — сопротивлением.

Рассмотрим, что такое резисторы, для чего резисторы. Ответы на эти вопросы предполагают знакомство с физическим смыслом основных понятий электротехники.

Чтобы уточнить принцип работы резистора, можно использовать аналогию с водопроводными трубами. Если поток воды в трубе каким-либо образом затруднен (например, из-за уменьшения ее диаметра), произойдет повышение внутреннего давления. Снимая преграду, мы снижаем давление. В электротехнике это давление соответствует напряжению: затрудняя прохождение электрического тока, мы увеличиваем напряжение в цепи, понижаем сопротивление и понижаем напряжение.

Изменяя диаметр трубы, можно изменять скорость потока воды; в электрических цепях, изменяя сопротивление, можно регулировать силу тока. Величина сопротивления обратно пропорциональна проводимости элемента.

Свойства резистивных элементов можно использовать в следующих целях:

• преобразование силы тока в напряжение и наоборот;
• ограничение протекающего тока для получения заданного значения;
• реализация делителей напряжения (например, в измерительных приборах);
• решать другие специальные задачи (например, уменьшить радиопомехи).

Чтобы объяснить, что такое резистор и для чего он нужен, вы можете использовать следующий пример. Свечение привычного светодиода происходит при малой силе тока, но само его сопротивление настолько мало, что если светодиод поставить прямо в цепь, даже при напряжении 5 В, ток, протекающий через него, будет превышать допустимые параметры часть. От такой нагрузки светодиод сразу выйдет из строя. Поэтому в схему включен резистор, цель которого в данном случае — ограничить ток до определенного значения.

Все резистивные элементы являются пассивными составляющими электрических цепей, в отличие от активных, они не отдают энергию системе, а только потребляют ее.

Разобравшись, что такое резисторы, необходимо рассмотреть их типы, обозначение и маркировку.

Принцип работы переменного резистора

Схема потенциометра

При повороте ручки изменяется длина резистора и, соответственно, сила тока. На рисунке изображен переменный резистор с тремя выводами — потенциометр. Сопротивление между концами 1 и 3 варьируется от 0 до максимального, в зависимости от положения ручки. То же изображение находится между концами 2 и 3, но наоборот. То есть, если сопротивление 1-3 увеличивается, 2-3 уменьшается. Когда у переменного резистора два конца, мы имеем реостат.

На рисунке показан вращающийся переменный резистор. Также есть курсоры, в которых курсор движется по прямой линии. При повороте ручки сопротивление изменяется от нуля до максимума. Потенциометры широко используются в аудиотехнике.

Потенциометр

Потенциометры заключены в цилиндрические и параллелепипедные контейнеры. Внутри корпуса находится резистивный элемент в форме подковы. По оси детали выходит металлическая ручка, поворачивая ее, меняет положение токоприемника, который находится на противоположном конце.

Пластина токосъемника плотно прижимается к резистивному элементу за счет силы пружины. Изготавливается из стали или бронзы. На концы потенциометра подается напряжение. За счет вращения ручки токосъемник течет по резистивному элементу, изменяя напряжение между крайним и центральным концами.

На рисунке показан потенциометр с проволочной обмоткой с проволочным резистивным слоем. На подковообразный каркас наматывается высокопрочная проволока. Затем контактная поверхность кольца шлифуется и полируется. Это сделано для того, чтобы обеспечить надежное соединение курсора с токопроводящим слоем.

Также производятся беспроводные потенциометры. В них резистивный слой наносится на кольцевую или прямоугольную основу из изоляционного материала.

О замене радиодеталей в схемах

При сборке любого устройства, даже самого простого, у радиолюбителей часто возникают проблемы с радиодетелями, бывает, что у них не получается какой-то резистор определенного номинала, конденсатор или транзистор . в этой статье я хочу рассказать о замене магнитолы компоненты в схемах, какие радиоэлементы можно заменять на какие, а какие нельзя, чем они отличаются, какие типы элементов используются в каких узлах и многое другое. Большинство радиодеталей можно заменить на аналогичные с аналогичными параметрами.
Резисторы

Начнем с резисторов.

Итак, вы, наверное, уже знаете, что резисторы — это самые основные элементы любой схемы. Без них невозможно построить схему, но что делать, если у вас нет необходимых резисторов для схемы? Рассмотрим конкретный пример, например, схему светодиодной мигалки, вот она перед вами:

Чтобы понять, какие резисторы здесь можно модифицировать в каких пределах, нам нужно понять, на что они вообще влияют. Начнем с резисторов R2 и R3: они влияют (вместе с конденсаторами) на частоту мигания светодиодов, т.е вы можете догадаться, что, увеличивая или уменьшая сопротивление, мы изменим частоту мигания светодиодов. Поэтому эти резисторы в этой схеме можно заменить другими аналогичного номинала, если у вас нет тех, что указаны на схеме. Точнее, в этой схеме можно использовать резисторы, скажем, от 10 кОм до 50 кОм. Что касается резисторов R1 и R4, то в какой-то степени это также зависит от частоты генератора, в этой схеме может быть предусмотрено от 250 до 470 Ом. Есть еще один момент, ведь светодиоды имеют разное напряжение, если в этой схеме использовать светодиоды на напряжение 1,5 вольта и мы поставим туда светодиод на более высокое напряжение — они будут гореть нам очень слабо, следовательно, нам нужно резисторы R1 и R4 поставить меньшее сопротивление. Как видите, резисторы в этой схеме можно заменить на другие близкие по номиналу. В целом это касается не только этой схемы, но и многих других, если при сборке схемы у вас не было резистора 100 кОм, можно заменить его на 90 или 110 кОм, чем меньше разница, тем лучше не стоит ставить 10 кОм вместо 100 кОм, иначе схема будет работать некорректно или вообще, может выйти из строя любой элемент. Кстати, не забывайте, что резисторы имеют допустимое отклонение от номинала. Перед тем, как поменять резистор на другой, внимательно ознакомьтесь с описанием и принципом работы схемы. В прецизионных измерительных приборах нет необходимости отклоняться от номиналов, указанных в схеме.

Теперь по мощности, чем мощнее резистор, тем он толще, резистор 0,125 ватт вместо мощного 5 ватт не поставить, в лучшем случае сильно нагреется, в худшем — сгорит.

А замена маломощного резистора на более мощный всегда приветствуется, ничего из этого не выйдет, только более мощные резисторы побольше, на плате потребуется больше места, либо придется ставить вертикально.

Не забывайте о параллельном и последовательном соединении резисторов, если вам нужен резистор на 30 кОм, вы можете сделать это из двух последовательно включенных резисторов по 15 кОм.

В указанной мною схеме стоит подстроечный резистор. Конечно, можно заменить на переменную, разницы нет, единственное, что триммер придется крутить отверткой. Можно ли поменять в цепях подстроечные резисторы и переменные резисторы, чтобы замкнуть четные? В целом да, в нашей схеме его можно поставить практически любого номинала, хоть 10 кОм, хоть 100 кОм — пределы регулировки просто поменяются, если поставить 10 кОм, вращая его, мы быстро изменим частоту мигания светодиоды, а если поставить 100 кОм, то частота мигания будет регулироваться так, чтобы происходило плавнее и «дольше» 10к. Другими словами, при 100 кОм диапазон регулировки будет шире, чем при 10 кОм.

Но заменять переменные резисторы более дешевыми подстроечниками не стоит. Их двигатель более грубый, и при частом использовании проводящий слой сильно царапается, после чего, когда двигатель раскручивается, сопротивление резистора может резко измениться. Примером этого является хрип в динамиках при изменении громкости.

Теперь поговорим о конденсаторах, они бывают разных типов, типов и конечно же конденсаторов. Все конденсаторы различаются по основным параметрам, таким как номинальная емкость, рабочее напряжение и допуск. В электронике используются два типа конденсаторов: полярные и неполярные. Разница между полярными и неполярными конденсаторами заключается в том, что полярные конденсаторы необходимо вставлять в цепь, строго соблюдая полярность. Конденсаторы бывают радиальными, осевыми по форме (выводы для таких конденсаторов находятся сбоку), с резьбовыми выводами (обычно конденсаторы большой емкости или высоковольтные), плоские и так далее. Различают импульсные, шумоподавляющие, блоки питания, аудиоконденсаторы, общего назначения и т.д.

Где используются конденсаторы?

В фильтрах блоков питания применяют обычные электролитики, иногда кладут еще и керамику (их используют для фильтрации и сглаживания выпрямленного напряжения), в фильтрах импульсных блоков питания применяют высокочастотные электролиты, в источниках питания — керамику цепей, а керамика также используется в некритических цепях.

На заметку!

Электролитические конденсаторы обычно имеют большой ток утечки, а погрешность емкости может составлять 30-40%, то есть емкость, указанная на банке, на самом деле может сильно различаться. Номинальная емкость таких конденсаторов уменьшается с увеличением срока их службы. Наиболее частым дефектом старых электролитических конденсаторов является потеря емкости и повышенные потери, такие конденсаторы не подлежат дальнейшей эксплуатации.

Вернемся к нашей схеме мультивибратора (флешера), как вы можете видеть, есть два электролитических полярных конденсатора, они также влияют на частоту мигания светодиодов, чем выше емкость, тем медленнее они будут мигать, чем меньше емкость, тем быстрее он будет мигать.

Во многих приборах и устройствах подобным образом «поиграть» с емкостями конденсаторов невозможно, например, если в цепи 470 мкФ, то следует попробовать параллельно подключить конденсаторы емкостью 470 мкФ или 2220 мкФ. Но опять же, смотря в каком узле находится конденсатор и какую роль он играет.

Рассмотрим пример на усилителе низкой частоты:

Как видите, в цепи три конденсатора, два из которых неполярные. Начнем с конденсаторов С1 и С2, они расположены на входе усилителя, через эти конденсаторы проходит / подается источник звука. Что будет, если вместо 0,22 мкФ поставить 0,01 мкФ? Во-первых, немного ухудшится качество звука, во-вторых, звук в динамиках станет заметно тише. А если вместо 0,22 мкФ поставить 1 мкФ, то на большой громкости у нас будет хрипящее дыхание в динамиках, усилитель будет перегружаться, он будет больше нагреваться и качество звука может снова ухудшиться. Если вы посмотрите на схему другого усилителя, вы можете заметить, что входной конденсатор может быть 1 мкФ или даже 10 мкФ. Все зависит от каждого конкретного случая. Но в нашем случае конденсаторы 0,22 мкФ можно заменить на соседние, например 0,15 мкФ или лучше 0,33 мкФ.

Виды резисторов по способу изготовления и их особенности

Постоянное сопротивление осуществляется несколькими способами. Свойства в некоторой степени меняются в зависимости от способа изготовления, поэтому вам также необходимо знать типы резисторов на основе метода изготовления. Они есть:

• Проволока.
• Я не телеграфирую:
• металл;
• композиционный;
• лист (металлический лист);
• графит.

Самыми «древними» являются нити. Они самые дешевые. А вот непроволочные могут иметь очень небольшие допустимые отклонения от номинала, некоторые другие полезные особенности.

Проволочные

Проволочные резисторы представляют собой кусок металлической проволоки, обернутой вокруг керамической основы. Используется специальная проволока — константановая для обычных, нихромовая — для высокопрочных. Сверху мотки проволоки могут быть:

• наполненный керамикой;
• покрыт эмалью или краской.

Внешне можно выделить несколько типов проволочных резисторов: прямоугольный керамический корпус и трубчатый (С5-35Б или ПЭВР). Они явно отличаются от остальных. При этом они не могут быть ни тонкослойными, ни композитными.

Так выглядят проволочные резисторы разной конструкции

Остальные внешне практически не отличимы. Дело в том, что при сопоставимых номиналах они будут больше по размеру. Это и понятно: поток занимает больше места. В зависимости от способа установки проволочные резисторы доступны для монтажа на печатной плате (с монтажными гнездами) или для поверхностного монтажа. В последнем случае носитель должен быть предварительно установлен на карту.

Если порвать провод корпуса резистора, мы увидим следующую картинку

У них есть одна особенность — значительная паразитная индуктивность. По этой причине проволочные резисторы не используются в схемах, работающих с высокочастотными переменными напряжениями. Для постоянного или переменного напряжения, но с низкой частотой (например, 50 Гц) они подходят.

Непроволочные

Большинство современных резисторов поставляются без проводов, но многие из них изготавливаются с использованием аналогичной техники. На диэлектрическую основу нанесен слой проводящего вещества. Это может быть металл, сплав или композитный материал. Поэтому их обычно называют «фильмами». По толщине слоя этот тип резистора делится на тонкопленочный (от долей микрон до 1-2 микрон) и толстопленочный. Чем меньше толщина пленки, тем больше сопротивление. Для высоких оценок можно вырезать на пленке бороздку. Поверх пленки ее можно покрыть защитным слоем (оксидной пленкой или лаком, лаком), можно нанести еще один керамический слой. Конечно, при использовании разных материалов технологические процессы меняются, но в целом схема производства такова.

Строение пленочных резисторов разных типов

Итак, вот что такое пленочные резисторы:

• Металлик. Это один из самых распространенных типов резисторов, так как они обладают достаточной точностью и невысокой стоимостью. Используются металлы: хром, палладий, тантал; сплав — нихром; металлокерамика — металлокерамика. В основном производятся нихромовые пленочные резисторы, так как они имеют низкий температурный коэффициент сопротивления (при изменении температуры сопротивление почти не меняется), мало нагреваются и имеют стабильные параметры. Они меньше углеродных.
• Композитный. Вместо металла на керамическую основу наносят композиты. Выпускается 13 видов элементов этого типа. Все их можно разделить на две группы: высокого сопротивления и высокого напряжения (от 2,5 кВ до 60 кВ). Предназначен для работы в цепях переменного и постоянного тока. Их главный недостаток — высокий уровень токового шума — от 15 до 40 мкВ / В.
• Простыня. На диэлектрическое тело приклеивается тонкая или сверхтонкая фольга, сверху покрытая диэлектрическим слоем. Эта технология позволяет получать резисторы высокой точности (прецизионные и сверхточные). Резисторы из металлической фольги характеризуются высокой стабильностью параметров, в том числе их величина практически не меняется при изменении приложенного напряжения. Но главное преимущество в том, что они мало шумят. Поэтому они используются в усилителях, приемниках / передатчиках, измерительных приборах и специальном оборудовании.
• Древесный уголь или углистый. Графит используется в качестве проводящего слоя. Они могут быть пленочного или объемного типа. По номиналу они колеблются от 10 Ом до 10 МОм. Их преимущества — они могут использоваться в высокочастотных устройствах, широкий диапазон рабочих температур — от -60 ° C до + 125 ° C, имеют низкий уровень шума. Обратной стороной является то, что они сильно нагреваются. Токопроводящий слой графита можно нагревать до 120 ° C (такой режим выдерживает длительное время). Их можно использовать в цепях переменного, постоянного и импульсного тока.

Итак, какие резисторы лучше использовать? Если вам нужна стабильность параметров и низкий уровень шума, подойдет металлическая фольга или металлическая фольга или спеченные. Их также можно использовать в схемах, работающих на высокой частоте. Если нет особых требований (для постоянного напряжения или с частотой 50 Гц), нет смысла обращать внимание на типы резисторов по способу изготовления. Ищите необходимую оценку и требуемые характеристики.

Виды резисторов

Типы резисторов можно классифицировать следующим образом:

1. Нерегулируемые (постоянные) — проволочные, композитные, пленочные, углеродные и др.
2. Регулируемый (вариатор и триммер). Подстроечные резисторы используются для настройки электрических цепей. Элементы с переменным сопротивлением (потенциометры) используются для регулировки уровней сигнала.

Отдельную группу составляют полупроводниковые резистивные элементы (термисторы, фоторезисторы, варисторы и др.)

Характеристики резисторов определяются их назначением и устанавливаются при производстве. Ключевые параметры включают:

1. Номинальное сопротивление. Это основная характеристика элемента, измеряемая в омах (Ом, кОм, МОм).
2. Допустимое отклонение в процентах от указанного номинального сопротивления. Указывает на возможные вариации показателя, определяемые технологией изготовления.
3. Рассеиваемая мощность — это предельная мощность, которую резистор может рассеивать при непрерывной нагрузке.
4. Температурный коэффициент сопротивления — это величина, которая показывает относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры на 1 ° C.
5. Ограничение рабочего напряжения (диэлектрической прочности). Это максимальное напряжение, при котором деталь сохраняет заявленные параметры.
6. Шумовая характеристика — это степень искажения, вносимого резистором в сигнал.
7. Влагостойкость и термостойкость: максимальные значения влажности и температуры, превышение которых может привести к выходу детали из строя.
8. Коэффициент напряжения. Значение, учитывающее зависимость сопротивления от приложенного напряжения.

С какой стороны считать полоски на резисторе

Сопротивление резистора определяется по первым цветным кольцам:

1. Для элементов с тремя полосами первые два цвета являются числами, а третий цвет — множителем.
2. Для элементов с четырьмя полосами первые два цвета — числа, третий цвет — множитель, четвертый цвет — допустимое отклонение сопротивления резистора от номинала.
3. Для элементов с пятью полосами первые три цвета — числа, четвертый цвет — множитель, пятый цвет — допустимое отклонение сопротивления резистора от номинала.
4. Для элементов с шестью полосами первые три цвета — числа, четвертый цвет — множитель, пятый цвет — допустимое отклонение сопротивления резистора от номинала, шестой — температурный коэффициент.

Цветную маркировку на резисторах можно прочитать слева направо. В этом случае необходимо правильно определить левую сторону. Как правило, первая полоска прикладывается ближе к одному из выводов резистора. Если элемент небольшой и невозможно соблюсти требуемые пропорции разграничения разметки на нем, то подсчет ведется по цветной полосе, которая является самой широкой относительно остальных.

Кроме того, видно, что серебристый и золотой цвета никогда не используются для обозначения первых полос на резисторах. Причем, как видно из таблиц для расчетов, числовые значения этим цветам не присваиваются.

Полупроводниковые резисторы

Это полупроводниковые приборы с двумя проводниками, с зависимостью электрического сопротивления от параметров среды: температуры, освещения, напряжения и т.д. Для изготовления таких деталей используются легированные примесью полупроводниковые материалы, вид которых определяет зависимость проводимости от внешних воздействий.

Полупроводниковые резистивные элементы бывают следующих типов:

1. Линейное сопротивление. Изготовленный из легколегированного материала, этот элемент имеет низкую зависимость сопротивления от внешних воздействий в широком диапазоне напряжений и токов, чаще всего используется при изготовлении интегральных схем.
2. Варистор — это элемент, сопротивление которого зависит от напряженности электрического поля. Это свойство варистора определяет область его применения: для стабилизации и регулирования электрических параметров устройств, для защиты от перенапряжения, для других целей.
3. Термистор. Этот тип нелинейного резистивного элемента может изменять свое сопротивление в зависимости от температуры. Существует два типа термисторов: термистор, сопротивление которого уменьшается с увеличением температуры, и позистор, сопротивление которого увеличивается с увеличением температуры. Термисторы используются там, где важен постоянный контроль температурного процесса.
4. Фоторезистор. Сопротивление этого устройства изменяется под действием светового потока и не зависит от приложенного напряжения. При производстве используются свинец и кадмий, в некоторых странах это стало причиной отказа от использования этих деталей по экологическим причинам. Сегодня фоторезисторы менее востребованы, чем фотодиоды и фототранзисторы, используемые в аналогичных агрегатах.
5. Экстензометр. Этот элемент сконструирован таким образом, что его сопротивление может изменяться в зависимости от внешнего механического воздействия (деформации). Он используется в сборках, которые преобразуют механическое напряжение в электрические сигналы.

Полупроводниковые элементы, такие как линейные резисторы и варисторы, слабо зависят от внешних факторов. Для тензодатчиков, термисторов и фоторезисторов зависимость характеристик от удара сильная.

Полупроводниковые резисторы представлены на схеме интуитивно понятными символами.

Как измерить сопротивление резистора

У любого резистора есть сопротивление. Кто не знает, что такое сопротивление и как его измеряют, срочно читаем эту статью. Сопротивление измеряется в Ом. Но как узнать сопротивление резистора? Есть прямые и косвенные методы.

Прямой метод самый простой. Нам нужно взять мультиметр и измерить только сопротивление резистора. Давайте посмотрим, как все это выглядит. Беру мультиметр, ставлю ручку измерения сопротивления и цепляюсь за выводы резистора.

измерение сопротивления

Я взял сопротивление на 1 кОм. Он мне показал 976 Ом, что в принципе тоже нормально, так как у таких резисторов всегда есть некоторая погрешность.

Косвенным методом измерения является то, что мы рассчитаем сопротивление резистора по закону Ома.

формула сопротивления по закону Ома

Следовательно, чтобы узнать сопротивление резистора, нам нужно разделить напряжение на резисторе на ток, протекающий через резистор. Все очень просто!

Допустим, я хочу узнать сопротивление нити накала лампочки, когда она излучает свет. Думаю, некоторые из вас знают, что сопротивление холодной и горячей вольфрамовой нити — это совершенно разные сопротивления. Я не могу измерить вольфрамовую нить накаливания лампы накаливания с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления, верно? Поэтому эта формула нам очень подходит

Давайте выясним на собственном опыте. У меня есть лабораторный блок питания, который сразу показывает напряжение и ток, протекающие через нагрузку. Беру лампу, выставляю на блоке питания напряжение, которое написано на самой лампе, и подключаю к клеммам блока питания.

потребление тока лампами накаливания

Таким образом, получается, что на выводах лампы теперь напряжение 12 Вольт, а ток, протекающий в цепи, а значит, и через лампу, равен 0,71 Ампера.

Получаем, что сопротивление нити лампы накаливания в этом случае равно

Как определить и подобрать мощность резистора (сопротивления)

Резисторы есть в любой электрической цепи. Но в разных цепях текут токи разной величины. Эти же элементы не могут работать на 0,1 А и 100 А. Ведь при прохождении тока сопротивление нагревается. Чем больше сила тока, тем интенсивнее нагрев. Это означает, что резисторы должны иметь разные значения тока. Это правда. Он отображает их способность работать при разных токах, например, от мощности резистора. На более крупных деталях это указано прямо на корпусе. Для небольших пакетов существует другой метод определения (см. Ниже).

Номиналы

Существуют стандартные значения сопротивления резистивных элементов, которые называются «серией номинальных резисторов». Подход при создании этого ряда основан на следующем соображении: переход между значениями должен перекрывать допустимое отклонение (погрешность). Пример: если номинальное значение элемента составляет 100 Ом, а допустимое отклонение составляет 10%, следующее значение в строке будет 120 Ом. Этот шаг позволяет избежать ненужных значений, поскольку соседние номиналы вместе с разбросом погрешности практически охватывают весь диапазон значений между ними.

Изготовленные резисторы соединены последовательно с разными допусками. Каждая серия имеет свой номинальный диапазон.

Отличия серий:

• А 6 — допуск 20%;
• И 12 — допуск 10%;
• Е 24 — допуск 5% (иногда 2%);
• Е 48 — допуск 2%;
• И 96 — 1% допуска%;
• E 192 — допуск 0,5% (иногда 0,25%, 0,1% и менее).

Наиболее часто используемая серия E 24 включает 24 уровня сопротивления.

Применеие на практике

Среди ролей, которые резистор может играть в цепи, можно выделить следующие:

1. Токоограничивающий резистор
2. Подтягивающий / понижающий резистор
3. Делитель напряжения

Токоограничивающий резистор

Пример, на котором рассматривался закон Ома, также является примером токоограничивающего резистора — у нас есть компонент, предназначенный для работы при определенном токе — резистор снижает ток до желаемого уровня.

В случае Arduino ограничьте ток, потребляемый от выходных контактов. Напряжение в состоянии, когда контакт активен (высокий) — 5 В. По документации ток не должен превышать 40 мА. Следовательно, для безопасного отвода тока от контакта заземления вам понадобится резистор с номиналом R = U / I = 5 В / 0,04 А = 125 Ом или более.

Стягивающие и подтягивающие резисторы

Понижающие и подтягивающие резисторы используются в цепях возле входных выводов логических компонентов, для которых важен только факт: предусмотрено нулевое напряжение (логический ноль) или ненулевое (логическая единица). Примером могут служить цифровые входы Arduino. Резисторы нужны, чтобы не оставлять вход в «приостановленном» состоянии. Возьмем такую ​​схему

Мы хотим, чтобы когда кнопка не нажата (разомкнутая цепь), вход определял отсутствие напряжения. Но в этом случае вход находится в состоянии «нет». Это может работать хаотично и непредсказуемо, а может и не работать. Причина этого — шум, создаваемый вокруг него: провода действуют как маленькие антенны и генерируют электричество из электромагнитных волн окружающей среды. Чтобы гарантировать отсутствие напряжения при разомкнутой цепи, рядом со входом ставится понижающий резистор:

Нежелательный ток теперь будет течь через резистор на землю. Для стяжки используются резисторы с высоким сопротивлением (10 кОм и более). В моменты, когда цепь замкнута, большое сопротивление резистора не позволяет большей части тока уйти на землю — сигнал будет идти на входной контакт. Если бы сопротивление резистора было небольшим (единицы Ом), при замыкании цепи произошло бы короткое замыкание.

Точно так же подтягивающий резистор поддерживает логический вход на высоком уровне, пока внешняя цепь разомкнута:

Аналогичным образом, большие резисторы (10 кОм и более) используются для минимизации потерь мощности при замыкании и предотвращения коротких замыканий при размыкании.

Обозначения на схемах

На схемах в Европе и СНГ он обозначается прямоугольником и латинской буквой R. По ГОСТу на отечественных схемах указывается не степень прочности, а только номер детали (R). Однако, если под изображением детали указано число, например 120, по умолчанию будет 120 Ом.

В таблице приведены примеры обозначений деталей.

Базовое обозначение

0,125 Вт

0,25 Вт

0,5 Вт

1 Вт

2 Вт

5 Вт

Переменная

Кромкообрезчик

Маркировка

Размер резистивного элемента напрямую зависит от его рассеивающей мощности, чем он больше, тем больше размер детали. Если на диаграммах легко указать числовое значение, маркировка продукта может быть затруднена. Тенденция к миниатюризации в производстве электроники требует использования элементов все меньших размеров, что увеличивает сложность как приложения информации к случайности, так и ее считывания.

Для облегчения идентификации резисторов в российской промышленности используется буквенно-цифровая маркировка. Сопротивление обозначается следующим образом: числа указывают номинал, а буква ставится после чисел (в случае десятичных значений) или перед ними (для сотен). Если номинал меньше 999 Ом, цифра наносится без буквы (или могут быть буквы R или E). Если значение указано в кОм, после числа ставится буква К, буква М соответствует значению в МОм.

Номиналы американских резисторов обозначены тремя цифрами. Первые два принимают номинал, третий — количество нулей (десятков), добавленных к значению.

В роботизированном производстве электронных компонентов нанесенные символы часто оказываются на стороне детали, обращенной к плате, что делает невозможным чтение информации.

Как рассчитать мощность резистора в схеме

Для расчета мощности резисторов в цепи помимо сопротивления (R) нужно знать силу тока (I). На основании этих данных можно рассчитать мощность. Формула обычная: P = I² * R. Квадрат силы тока, умноженный на сопротивление. Подставляем силу тока в Амперах, сопротивление в Ом.

Если номинал написан в килоомах (кОм) или мегаомах (мОм), мы переводим его в омы. Это важно, иначе номер будет неверным.

Например, рассмотрим схему на рисунке выше. Последовательное соединение резисторов характеризуется тем, что один и тот же ток протекает через каждый отдельный резистор в цепи. Это значит, что мощность резисторов будет одинаковой. Последовательно соединенные резисторы просто складываются: 200 Ом + 100 Ом + 51 Ом + 39 Ом = 390 Ом. Рассчитайте ток по формуле: I = U / R. Замените данные: I = 100 В / 390 Ом = 0,256 А.

На основании расчетных данных определяем общую мощность резисторов: P = 0,256² * 390 Ом = 25,549 Вт. Мощность каждого из резисторов рассчитывается аналогично. Например, рассчитываем мощность резистора R2 на схеме. Мы знаем ток, даже его стоимость. Получаем: 0,256 А² * 100 Ом = 6,55 Вт. То есть мощность этого резистора должна быть не менее 7 Вт. Совершенно не стоит брать с меньшей мощностью — быстро разрядится. Если конструкция устройства позволяет, можно поставить резистор большей мощности, например, 10 Вт.

При параллельном подключении расчет такой же. Вам просто нужно правильно рассчитать силу тока, но это тема для отдельной статьи. Причем формула расчета мощности резистора не зависит от типа подключения.

Физическая сущность

Изучение электричества учеными привело к выводу, что есть что-то, что препятствует прохождению свободных зарядов через материю. Способность тела пропускать через себя электрический ток получила название электрической проводимости. Как позже выяснилось, это определяется количеством свободных зарядов, присутствующих в структуре элемента, характером внешнего воздействия и физическими размерами тела. Все существующие вещества были разделены на три типа:

• проводники;
• полупроводники;
• диэлектрики.

В первую группу входят материалы, при прохождении через которые величина электрического тока практически не уменьшается. Это все металлы и электролиты. Ко второй группе относятся элементы, проводимость которых существенно меняется при воздействии внешних факторов, таких как температура, свет, электромагнитное излучение. Например, кремний, германий, селен. Диэлектрики — это вещества, которые почти полностью поглощают энергию электронов, то есть преобразуют электрическую энергию в тепло. Яркими представителями этой группы являются: резина, пластик, композиционные материалы (текстолит, гетинакс, второпласт).

С развитием электротехники и созданием различных электронных устройств были разработаны как пассивные, так и активные элементы. При этом их важнейшей чертой всегда было сопротивление. Радиокомпонент, который использует способность материалов по-разному проводить ток, был назван резистором.

Это слово происходит от латинского resisto, что в дословном переводе на русский язык звучит как «сопротивляться». Его правильное определение, которое можно найти в специальной литературе, выглядит следующим образом: «Резистор или сопротивление — это пассивный радиокомпонент в электрической цепи, характеризующийся постоянным или переменным значением проводимости. Он предназначен для преобразования силы тока в разность потенциалов или наоборот».

Номинальный ряд и цветовая маркировка резисторов

Большинство производимых в мире резисторов имеют сопротивление так называемого номинального диапазона (Е). Каждый из типов номинального ряда делится на декады, и в каждой десятке насчитывается 6 (серия E6), 12 (серия E12), (серия E24) 24 значения.

Эти значения за декаду подбираются таким образом, чтобы с учетом допуска сопротивления двух соседних значений перекрывались и, благодаря этому, можно было выбрать любые промежуточные сопротивления.

Стандартные допуски прочности резистора составляют 5%, 10% или 20%. Смежные значения пересекаются в следующих случаях:

• для серии E6 с допуском 20,
• для серии E12 с допуском 10,
• для серии E24 с допуском 5.

Величина сопротивления и отклонение обозначены на резисторе в виде разноцветных колец (или точек). Первые цветные кольца (2 или 3) определяют значение в омах, а последнее — допуск (отклонение). В малых сопротивлениях, как правило, значение сопротивления, допуска и температурного коэффициента (TCC) иногда наносят с помощью 4 .. 6 цветных полос. Подробнее о цветовой кодировке резисторов читайте здесь.

Постоянные, переменные и подстрочные резисторы

Постоянный резистор — это двухпроводная часть, которая вносит постоянное сопротивление в электрическую цепь.

Постоянный резистор — это стержень из диэлектрического материала (чаще всего керамики), на поверхность которого нанесена проводящая углеродная пленка или металлический сплав.

На концах стержня хорошо закрепляются «чашечки», переходящие в нити. Чем тоньше пленка, тем больше сопротивление.

на поверхность бруса можно нанести бороздки для увеличения прочности. Резистор с низким значением сопротивления может представлять собой керамическое основание с намотанной на него тонкой проволокой.

Для защиты резистивного слоя на него наносится слой компаунда или краски, поверх которых наносятся буквенно-цифровые знаки или знаки в виде нескольких цветных колец.

Раньше кабели резисторов были в основном медными. Теперь железо (которое дешевле меди) часто является основанием для таких выводов).

Очень часто возникает задача изменить вводимое в электрическую цепь сопротивление. Для этого используются переменные резисторы или резисторы сдвига, которые имеют три (или более) вывода.

Переменные резисторы отличаются тем, что на них нанесен токопроводящий слой в виде подковы, на концах которой соединены два неподвижных проводника.

Третий вывод — подвижный — течет по подкове, поэтому при движении ее сопротивление между ней и крайними выводами меняется.

Положение мобильного терминала можно изменить с помощью присоединенной к нему вращающейся ручки.

Подстроечный резистор отличается от переменного резистора тем, что внутри него сложнее повернуть ручку.

Часто в ручке триммера есть прорези под шлиц отвертки.

Иногда после регулировки электрической схемы ручка заливается компаундом или полиэтиленом, так что невозможно повернуть и сбить настройку.

Кстати, регулятор громкости в настольных колонках — это переменный резистор.

Характеристики и параметры

Пределы сопротивления для деталей общего назначения составляют от 10 Ом до 10 МОм. Эти компоненты имеют номинальную рассеиваемую мощность от 0,125 до 100 Вт.

Сопротивление частей с высоким сопротивлением составляет примерно 1013 Ом. Такие изделия используются в приборах учета, рассчитанных на малые токи. Номинальная мощность может не указываться на корпусах этих компонентов. Рабочее напряжение от 100 до 300 В.

Класс высоковольтных деталей рассчитан на работу с напряжением от 10 до 35 кВ. Их сопротивление достигает 1011 Ом.

Для высокочастотных резисторов важна рабочая частота. Они способны работать на частотах выше 10 МГц, токи высокой частоты сильно нагревают детали. При интенсивном охлаждении номинальная мощность таких компонентов достигает 5, 20, 50 кВт.

В прецизионных измерительных и вычислительных устройствах, а также в релейных системах используются прецизионные резисторы. Обладают высокой стабильностью параметров. Мощность рассеивания таких деталей не превышает 2 Вт, а номинальное сопротивление от 1 до 106 Ом.

Помимо основных характеристик, иногда важно знать уровень напряжения шума, зависимость сопротивления реальных резисторов от нагрева (коэффициент сопротивления температуре) и другие.