Содержание

Резистор, для чего он нужен, где применяется в автомобилях

Сегодня мы поговорим про резистор, как основной элемент любой электрической цепи автомобиля. Для чего он нужен, какие бывают резисторы, принципы их работы, какие подходят для той или иной электрической цепи.

Эти знания могут пригодиться при ремонте автомобиля.

Три основные составляющие электрического тока

Электроэнергия достаточно плотно вошла в нашу жизнь. Используется она практически везде, и в автотранспорте в том числе.

Данный вид энергии имеет три основных составляющих – напряжение, сила тока и сопротивление.

Что касается последнего параметра, то благодаря возможности создания дополнительного сопротивления в любой точке электрической цепи можно влиять на первые два параметра.

Основным элементом для создания сопротивления является резистор. Данный элемент относится к самым востребованным, и ни одна электрическая цепь без него не обходится, и заменить его чем-либо другим не получится. А в любом автомобиле электрических цепей предостаточно.

Назначение

Основное назначение резистора – создание сопротивления для возможности контроля и регулировки силы тока и сопротивления. По сути, он является своеобразным фильтром, позволяющим на выходе из него получить электроэнергию с определенными параметрами.

Обеспечивает он все это за счет удержания тока, деления и уменьшения напряжения.

Основным параметром резистора является сопротивление, которое он создает в цепи, и измеряется оно в Омах.

Резисторы в электрической цепи автомобиля.

Именно благодаря своей функции этот элемент так часто используется в автомобилях. Ниже мы рассмотрим одни из основных составляющих авто, где используется резистор и какую конкретно функцию он там выполняет.

Система охлаждения

Итак, нагрузочный резистор используется в системе охлаждения автомобиля, а точнее, – в цепи питания вентилятора радиатора.

Стоит отметить, что раньше этот электрический элемент не использовался в данной цепи, и все работало очень просто – при достижении определенной температуры охлаждающей жидкости, температурный датчик замыкал контакты цепи питания вентилятора, и он включался в работу.

Использование же резистора позволило сделать работу электродвигателя вентилятора двух — и даже трехрежимной.

Процесс подачи питания на вентилятор при этом несколько изменился. В систему добавились также реле, а за включение вентилятора у современных авто уже отвечает электронный блок управления.

То есть, электронный блок анализирует температурные показатели датчика, и подает сигнал на реле.

В зависимости от температуры реле направляет электроэнергию по определенной цепи. Если температура охлаждающей жидкости превышена незначительно, но уже требуется ее снижение, и сигнал от ЭБУ поступил, реле направляет электроэнергию через нагрузочный резистор, который создает сопротивление, и вентилятор начинает вращаться с небольшой скоростью.

Если температура будет дальше повышаться и достигнет критической точки, реле перенаправит электроэнергию по другой цепи – в обход резистора, напрямую к вентилятору, что обеспечит его работу на полную мощность, с большой скоростью вращения.

Это схема двухрежимной работы вентилятора, которая обеспечивается наличием нагрузочного резистора в цепи. Причем она упрощенная, чтобы было более понятно.

В авто с трехрежимной работой вентилятора, принцип остается тот же, но у него уже используется два резистора – один отвечает за малые обороты вращения вентилятора, второй – за средние.

Третий же режим – аварийный, при котором вентилятор вращается с максимальной скоростью, обеспечивается за счет подачи питания на него напрямую.

Система зажигания

Второй элемент автомобиля, где можно встретить резистор – это свечи зажигания. Но далеко не все свечи оснащены им.

В конструкции данных элементов он начал появляться не так давно, и задача его заключается в подавлении радиопомех.

Кстати, сейчас ведется очень много споров, нужен ли он в свечах. Ведь резистор создает сопротивление, которое в конечном итоге влияет и на искру. А ведь чем сильнее последняя, тем лучше воспламеняется горючая смесь.

Но на самом деле на качестве искры наличие резистора сказывается незначительно, а вот на свечу – только положительно. Очень сильный искровой заряд приводит к разрушению электродов, а сопротивление снижает напряжение искры.

Но не в этом его главное назначение. Мощный искровой разряд создает достаточно сильные помехи в радиочастотном диапазоне, которые могут повлиять на работу аудиосистемы автомобиля, мобильного телефона и любого другого оборудования, чувствительного к помехам данного типа.

Интересно, что необязательно устанавливать на автомобиль свечи зажигания, оснащенные резисторами.

Дело в том, что во многих моделях шумоподавляющий элемент устанавливается в наконечники проводов высокого напряжения. Также некоторые виды самих проводов обладают достаточно неплохим сопротивлением, которого хватает для подавления радиопомех.

Резистор также может быть установлен и в бегунок трамблера, причем встречается он там на многих моделях. Его задача – та же, что и в свече зажигания или наконечнике.

Важно понимать, что во всех перечисленных элементах зажигания одновременно использоваться резисторы не могут.

При последовательном подключении этих элементов все сопротивление, которое они создают, суммируется.

То есть, если резистор будет установлен в бегунке трамблера, наконечнике, свече, то они будут создавать настолько сильное сопротивление, что значительно послабят искровой заряд, и он уже не сможет качественно воспламенять смесь. А это приведет к перебоям в работе двигателя, потере мощности, увеличению расхода топлива.

Поэтому принимать решение, стоит ли устанавливать на автомобиль свечи зажигания с резистором необходимо, тщательно ознакомившись с техдокументацией, идущей к авто.

Если изготовитель указывает, что необходимо использование таких свечей, то ими лучше пользоваться.

Читайте также:

Система обогрева салона

Еще один элемент в конструкции автомобиля, где используется резистор – система отопления салона, а точнее, – управление работой электродвигателя печки.

В любом автомобиле используется переменный резистор для изменения скорости работы электромотора обогревателя.

В нем при помощи вращающегося элемента обеспечивается возможность изменения значения сопротивления.

При включении электродвигателя на 1-ю скорость вращения, резистор обеспечивает максимальное сопротивление, при переключении на 2-ю – оно уменьшается, а при переходе на 3-ю скорость — практически полностью убирается.

 

Осветительные приборы

В последнее время резисторы стали использоваться вместе со светодиодными лампами. Данный вид ламп все больше начал применяться на авто.

Но далеко не все машины пока идут с завода, укомплектованные светодиодными осветительными приборами, а вот отдельно их купить и установить вместо штатных ламп накаливания тех же поворотников или стоп-сигналов вполне можно и многие так делают.

Но здесь возникает проблема, которая обязывает использовать резисторы.

Дело в том, что потребление электроэнергии этими лампами очень малое, из-за чего электронный блок расценивает работу светодиодов как неисправность штатной лампы.

Чтобы исправить ситуацию, используются резисторы, создающие нагрузку на линии проводки, запитывающей те осветительные приборы, в которых установлены светодиодные лампы.

В результате ЭБУ воспринимает сопротивление элемента, как работу лампы накаливания, поэтому кода ошибки не возникает.

Интересно, что при использовании таких обманок основное достоинство светодиодных ламп – малое потребление энергии, сводится к нулю, и у них остается только одно преимущество перед обычными лампами накаливания – длительный срок эксплуатации.

Виды резисторов, их особенности

Из описанных выше резисторов, которые используются в конструкции автомобиля, можно отметить два типа – нагрузочные, они же постоянные и переменные. В целом – это и есть два основных вида, которые имеют достаточно широкое применение в разных сферах.

Конечно, есть еще целый ряд всевозможных резисторов, которые отличаются по своим конструктивным особенностям. К примеру, терморезисторы, в которых сопротивление меняется от температуры, или фоторезисторы, меняющие свои параметры от освещенности. Но их мы пока касаться не будем, а рассмотрим лишь указанные два вида.

Постоянные резисторы называются так потому, что сопротивление, которое они создают – неизменное.

К примеру, если указано, что основной параметр данного элемента составляет 30 Ом, то сопротивление именно этого значения он обеспечивает и поменять его невозможно.

В переменных же резисторах сопротивление можно менять, притом вручную. Примером тому является уже упомянутое управление электродвигателем системы отопления.

К переменным резисторам относятся также подстроечные.

В таких резисторах тоже можно изменять параметр вручную, но регулировка его выполняется не в любой момент, как это делается в переменном, а лишь когда требуется перенастроить работу всей схемы, куда он включен, на длительный срок.

В автотранспорте подстроечные элементы не используются, хотя их часто можно встретить в бытовой технике.

Подбор резистора по сопротивлению

Большинство людей при выходе из строя какого-то электроприбора сдают его в ремонт или заменяют, хотя во многих случаях виноват именно резистор, тем более что он – один из самых распространенных элементов в любой схеме. Но находятся и такие, кто самостоятельно берется за ремонт.

И часто у любителей самостоятельного ремонта возникает вопрос, как правильно подобрать резистор для той или иной схемы.

Для этого возьмем простейшую схему, включающую источник питания и один потребитель.

Еще вначале было указано, что электроэнергия имеет три основные характеристики – напряжение, сила тока и сопротивление. Именно по этим параметрам и производятся все необходимые расчеты, используя для этого закон Ома.

Согласно этого закона, поскольку нам необходимо определение сопротивления, следует напряжение поделить на силу тока.

К примеру, наш источник питания обеспечивает цепь напряжением 12 В, с силой тока 0,02 А.

Чтобы определить сопротивление проводим математические расчеты – 12/0,02 и получаем сопротивление цепи 600 Ом.

Теперь непосредственно о том, как высчитать сопротивление резистора для использования в той или иной схеме. Для примера возьмем источник питания на 12 В и потребитель (лампу накаливания 3,5 В, 0,28 А).

Вначале рассчитывается сопротивление лампы – 3,5/0,28 = 12,5 Ом. Теперь узнаем, какая сила тока потечет через имеющуюся лампу – для этого берем напряжение источника питания и делим на сопротивление: 12/12,5 = 0,96 А, что в 3,5 раза превышает необходимую для работы потребителя силу тока, и если подключить потребитель, то нить лампы попросту перегорит.

Чтобы перегорания не произошло, необходимо сопротивление в цепи, равное 43,75 Ом (12,5 * 3,5). А поскольку лампа сама создает сопротивление, то в схему необходимо подключить добавочный резистор на 30 Ом. В ходе расчетов получаем – 12 В/ 42,5 Ом (сопротивление лампы и резистора) = 0,28 А.

То есть получили силу тока, необходимую для нормальной работы потребителя. В данном случае включенный в схему элемент выступил в качестве ограничителя силы тока.

Мощность рассеивания

Помимо сопротивления у резистора есть еще один немаловажный параметр – мощность рассеивания.

Любой резистор выступает своего рода ограничителем и благодаря своему сопротивлению проводит через себя только определенное напряжение и силу тока. При этом излишки, которые он не пропустил в себе не накапливает, а преобразует их в тепловую энергию и рассеивает.

Поэтому предусмотрены обозначения резисторов по мощности рассеивания.

Несоответствие данного элемента по мощности рассеивания приведет к его перегреву и разрушению. Мощность рассеивания измеряется в Ваттах.

Определить мощность рассеивания можно как по напряжению, проходящему через него, так и по силе тока.

Что касается напряжения, то формула для расчета выглядит так:

Где:

  1. Р – мощность;
  2. U – напряжение в цепи;
  3. R – сопротивление резистора.

Для расчета по силе тока формула имеет такой вид:

Где:

  1. P – мощность;
  2. I – сила тока, проходящая через резистор;
  3. R – сопротивление.

Важным условием при выборе резистора по данному параметру является то, что мощность рассеивания у него должна быть вдвое больше, чем полученная при расчетах.

К примеру, мы имеем силу тока в 0,1 А и сопротивление резистора в 100 Ом.

Исходя из формулы, получаем мощность рассеиваний в 1 Ватт (0,12 * 100 = 1), но для нормальной работы элемента выбираем резистор с мощностью рассеивания в 2 Ватт.

Отметим, что все изготавливаемые резисторы имеют строго определенное значение мощности рассеивания, что облегчает их выбор.

К тому же можно даже визуально определить, какая у резистора мощность рассеивания. Здесь все просто, чем больше по размерам элемент, тем выше значение.

Здесь мы рассмотрели резисторы – одни из самых распространенных элементов в любой электрической схеме автомобиля. Ведь они позволяют контролировать основные параметры электрической энергии благодаря воздействию всего лишь на одну из ее характеристик.

Напоследок отметим, что при расчетах необходимо следить за размерностью параметров. То есть, использовать только амперы, вольты и омы, и если указано, что сила тока составляет 20 мА, то следует перевести это значение в амперы, получив для расчетов значение в 0,02 А.

Что такое нагрузочный резистор?

Нагрузочный резистор на самом деле немного абстрактного термина ...

Если вы считаете, что электрическая цепь предназначена для воздействия на какое-то другое устройство для выполнения «работы», то это внешнее устройство является «НАГРУЗКОЙ» цепи.

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Однако это не так просто, так как нагрузка должна иметь ссылку. Рассмотрим схему ниже.

смоделировать эту схему

Обратите внимание, что на этот раз есть два резистора R 1 р 1 , и R 2 р 2 , R 2 р 2 подключен через клеммы левой цепи, которая включает в себя R 1 р 1 ,

Как и прежде, вы можете сказать R 2 р 2 нагрузка для этой цепи. Тем не менее, вы также можете сказать, что нагрузка на генератор напряжения R 1 + R 2 р 1 + р 2 , Итак, вы можете видеть, что они строго говоря ОБА нагрузки в зависимости от того, куда вы смотрите.

Однако, вообще говоря, мы говорим, что вещь, которая выполняет намеченную работу схемы, является нагрузкой.

Нагрузки могут быть простыми линейными сопротивлениями или сложными импедансами, как показано ниже.

смоделировать эту схему

Как таковой нагрузочный резистор также может иметь несколько значений. Нагрузка в этой цепи является эффективным сопротивлением всех этих компонентов справа. R 1 р 1 в этом случае можно с полным основанием назвать «нагрузочный резистор», поскольку существует только один, но, как вы можете видеть, это может вызвать путаницу.

Просто чтобы сделать вещи более запутанными, иногда мы используем другое значение для нагрузочного резистора.

смоделировать эту схему

В схеме выше схема стабилизатора напряжения предназначена для управления нагрузочным резистором R 1 р 1 , Однако из-за того, как этот регулятор работает, к нему должно быть прикреплено что-то, что потребляет минимальный ток, чтобы он мог правильно регулировать. Чтобы соответствовать этому требованию, внутренний «нагрузочный резистор» R 2 р 2 Включено.

В итоге

Нагрузка, и нагрузочный резистор в частности, является расплывчатым понятием, предназначенным для фокусировки функции на рассматриваемых объектах, и всегда ссылается на что-то, что управляет указанной нагрузкой.

В частности, нагрузочный резистор активно используется во время обучения, чтобы позволить вам математически моделировать схемы. Так же, как я сделал выше. На самом деле нагрузка редко является резистором.

Применение резисторов в электрических цепях: работа резистора

Резистор это один из наиболее распространенных электрических элементов, широко используемых в радиоэлектронике. Любой, кто имеет дело с электросхемами или монтажом радиодеталей на печатную плату, должен знать, для чего нужен резистор, как отличить его от других деталей (например, светодиодов), как эти компоненты ведут себя в электрических цепях.

Нелинейные резисторные изделия

Что такое резистор

Резистор что это такое? Основным свойством данного типа радиоэлементов является наличие активного сопротивления электротоку. В отличие от реактивного, оно не скапливает энергию внутри, а передает ее в окружающее пространство. Это свойство и обусловливает принцип работы резистора. В некоторых источниках и схемах слово «сопротивление» применяется в качестве наименования этой детали.

Из чего состоит резистор? Устройство этого элемента довольно простое. Основной составляющей является проволочный или пленочный компонент с большим показателем удельного сопротивления. В его роли могут выступать металлические оксиды, никелин, нихром и некоторые другие материалы.

Конструкция детали

Принцип работы

Приобретая деталь, нужно понимать, как именно работает резистор. Любой проводниковый компонент имеет определенные особенности, обусловленные его внутренним строением. Когда электроток идет по проводнику, заряженные частицы, проходя через его структуру, теряют энергетический запас, отдавая его наружу и нагревая вещество. Известно, что величина напряжения равна произведению проходящего по проводнику тока и сопротивления материала, из которого он изготовлен. Что же делает резистор? Поскольку он содержит в себе компонент с очень высокой сопротивляемостью току, при прохождении последнего на элементе понижается напряжение, и происходит выделение некоторой части мощности в виде теплоты.

Виды резисторов

При выборе подходящей детали нужно не только знать, для чего нужны в цепи резисторы, но и иметь представление о типах этих компонентов. Помимо переменных и постоянных, существуют также нелинейные приборы, чей основной параметр – сопротивление (параметр нестабилен и меняется под действием некоторого фактора внешней среды, к примеру, лучей света, температуры или напряжения).

Постоянные резисторы

Эти компоненты характеризуются неизменным значением показателя сопротивления. В отношении вариантов исполнения эти изделия бывают разными: от крупногабаритных, рассеивающих значительную мощность, до миниатюрных smd-компонентов, но все их объединяет константность сопротивления.

Изображение постоянных резисторов на схемах

Переменные резисторы

Здесь, напротив, значение сопротивления вариативно. В эту группу входят реостаты, регулирующие силу тока, и потенциометры, осуществляющие контроль напряжения. Также сюда относятся подстраивающиеся компоненты, снабженные специальными пазами. Для регуляции сопротивления в пазах надлежит проделывать манипуляции ключом, прилагающимся к прибору.

Типы переменных компонентов

Термисторы

Данные компоненты имеют в себе полупроводниковые детали и отличаются зависимостью сопротивления от окружающей температуры. Эту зависимость характеризует тепловой коэффициент, демонстрирующий, насколько меняется сопротивление элемента при перепадах температуры. У обычных термисторных изделий оно снижается при потеплении, но есть еще позисторы, чья основная характеристика при увеличении температуры также повышается.

Варисторы

Благодаря зависимости от напряжения, их широко используют для защиты сети от резких перепадов и избыточных значений упомянутого параметра. Вследствие сильного снижения сопротивления при таком инциденте ток идет через него, обходя главную цепь и обеспечивая ей изоляцию.

Важно! Из-за того, что элемент принимает на себя большую мощность, после инцидента он зачастую приходит в негодность.

Фоторезисторы

Такие компоненты меняют значение своего ключевого параметра, когда на них падает свет. Работает для этой цели, как свет солнца, так и искусственное освещение, к примеру, от фонаря.

Тензорезисторы

В них используются очень тонкие проводниковые компоненты, подвергающиеся растяжке, из-за чего их сопротивление повышается. Применяются в разного рода датчиках и электронных приборах для измерения массы.

Полупроводниковые резисторы

В таких изделиях эксплуатируются свойства тех или иных полупроводниковых материалов – менять сопротивление под действием механического давления, влажности, температуры, освещенности или иного фактора. Используемые полупроводниковые компоненты подвергаются равномерной легировке примесями. Отдельные виды последних также позволяют изготавливать разные типы изделий.

Основные характеристики

Зная, для чего в цепи нужно сопротивление, можно приступить к выбору подходящего изделия для конкретного случая. Надлежит обращать внимание на такие параметры, как номинал сопротивления и категория точности. Последняя демонстрирует процент, на который реальное сопротивление может отличаться от указанного в ту или другую сторону.

Важно! Также нужно обращать внимание на показатели выделяемой на компоненте мощности. Целесообразно приобретать изделия с мощностным запасом не менее, чем в 20%.

Где и для чего применяются

Основная область применения резисторов – контроль показателя тока. Чтобы узнать показатель ограничительного сопротивления, пользуются формулой:

R=(U2-U1)/I,

где:

  • U1 – рабочий номинал контролируемого компонента,
  • U2 – напряжение на источнике питания,
  • I – номинал тока.

Среди других областей можно отметить задание электротока транзисторам. Балластные резисторы используют для поглощения избытка напряжения.

Резистор в цепи

Детали с постоянным сопротивлениям в отечественной номенклатуре обозначаются прямоугольником, внутри которого находится определенное число черт, положение которых соответствует определенному номиналу. В зарубежных схемах их символ имеет зигзагообразную форму.

Переменные варианты отличаются направляющейся к прямоугольнику сверху линией со стрелой. Она демонстрирует опцию регуляции сопротивления. Иногда выводы элемента нумеруют цифрами.

Фоторезистор иллюстрируется прямоугольной фигурой, заключенной в круг, к которой направляется пара стрел, обозначающих световые лучи. Остальные полупроводниковые изделия символизируются зачеркнутым косой чертой прямоугольником. Буква показывает, от какого параметра зависит сопротивление (t – температура, U – напряжение и так далее).

Важно! Несколько резисторных компонентов могут быть объединены в цепь параллельно или последовательно. В первом случае будет справедливым выражение: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + … 1/Rn. Сопротивление такой композиции будет ниже, чем у элемента с самым низким номиналом. Во втором случае итоговый показатель для системы равен сумме сопротивлений всех входящих в нее элементов.

Номиналы

Типовые значения выпускаемых в продажу резисторных элементов подчиняются некоторому ряду номиналов, в основе которого лежит положение о том, что шаг между показателями закрывает разрешенную погрешность. Например, когда номинал изделия 10 Ом, а допустимая погрешность равна 10%, у резистора, идущего в ряду последующим, будет показатель в 12 Ом. Элементы объединяют в серии, для каждой из которых существует отдельный ряд номиналов.

Маркировка

Советские изделия маркируются буквами и цифрами. При этом небольшие номиналы (до ста Ом) демонстрируются буквами R или Е, а тысячи – буквой К. Например, 250R = 250 Ом, 2К3 = 2,3 кОм = 2300 Ом, К25 = 0,25 кОм = 250 Ом. Иногда цифробуквенные коды встречаются и на импортных изделиях, например, 4W – мощность в 4 ватта, 50R – сопротивление в 50 Ом. Все-таки чаще они маркируются цветными полосами.

Цветовая маркировка

Отдельные фирмы-производители располагают разными системами значений цветовых полос. Число таковых может быть от 3 до 6. Если под рукой нет инструкции от производителя, нужно посмотреть, сколько полос имеется на корпусе элемента, и по названию фирмы найти соответствующую таблицу в сети. Первой полосой нужно считать расположенную наиболее близко к выводу.

Чтобы предохранить цепь от скачков напряжения, важно знать, что такое резистор, и уметь подбирать подходящий для конкретного случая элемент. Важно также уметь правильно рассчитать номиналы резисторов для последовательного подключения в цепь.

Видео

Что такое резистор вентилятора? | Mediasat

Резистор двигателя вентилятора – это электрический компонент, часть системы обогрева и кондиционирования воздуха в автомобиле. Он отвечает за регулирование скорости мотора вентилятора в нагнетателе.

Резисторы вентилятора – это резисторы, которые используются для контроля скорости вращения вентилятора в автомобильном нагнетателе. Скорость вращения вентилятора можно изменять, регулируя сопротивление резистора при помощи механического рычажка, либо электронным способом – через систему кондиционирования воздуха. Изменение сопротивления влияет на силу тока в электрической цепи двигателя, что, в свою очередь, регулирует скорость вращения вентилятора в нагнетателе. Резисторы вентилятора представляют собой механические компоненты, поэтому они подвержены износу, что и является причиной большинства неисправностей в системе обогрева автомобиля. Большой каталог запчастей к автомобильным системам отопления и вентиляции представлен на https://euromotors.com.ua/category/otoplenie-i-ventilyaciya/ – интернет-магазине, специализирующемся на продаже и поставке качественных и оригинальных б/у запчастей для автомобилей европейского, японского и корейского производств. А в этой статье мы детально остановимся на механических резисторах вентилятора, их конструкции и способах устранения неисправностей.

Конструкция

Один контакт вентилятора нагнетателя подключен напрямую к отрицательной клемме (также называемой «землёй») аккумуляторной батареи, а второй контакт подключается к плюсовой клемме аккумулятора через резистор. Резистор подключается последовательно с электровентилятором. Это значит, что сила тока, проходящего через двигатель вентилятора, и, соответственно, скорость последнего регулируются при помощи резистора. Используя переключатель, автомобилист устанавливает необходимую ему скорость вращения вентилятора, включая в цепь тот или иной резистор из блока (каждый из резисторов имеет своё сопротивление). В системе управления есть также ещё две дополнительные опции – одна из них выключает вентилятор вообще, а вторая – устанавливает максимальную скорость вращения вентилятора. При отключении вентилятора его двигатель просто отключается от питания. При выборе максимальной скорости вращения электрический ток поступает в двигатель электровентилятора напрямую от аккумулятора, минуя блок резисторов, что означает максимальную силу тока. Чем ниже сопротивление резистора – тем выше сила тока, поступающего в двигатель вентилятора, и тем быстрее он вращается.

Устранение неисправностей

Каждый из резисторов внутри блока как правило представляет собой проволочную катушку, и, соответственно, он может выйти из строя из-за перегорания этой самой проволоки в процессе использования, либо из-за механических вибраций или ударов, которые характерны для автотранспорта. Если резистор нагнетателя неисправен – вентилятор обычно работает лишь на одной скорости, как правило – на максимальной. Впрочем, иногда неисправность касается лишь отдельных скоростей вращения, и остальные могут включаться нормально.

Определение причины неисправности

При диагностике двигателя вентилятора нагнетателя необходимо проделать следующие действия.

Если двигатель нагнетателя автомобиля не работает вообще, необходимо выполнить проверку нескольких компонентов системы:

  • Используя мультиметр, проверьте предохранитель на наличие напряжения на обоих концах. Если на одном конце напряжение есть, а на втором оно отсутствует – предохранитель необходимо заменить.
  • Проверьте реле вентилятора, если таковое установлено в автомобиле. Проверить реле можно, приложив к нему сверху палец, а затем включив и выключив вентилятор. Если в реле произойдёт щелчок – значит, скорее всего, оно работает правильно.
  • Проверьте наличие питания на клеммах самого вентилятора: напряжение на клеммах после включения вентилятора должно составлять +12 В. Для проверки переключите мультиметр в режим измерения напряжения и убедитесь в том, что разница напряжения между его клеммами равна 12 вольтам. Если напряжение на клеммах отсутствует – возможно, имеется повреждение проводки. Устранение данной неисправности лучше всего поручить автоэлектрику из сертифицированного центра техобслуживания автомобилей. Если же на клеммах вентилятора напряжение присутствует – возможно, неисправен сам вентилятор.

Если вентилятор работает на одних скоростях, но при этом не работает на других скоростях, это говорит о том, что резистор неисправен и требует замены:

  • Найдите резистор и отключите его от электрической цепи. Узнать о том, где именно размещается резистор, можно, заглянув в руководство по ремонту автомобилей интересующей вас марки и модели. Очень часто резисторы устанавливаются рядом с двигателем вентилятора, за приборной панелью или чуть ниже её, в районе пространства для ног пассажира и т.д.
  • Очень часто бывает так, что, отсоединив резистор и внимательно осмотрев его, по внешнему виду можно безошибочно установить, что он перегорел. Перегоревший резистор необходимо заменить на аналогичный новый от производителя вашего автомобиля.
  • Если внешне резистор выглядит нормально, необходимо измерить сопротивление каждого отдельного резистора в блоке. Все резисторы подключены к одной общей точке. Переключите мультиметр в режим измерения сопротивления, подключите один его щуп к общей точке, а другой щуп используйте для измерения сопротивлений в других точках. Если в каком-либо месте мультиметр показывает разрыв цепи (бесконечное сопротивление), то резистор вентилятора необходимо заменить.

Предупреждение: в процессе нормальной работы резистор вентилятора сильно нагревается, поэтому необходимо соблюдать осторожность, дабы избежать ожогов и других травм.

Электрическая цепь и закон Ома

Электрическая цепь является основой любого, радиотехнического устройства, в том числе и тех усилителей низкой частоты и приемников, конструировать которые ты собираешься. А пока разберись в Простейшей электрической цепи и ее законах, в расчетах некоторых ее элементов.

Итак, простейшая электрическая цепь (рис. -5). Ее можно составить из источника постоянного тока (GB), его нагрузки (R), то есть потребителя тока, выключателя (S) и соединительных проводников.

Источником тока может быть батарея 3336Л, потребителем — лампочка накаливания, рассчитанная на напряжение 3,5 В и ток 0,26 А (или резистор — радиодеталь, обладающая определен-хным сопротивлением), выключателем — тумблер или звонковая кнопка, соединительными проводниками — отрезки изолированного провода. Составь такую цепь, разложив ее элементы прямо на столе.

Она должна напоминать тебе цепь электрического фонаря. Все точки соединения желательно пропаять, так как только пайка обеспечивает надежный электрический контакт. Если батарея свежая (новая), нить накала лампочки исправна, все соединения надежны, то при замыкании контактов выключателя S в цепи потечет ток и лампочка станет ярко светиться. Проверь, так ли это.

Из подобных электрических цепей, только с другими элементами, будут слагаться все твои будущие радиотехнические устройства.

Запомни: ток во всей внешней части цепи течет от положительного к отрицательному полюсу батареи.

При последовательном соединении ток во всей цепи и в каждом из ее участков одинаков. Проверить это ты можешь с помощью амперметра постоянного тока. Включи его, например, в разрыв цепи между положительным полюсом батареи и лампочкой.

На схеме, показанной на рис. 5, эта точка включения амперметра обозначена крестом. Затем амперметр включи между выключателем и отрицательным полюсом батареи. Всюду, в какой бы точке цепи ты ни включал измерительный прибор, его стрелка будет фиксировать одно и то же значение тока — около 0,2 А. По мере разрядки батареи ток в цепи уменьшается, а свет лампочки тускнеет.

Теперь проведи такой опыт. Разомкни цепь выключателем. Подключи к батарее вольтметр PU (рис. 6), чтобы измерить напряжение на ней, а затем, не отключая вольтметра от батареи, вновь замкни цепь. Есть разница в показаниях вольтметра?

После замыкания цепи вольтметр должен показывать несколько меньшее напряжение: он показывает напряжение, развиваемое батареей на концах внешней цепи, которое всегда меньше «холостого» напряжения батареи. Часть же напряжения падает (гаснет, теряется) на ее внутреннем сопротивлении. По мере разрядки батареи ее внутреннее сопротивление и падение напряжения на нем увеличиваются.

Следующий опыт. Включи последовательно в цепь еще одну такую же «лампочку накаливания (рис. 7). Как горят лампочки? Вполнакала. Так и должно быть. Почему?

Если не учитывать сопротивления соединительных проводников и контактов выключателя, которые малы по сравнению с сопротивлением нитей накала лампочек, сопротивление внешнего участка цепи увеличится примерно вдвое.

Теперь напряжение батареи оказывается приложенным к нитям накала двух лампочек. На каждую из них приходится вдвое меньшее напряжение, чем ранее на одну. Соответственно уменьшились ток, текущий через лампочки, и накал их нитей.

В замкнутой электрической цепи соотношение между действующим в ней напряжением, силой тока, развиваемой этим напряжением, и сопротивлением цепи определяется законом Ома: ток I прямо пропорционален напряжению U и обратно пропорционален сопротивлению R. Математически этот закон электрической цепи выглядит так:

I = U/R или U =I*R или R = U/I.

Учти: ток I, напряжение U и сопротивление R в формулах этого закона должны выражаться в основных электрических величинах — амперах (А), вольтах (В) и омах (Ом).

Этот закон справедлив и для участка цепи, например для лампочки накаливания или резистора, включенных в замкнутую цепь. В этом ты можешь убедиться сейчас же, составив такую же цепь, как та, схема которой изображена на рис. 8.

Если напряжение батареи (35=4,5 В, а сопротивление резистора R = 10 Ом, то амперметр РА2 будет показывать ток, равный 0,45 А (450 мА), а вольтметр PU1 — около 4,5 В. В данном случае все напряжение батареи через амперметр, внутреннее сопротивление которого мало, приложено к резистору R, поэтому на нем падает почти все напряжение источника тока.

Замени резистор другим резистором с номинальным (обозначенным на его корпусе) сопротивлением 20. ..30 Ом. Вольтметр, подключенный к резистору, должен показывать то же напряжение. А амперметр? Амперметр покажет значение тока меньшее, чем в предыдущем случае.

Если, например, сопротивление резистора 30 Ом, то амперметр покажет ток 0,15 А (150 мА). Впрочем, зная сопротивление резистора и падение напряжения на нем, значение тока в цепи ты можешь узнать, не глядя на стрелку амперметра.

Для этого надо лишь разделить показание вольтметра (в вольтах) на сопротивление резистора (в омах), то есть решить задачу, пользуясь формулой закона Ома:

I= U/R.

Приемник или усилитель — это не просто электрическая цепь, а взаимосвязанные цепи, где одна цепь управляет другой, электрическая энергия из одной цепи передается в другую. Наглядной иллюстрацией этого может быть, например, такой опыт (рис. 9).

Подключи к батарее 3336Л проволочный переменный резистор сопротивлением 10...15 Ом, а между одним из его крайних выводов и движком (роль такого резистора может выполнить небольшая часть спирали электроплитки) включи ту же лампочку накаливания. Движок резистора поставь в среднее положение относительно крайних выводов.

Как горит лампочка? Вполнакала. Передвинь движок к крайнему нижнему (по схеме) выводу. Как теперь? Совсем не горит. А если движок будет вр крайнем верхнем (опять-таки по схеме) положении? Лампочка станет гореть полным накалом. Как видишь, с помощью переменного резистора можно плавно уменьшать и увеличивать накал электролампочки.

В этом опыте две взаимосвязанные цепи. Первую цепь образуют батарея GB и резистор R, вторую — лампочка Я и та часть резистора между его нижним (по схеме) выводом и движком, к которому лампочка подключена.

На всем резисторе падает все напряжение батареи. А та часть этого напряжения, которая приходится на нижний участок резистора, через движок подается на нить накала лампочки. И чем больший участок резистора вводится во вторую цепь, тем больше напряжение на нити накала лампочки, тем ярче она светится.

Переменный резистор, используемый таким ббразом, выполняет роль делителя напряжения батареи, или, как еще говорят, потенциометра. В Данном случае он делит напряжение батареи на две части и одну ее часть, которую можно регулировать, передает в управляемую им вторую цепь.

Забегая вперед, скажем, что принципиально именно так происходит регулирование громкости в приемниках и усилителях низкой частоты.

С помощью делителя напряжения ту же лампочку можно питать от батареи, напряжение которой значительно больше того напряжения, на которое рассчитана ее нить накала.

Роль делителя могут выполнять также два постоянных резистора, как показано на схеме рис. 10. Здесь сопротивление резистора R2 должно быть таким, чтобы на этом участке делителя падало напряжение, соответствующее номинальному напряжению лампочки Н.

В том случае, если напряжение батареи вдвое больше напряжения, которое надо подвести к лампочке, сопротивления резисторов делителя R1R2 должны быть примерно одинаковыми.

Подобные делители напряжения ты можешь увидеть практически в любом радиотехническом устройстве. Они будут непременными элементами и твоих конструкций.

Есть, однако, другой способ питания той же лампочки от батареи большего напряжения — путем включения в цепь гасящего резистора, то есть резистора, который будет гасить некоторую часть напряжения источника питания.

Соедини последовательно две батареи 3336Л — получится батарея напряжением 9 В. Подключи к ней ту же лампочку (3,5 В X 0,26 А), но так, как показано на схеме рис. 11, — через резистор RГас сопротивлением 20...25 Ом, рассчитанный на мощность рассеяния не менее 1 Вт. Резистор такого сопротивления можно составить из двух резисторов мощностью по 0.5 Вт, то есть резисторов типа МЛТ-0,5 с номиналами 39...51 Ом, соединив их параллельно. Лампочка, как видишь, светится нормально, только, возможно, резистор немного греется.

В этом опыте резистор и нить накала лампочки тоже, по существу, образуют делитель напряжения. На, нити накала падает напряжение (около 3,5 В), соответствующее ее сопротивлению (около 13 Ом), поэтому она светится. Остальное напряжение батареи падает на резисторе. Резистор, таким образом, гасит (поглощает) избыточное напряжение батареи, поэтому его обычно и называют гасящим.

С другой точки зрения, резистор ограничивает ток в цепи, а значит, и ток, текущий через нить накала лампочки. Поэтому его можно также называть ограничительным. Задача же его одна - создать для лампочки условия, при которых бы ее нить накала нормально светилась и не перегорала.

Сопротивление гасящего (ограничительного) резистора рассчитывают, исходя из того избыточного напряжения, которое им надо погасить, и тока, необходимого для питания полезной нагрузки.

В проведенном опыте полезной нагрузкой была Лампочка, нить накала которой рассчитана на напряжение 3,5 В и ток 0,26 А. А так как напряжение батареи 9 В, значит, резистор, являющийся участком цепи, должен гасить напряжение 5,5 В при токе 0,26 А. . .

Каково должно быть сопротивление этого резистора?

По закону Ома — около 20 Ом (R = U/I = 5,5в/0,26 A =20 Ом). При напряжении батареи 9 В резистор такого сопротивления не пропустит через себя к нагрузке ток более 0,26 А.

А какова должна быть мощность рассеяния этого резистора? Подсчитай ее по такой, возможно, уже знакомой тебе формуле: Р=UI. В этой формуле U — напряжение в вольтах, которое резистор должен погасить, а I - ток в амперах, который должен быть в нагрузке. Следовательно, для нашего примера мощность, выраженная в ваттах (Вт), рассеиваемая гасящим резистором, составляет: Р = 5,5-0,26 =1,43 Вт. Значит, резистор должен быть рассчитан на мощность рассеяния не менее 1,5 Вт,

Это может быть, например, резистор типа МЛТ-2,0 или проволочный. Если резистор будет на меньшую мощность рассеяния, например МЛТ-1,0 или МЛТ-0,5, то он обязательно будет греться, что, возможно, и было в твоем опыте, и даже может сгореть.

Гасящие резисторы будут весьма многочисленными элементами электрических; цепей твоих будущих кон-струкций.

Тебе придется также рассчитывать и мощности, потребляемые конструкциями от источников питания. Это для того, например, чтобы знать, на какой срок работы приемника или усилителя хватит электрической емкости питающей его батареи. Мощность, потребляемую от источника тока, узнают умножением напряжения на концах цепи на ток в цепи. Так, например, мощность, потребляемая лампочкой накаливания, используемой тобой для опытов, составляет около 1 Вт (Р= UI=3,5*0,26= 0,91 Вт).

Электрическая емкость батареи 3336Л равна 0,5 А-ч (ампер-час). Раздели эту емкость на мощность, потребляемую лампочкой, и ты узнаешь, на какое время (в часах) энергии батареи хватит на питание лампочки. Да, всего полчаса. А если батарея уже частично разряжена, то и того меньше.

Забегая вперед, открой страницу 102. Там на рис. 76 изображена принципиальная схема трехкаскадного усилителя низкой частоты. Усилитель можно питать от двух батарей 3336Л, соединенных последовательно. Средний ток, потребляемый от батареи транзисторами двухтактного выходного каскада, являющегося усилителем мощности, составляет 20...25 мА, токи двух других транзисторов — -по 1...1,5 мА. Подсчитай, сколько времени будет работать усилитель от такой батареи.

В заключение — небольшая консультация, имеющая прямое отношение к теме этого практикума. Дело в том, что на принципиальных электрических схемах и в объяснениях работы радиоаппаратуры номинальные сопротивления резисторов принято обозначать в омах (например, (R1 220), килоомах (R5 5,1 к), мегаомах (R4 1М; R7 1,5М).

В то же время на малогабаритных резисторах, выпускаемых нашей промышленностью, их номинальные сопротивления обозначены по другой условной системе: единицу сопротивления Ом обозначают буквой Е, килоом — К, мегаом — М. Сопротивления резисторов от 100 до 910 Ом выражают в долях килоома, а сопротивления от 100 кОм до 990 кОм — в дрлях мегаома.

Если сопротивление резистора выражают целым числом, то буквенное обозначение единицы измерения ставят после этого числа, например: 27Е (27 Ом), 51К (51 кОм), 1М (1 МОм). Если сопротивление резистора выражают десятичной дробью меньше единицы, то буквенное обозначение единицы измерения располагают перед числом, например: К51 (510 Ом), М47 (470 кОм).

Выражая сопротивление резистора целым числом с десятичной дробью, целое число ставят перед буквой, а десятичную дробь — за буквой, символизирующей единицу измерения. Например: 5Е1 (5,1 Ом), 4К7 (4,7 кОм), 1М5(1,5МОм).

Литература:  Борисов В. Г. Практикум начинающего радиолюбителя.2-е изд., перераб. и доп. 1984.

Экскурсия в электротехнику - закон Ома

Из 6-го издания "Юнный радиолюбитель" В.Г.Борисова.

На рис.1 показана схема знакомой тебе простейшей электрической цепи. Эта замкнутая цепь состоит из трех элементов: источника напряжения батареи GB, потребителя тока нагрузки R, которой может быть, например, нить накала электрической лампы или резистор, и проводников, соединяющих источник напряжения с нагрузкой. Между прочим, если эту цепь дополнить выключателем, то получится полная схема карманного электрического фонаря.

Нагрузка R, обладающая определенным сопротивлением, является участком цепи. Значение тока на этом участке цепи зависит от действующего на нем напряжения и его сопротивления: чем больше напряжение и меньше сопротивление , тем большим ток будет идти по участку цепи. Эта зависимость тока от напряжения и сопротивления выражается следующей формулой:

I = U/R

где I ток, выраженный в амперах, А; U напряжение в вольтах, В; R сопротивление в омах, Ом. Читается это математическое выражение так: ток в участке цепи прямо пропорционален напряжению на нем и обратно пропорционален его сопротивлению. Это основной закон электротехники, именуемый законом Ома (по фамилии Г. Ома), для участка электрической цепи. Закон Ома можно записать еще так:

U = IR или R = U/I.

Используя закон Ома, можно по двум известным электрическим величинам узнать неизвестную третью. Вот несколько примеров практического применения закона Ома.

Первый пример. На участке цепи, обладающем сопротивлением 5 Ом, действует напряжение 25 В. Надо узнать значение тока на этом участке цепи.

Решение: I = U/R = 25/5 = 5 А.

Второй пример. На участке цепи действует напряжение 12 В, создавая в нем ток, равный 20 мА. Каково сопротивление этого участка цепи?

Прежде всего ток 20 мА нужно выразить в амперах. Это будет 0,02 А. Тогда R = U/I = 12/0,02 = 600 Ом.

Третий пример. Через участок цепи сопротивлением 10 кОм течет ток 20 мА. Каково напряжение, действующее на этом участке цепи?

Здесь, как и в предыдущем примере, ток должен быть выражен в амперах (20 мА = 0,02 А) , а сопротивление в омах (10 кОм = 10000 Ом). Следовательно, U = IR = 0,02 • 10 000 = 200 В.

На цоколе лампы накаливания плоского карманного фонаря выштамповано: 0,28 А и 3,5 В. О чем говорят эти сведения? О том, что лампочка будет нормально светиться при токе 0,28 А, который обусловливается напряжением 3,5 В. Пользуясь законом Ома, нетрудно подсчитать, что накаленная нить лампочки имеет сопротивление R = = U/I = 3,5/0,28 = 12,5 Ом.

Это, подчеркиваю, сопротивление накаленной нити лампочки. А сопротивление остывшей нити значительно меньше.

Закон Ома справедлив не только для участка, но и для всей электрической цепи. В этом случае в значение R подставляется суммарное сопротивление всех элементов цепи, в том числе и внутреннее сопротивление источника тока. Однако при простейших расчетах цепей обычно пренебрегают сопротивлением соединительных проводников и внутренним сопротивлением источника тока. В связи с этим приведу еще один при мер. Напряжение электроосветительной сети 220 В. Какой ток потечет в цепи, если сопротивление нагрузки равно 1000 Ом? Решение: I = U/R = 220/1000 = 0,22 А. Примерно такой ток потребляет электрический паяльник.

Всеми этими формулами, вытекающими из закона Ома, можно пользоваться и для расчета цепей переменного тока, но при условии, если в цепях нет катушек индуктивности и конденсаторов.

Теперь рассмотрим такой вопрос: как влияет на ток резистор, включаемый в цепь последовательно с нагрузкой или параллельно ей?

Разберем такой пример. У нас имеется лампочка от круглого электрического, фонаря, рассчитанная на напряжение 2,5 В и ток 0,075 А. Можно ли питать эту лампочку от батареи 3336Л, начальное напряжение которой 4,5 В? Нетрудно подсчитать, что накаленная нить этой лампочки имеет сопротивление немногим больше 30 Ом. Если же питать ее от свежей батареи 3336Л, то через нить накала лампочки, по закону Ома, пойдет ток, почти вдвое превышающий тот ток, на который она рассчитана. Такой перегрузки нить не выдержит, она перекалится и разрушится. Но эту лампочку все же можно питать от батареи 336Л, если последовательно в цепь включить добавочный резистор сопротивлением 25 Ом, как это показано на рис. 2 .

В этом случае общее сопротивление внешней цепи будет равно примерно 55 Ом, т.е. 30 Ом сопротивление нити лампочки Н плюс 25 Ом сопротивление добавочного резистора R. В цепи, следовательно, потечет ток, равный примерно 0,08 А, т.е. почти такой же, на который рассчитана нить накала лампочки. Эту лампочку можно питать от батареи и с более высоким напряжением и даже от электроосветительной сети, если подобрать резистор соответствующего сопротивления.

В этом примере добавочный резистор ограничивает ток в цепи до нужного нам значения. Чем больше будет его сопротивление, тем меньше будет и ток в цепи. В данном случае в цепь было включено последовательно два сопротивления: сопротивление нити лампочки и сопротивление резистора. А при последовательном соединении сопротивлений ток одинаков во всех точках цепи. Можно включать амперметр в любую точку цепи, и всюду он будет показывать одно значение. Это явление можно сравнить с потоком воды в реке. Русло реки на различных участках может быть широким или узким, глубоким или мелким. Однако за определенный промежуток времени через поперечное сечение любого участка русла реки всегда проходит одинаковое количество воды.

Добавочный резистор, включаемый в цепь последовательно с нагрузкой (как, например, на рис. 2), можно рассматривать как резистор, гасящий часть напряжения, действующего в цепи. Напряжение, которое гасится добавочным резистором или, как говорят, падает на нем, будет тем большим, чем больше сопротивление этого резистора. Зная ток и сопротивление добавочного резистора, падение напряжения на нем легко подсчитать по знакомой тебе формуле U = IR. Здесь U падение напряжения, В; I ток в цепи, A; R сопротивление добавочного резистора, Ом.

Применительно к нашему примеру резистор R (рис. 2) погасил избыток напряжения: U = IR = 0,08 • 25 = 2 В.

Остальное напряжение батареи, равное приблизительно 2,5 В, падало на нити лампочки.

Необходимое сопротивление резистора можно найти по другой знакомой тебе формуле R= U/I, где R искомое сопротивление добавочного резистора, Ом; U напряжение, которое необходимо погасить, В; I ток в цепи, А. Для нашего примера (рис. 2) сопротивление добавочного резистора равно: R = = U/I = 2/0,075 = 27 Ом. Изменяя сопротивление, можно уменьшать или увеличивать напряжение, которое падает на добавочном резисторе, и таким образом регулировать ток в цепи.

Но добавочный резистор R в такой цепи может быть переменным (рис. 3), т. е. резистором, сопротивление которого можно изменять . В этом случае с помощью движка резистора можно плавно изменять напряжение, подводимое к нагрузке Н, а значит, плавно регулировать ток, протекающий через эту нагрузку. Включенный таким образом переменный резистор называют реостатом. С помощью реостатов регулируют токи в цепях приемников и усилителей. Во многих кинотеатрах реостаты используют для плавного гашения света в зрительном зале.

Есть, однако, и другой способ подключения нагрузки к источнику тока с избыточным напряжением тоже с помощью переменного резистора, но включенного потенциометром, т.е. делителем напряжения, как показано на рис. 4.

Здесь R1 резистор, включенный потенциометром, a R2 нагрузка, которой может быть та же лампочка накаливания или какой то другой прибор. На резисторе R1 происходит падение напряжения источника тока, которое частично или полностью может быть подано к нагрузке R2. Когда движок резистора находится в крайнем нижнем положении, к нагрузке напряжение вообще не подается (если это лампочка, она гореть не будет). По мере перемещения движка резистора вверх мы будем подавать все большее напряжение к нагрузке R2 (если это лампочка, ее нить будет накаливаться). Когда же движок резистора R1 окажется в крайнем верхнем положении, к нагрузке R2 будет подано все напряжение источника тока (если R2 лампочка карманного фонаря, а напряжение источника тока большое, нить лампочки перегорит). Можно опытным путем найти такое положение движка переменного резистора, при котором к нагрузке будет подано необходимое ей напряжение.

Переменные резисторы, включаемые потенциометрами, широко используют для регулирования громкости в приемниках и усилителях .

Резистор может быть непосредственно подключен параллельно нагрузке. В таком случае ток на этом участке цепи разветвляется и идет двумя параллельными путями: через добавочный резистор и основную нагрузку. Наибольший ток будет в ветви с наименьшим сопротивлением. Сумма же токов обеих ветвей будет равна току, расходуемому на питание внешней цепи.

К параллельному соединению прибегают в тех случаях, когда надо ограничить ток не во всей цепи, как при последовательном включении добавочного резистора, а только в каком то участке ее. Добавочные резисторы подключают, например, параллельно миллиамперметрам, чтобы ими можно было измерять большие токи. Такие резисторы называют шунтирующими или шунтами. Слово шунт означает ответвление.

Смотрите так же другие статьи


Ардуино для начинающих. Урок 7. Основы схемотехники

В этом уроке мы поговорим об основах схемотехники, применительно к Arduino. И начнем, конечно же, с закона Ома, так как это основа всей схемотехники. Так же в этом уроке мы поговорим о сопротивлении, стягивающих и подтягивающих резисторах, расчете силы тока и напряжения.

В этом уроке используется:

Большая макетная плата на 1600 точек с 4 шинами питания:Купить
Набор резисторов из 100 штук на все случаи:Купить
Набор светодиодов из 100 штук:Купить
5 штук кнопок в удобной форме:Купить
Соединительные провода 120 штук:Купить
Потенциометры с колпачками 5 штук:Купить

Закон Ома

Закон Ома гласит следующее: V = IR. V — это напряжение (измеряется в вольтах). I — это сила тока (измеряется в амперах). R — это сопротивление (измеряется в омах). Определение вы можете почитать на википедии.

В прошлых уроках мы подключали светодиод через резистор. Давайте разберемся зачем нужен этот резистор и как рассчитать необходимый номинал. Дело в том что пин Arduino Uno выдает 5 В, а светодиоду нужно всего 3 В. Если резистор не ставить то светодиод будет потреблять гораздо больше тока чем ему необходимо. Это приведет к более быстрой разрядке аккумулятора (если ваша ардуино питается от него), к неправильному цвету свечения (если светодиод цветной) и к быстрому перегоранию светодиода. Для того что бы рассчитать номинал резистора надо знать напряжение и силу тока необходимую для конкретного светодиода. Светодиоды бывают разные, но с ардуино используются светодиоды потребляющие 20 мА и работающие от 2 В. Эти параметры можно посмотреть на сайте производителя или узнать у продавца.

Теперь нам надо просто подставить эти данные в формулу и вычислить сопротивление: R = V / I = 3 В / 20 мА = 150 Ом. Вот и все. Теперь мы знаем какой резистор необходим для подключения светодиода к плате Ардуино.

Подтягивающее и стягивающее сопротивление

В одном из прошлых уроков при подключении кнопки к ардуино, мы использовали стягивающий резистор. Сейчас самое время разобраться зачем он там нужен.

подключение кнопки к ардуино

Мы использовали резистор номиналом 10 кОм, который стягивал вход ардуино с землей. Так мы избавились от электрического шума, который мог давать помехи и мешать точно отслеживать нажатие кнопки. Для стягивания необходимо использовать резистор большого номинала. Можно взять и 1 кОм, но рекомендуется использовать больше.

Подтягивающее сопротивление мы пока не использовали в уроках. Оно работает по такому же принципу как и стягивающее, но подключается к линии 5 В. Подключенная таким образом кнопка по умолчанию будет отдавать сигнал HIGH.

Как работают резисторы? Что внутри резистора?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 17 сентября 2020 г.

Когда вы впервые узнаете об электричестве, вы обнаружите, что материалы делятся на две основные категории, называемые проводниками и изоляторы. Проводники (например, металлы) пропускают электричество через их; изоляторы (например, пластмассы и дерево), как правило, этого не делают. Но Нет ничего проще, не так ли? Любое вещество будет вести электричество, если на него подать достаточно большое напряжение: даже воздух, который обычно является изолятором, внезапно становится проводником, когда в облаках накапливается мощное напряжение - вот что делает молния.Вместо того, чтобы говорить о проводниках и изоляторах, это часто яснее говорить о сопротивлении: легкость, с которой что-нибудь позволит электричеству течь через него. У проводника низкое сопротивление, в то время как изолятор имеет гораздо более высокое сопротивление. Устройства под названием резисторы позволяют вводить точно контролируемые величины сопротивления в электрические цепи. Давайте подробнее рассмотрим, что они из себя представляют и как они работают!

Фото: четыре типичных резистора, расположенных бок о бок в электронной схеме.Резистор работает, преобразуя электрическую энергию в тепло, которое рассеивается в воздухе.

Что такое сопротивление?

Электричество течет через материал, переносимый электронами, крошечные заряженные частицы внутри атомов. В широком смысле говоря, материалы, которые хорошо проводят электричество, - это те, которые позволяют электронам свободно течь. через них. В металлах, например, атомы заперты в прочная кристаллическая структура (немного похожа на металлическую подъемную раму в детская площадка). Хотя большинство электронов внутри этих атомов зафиксированные на месте, некоторые из них могут проходить сквозь конструкцию, унося с собой электричество.Поэтому металлы - хорошие проводники: металл относительно небольшое сопротивление протекающим через него электронам.

Анимация: Электроны должны проходить через материал, чтобы переносить через него электричество. Чем тяжелее электронам течь, тем больше сопротивление. Металлы обычно имеют низкое сопротивление потому что электроны могут легко проходить через них.

Пластмассы совсем другие. Хотя часто они твердые, у них нет того же кристаллическая структура.Их молекулы (которые обычно очень длинные повторяющиеся цепи, называемые полимерами), связаны между собой в такие способ, которым электроны внутри атомов полностью заняты. Там Короче говоря, нет свободных электронов, которые могут перемещаться в пластмассах. проводить электрический ток. Пластик - хорошие изоляторы: ставят до высокого сопротивления протекающим через них электронам.

Это все немного расплывчато для такого предмета, как электроника, которая требует точного контроля электрических токов. Вот почему мы определяем сопротивление, точнее, напряжение в вольтах, необходимое для через цепь протекает ток 1 ампер.Если требуется 500 вольт для сделать расход 1 ампер, сопротивление 500 Ом (написано 500 Ом). Ты можешь см. это соотношение, записанное в виде математического уравнения:

V = I × R

Это известно как закон Ома для немецкого языка. физик Георг Симон Ом (1789–1854).

Фото: Используя мультиметр, подобный этому, вы можете автоматически определить сопротивление электронного компонента; измеритель пропускает через компонент известный ток, измеряет напряжение на нем и использует закон Ома для расчета сопротивления.Хотя мультиметры достаточно точны, вы должны помнить, что провода и щупы также имеют сопротивление, которое внесет ошибку в ваши измерения (чем меньше сопротивление, которое вы измеряете, тем больше вероятная ошибка). Здесь я измеряю сопротивление громкоговорителя в телефоне, которое, как вы можете видеть на цифровом дисплее, составляет 36,4 Ом. Вставка: переключатель на мультиметре позволяет мне измерять различные сопротивления (200 Ом, 2000 Ом, 20K = 20000 Ом, 200K = 200000 Ом и 20M = 20 миллионов Ом).

Сопротивление бесполезно?

Сколько раз вы слышали такое в фильмах о плохих парнях? Это часто верно и в науке. Если материал имеет высокое сопротивление, он означает, что электричеству будет сложно пройти через него. Чем больше электричеству приходится бороться, тем больше энергии потрачено впустую. Это звучит вроде плохая идея, но иногда сопротивление далеко не «бесполезно» и на самом деле очень полезно.

Фото: Нить накаливания внутри старой лампочки. Это очень тонкий провод с умеренным сопротивлением.Он нагревается, поэтому ярко светится и излучает свет.

В лампочке старого образца, например, электричество проходит через очень тонкий кусок проволоки. называется нитью. Провод такой тонкий, что электричество действительно нужно бороться, чтобы пройти через это. Это делает провод чрезвычайно горячий - настолько сильно, что даже излучает свет. Без сопротивление, такие лампочки не работают. Конечно недостаток в том, что приходится тратить огромное количество энергии на нагрев нить.Такие старые лампочки зажигают свет, тепло, поэтому их называют лампами накаливания; Новые энергоэффективные лампочки излучают свет, не выделяя много тепла, благодаря совершенно иному процессу флуоресценции.

Тепло, которое выделяют нити, не всегда тратится впустую. В таких приборах, как электрические чайники, электрические радиаторы, электрические души, кофеварки и тостеры, есть более крупные и прочные версии волокон, называемые нагревательные элементы. Когда через них протекает электрический ток, они получают достаточно горячей, чтобы вскипятить воду или приготовить хлеб.В нагревательных элементах, по крайней мере, сопротивление далеко не бесполезно.

Сопротивление также полезно в таких вещах, как транзисторные радиоприемники и телевизор. наборы. Предположим, вы хотите уменьшить громкость на телевизоре. Ваш ход ручка громкости, и звук становится тише, но как это происходит? Регулятор громкости на самом деле является частью электронного компонента, называемого переменный резистор. Если вы уменьшите громкость, вы на самом деле повышение сопротивления в электрической цепи, которая приводит в движение громкоговоритель телевизора. Когда вы включаете сопротивление, электрический ток, протекающий по цепи, уменьшается.С меньшим током, меньше энергии для питания громкоговорителя, поэтому он звучит намного тише.

Фотография: «Переменный резистор» - это очень общее название компонента, сопротивление которого может изменяться в зависимости от перемещение диска, рычага или какого-либо элемента управления. Более конкретные типы переменных резисторов включают потенциометры (небольшие электронные компоненты с тремя выводами) и реостаты (обычно намного больше и сделанные из нескольких витков спирального провода со скользящим контактом, который перемещается по катушкам, чтобы «отвести» некоторую часть сопротивления). .Фотографии: 1) Маленький переменный резистор, действующий как регулятор громкости в транзисторном радиоприемнике. 2) Два больших реостата от электростанции. Ты можешь увидеть регуляторы набора, которые "отталкивают" большее или меньшее сопротивление. Фото Джека Баучера из журнала Historic American Engineering Record любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Как работают резисторы

Люди, занимающиеся изготовлением электрических или электронных цепей для особых рабочие места часто нуждаются в точном сопротивлении. Они могут сделайте это, добавив крошечные компоненты, называемые резисторами.Резистор - это небольшой пакет сопротивления: подключите его к цепи, и вы уменьшите ток на точную величину. Снаружи все резисторы выглядят более-менее то же самое. Как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице, резистор - это короткий червеобразный компонент с цветными полосами на сторона. Он имеет два соединения, по одному с каждой стороны, так что вы можете зацепить это в цепь.

Что происходит внутри резистора? Если вы сломаете одну открытую и соскоблите внешнее покрытие изоляционной краски, вы можете увидеть изолирующий керамический стержень, проходящий через середину, с медной проволокой, обернутой вокруг.Такой резистор называют проволочным. Количество витков меди регулирует сопротивление очень точно: чем больше витков меди, тем тоньше медь, тем выше сопротивление. В резисторах меньшего номинала предназначен для схем малой мощности, медная обмотка заменена на спиральный узор из углерода. Такие резисторы намного дешевле марки и называются карбон-пленкой. Как правило, резисторы с проволочной обмоткой более точны и стабильны при более высоких рабочих температурах.

Фото: внутри резистора с проволочной обмоткой.Разломите одну пополам, соскребите краску, и вы сможете отчетливо увидеть изолирующий керамический сердечник и проводящий медный провод, обернутый вокруг него.

Как размер резистора влияет на его сопротивление?

Предположим, вы пытаетесь протолкнуть воду по трубе. Различные виды трубок будут более или менее услужливыми, поэтому более толстая труба будет сопротивляться воде меньше, чем более тонкая и более короткая труба будет оказывать меньшее сопротивление, чем более длительное. Если вы заполните трубу, скажем, галькой или губкой, вода будет по-прежнему просачиваться через него, но гораздо медленнее.Другими словами, длина, площадь поперечного сечения (площадь вы смотрите в трубу, чтобы увидеть, что внутри), и все, что внутри трубы, влияет на ее сопротивление воде.

Электрические резисторы очень похожи - на них действуют те же три фактора. Если вы сделаете провод тоньше или длиннее, электронам будет труднее перемещаться по нему. И, как мы уже видели, электричеству труднее проходить через одни материалы (изоляторы), чем через другие (проводники). Хотя Георг Ом наиболее известен тем, что связывает напряжение, ток и сопротивление, он также исследовал взаимосвязь между сопротивлением и размером и типом материала, из которого изготовлен резистор.Это привело его к другому важному уравнению:

R = ρ × L / A

Проще говоря, сопротивление (R) материала увеличивается с увеличением его длины (поэтому более длинные провода обеспечивают большее сопротивление) и увеличивается с уменьшением его площади (более тонкие провода обеспечивают большее сопротивление). Сопротивление также связано с типом материала, из которого изготовлен резистор, и это обозначено в этом уравнении символом ρ, который называется удельным сопротивлением и измеряется в единицах Ом · м (омметры).У разных материалов очень разные удельные сопротивления: проводники имеют гораздо более низкое удельное сопротивление, чем изоляторы. При комнатной температуре алюминий имеет сопротивление около 2,8 x 10 −8 Ом · м, тогда как медь (лучший проводник) значительно ниже - 1,7 −8 Ом · м. Кремний (полупроводник) имеет удельное сопротивление около 1000 Ом · м, а стекло (хороший изолятор) измеряет около 10 12 Ом · м. Из этих цифр видно, насколько разные проводники и изоляторы обладают способностью переносить электричество: кремний примерно в 100 миллиардов раз хуже, чем медь, а стекло снова примерно в миллиард раз хуже!

Диаграмма: Хорошие проводники: сравнение удельного сопротивления 10 обычных металлов и сплавов с удельным сопротивлением серебра при комнатной температуре.Например, вы можете видеть, что нихром, сплав, используемый в нагревательных элементах, имеет примерно в 66 раз большее сопротивление, чем аналогичный кусок серебра. Данные из разных источников.

Сопротивление и температура

Сопротивление резистора непостоянно, даже если это определенный материал фиксированной длины и площади: оно постоянно увеличивается с до с повышением температуры. Почему? Чем горячее материал, тем сильнее его атомы или ионы качаются и тем труднее его выдерживать. электроны должны пробираться сквозь них, что приводит к более высокому электрическому сопротивлению.Говоря в широком смысле, удельное сопротивление большинства материалов линейно увеличивается с температурой (поэтому, если вы увеличите температура на 10 градусов, удельное сопротивление увеличивается на определенную величину, а если вы его увеличите еще на 10 градусов удельное сопротивление снова возрастает на ту же величину). Если вы охладите материал , вы снизите его удельное сопротивление, а если охладите его до чрезвычайно низкого температуры, иногда можно заставить сопротивление вообще исчезнуть, что является известным явлением. как сверхпроводимость.

Диаграмма: Сопротивление материала увеличивается с температурой. На этой диаграмме показано, как удельное сопротивление (основное сопротивление материала, независимо от его длины или площади) увеличивается почти линейно при повышении температуры от абсолютного нуля до примерно 600 К (327 ° C) для четырех обычных металлов. Построено с использованием исходных данных из "Удельное электрическое сопротивление выбранных элементов" П. Десаи и др., J. Phys. Chem. Ref. Data, Том 13, № 4, 1984 г. и «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра» Р.Matula, J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol 8, No. 4, 1979, любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий США. Открытые данные.

Как работают резисторы? Что внутри резистора?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 17 сентября 2020 г.

Когда вы впервые узнаете об электричестве, вы обнаружите, что материалы делятся на две основные категории, называемые проводниками и изоляторы. Проводники (например, металлы) пропускают электричество через их; изоляторы (например, пластмассы и дерево), как правило, этого не делают.Но Нет ничего проще, не так ли? Любое вещество будет вести электричество, если на него подать достаточно большое напряжение: даже воздух, который обычно является изолятором, внезапно становится проводником, когда в облаках накапливается мощное напряжение - вот что делает молния. Вместо того, чтобы говорить о проводниках и изоляторах, это часто яснее говорить о сопротивлении: легкость, с которой что-нибудь позволит электричеству течь через него. У проводника низкое сопротивление, в то время как изолятор имеет гораздо более высокое сопротивление.Устройства под названием резисторы позволяют вводить точно контролируемые величины сопротивления в электрические цепи. Давайте подробнее рассмотрим, что они из себя представляют и как они работают!

Фото: четыре типичных резистора, расположенных бок о бок в электронной схеме. Резистор работает, преобразуя электрическую энергию в тепло, которое рассеивается в воздухе.

Что такое сопротивление?

Электричество течет через материал, переносимый электронами, крошечные заряженные частицы внутри атомов.В широком смысле говоря, материалы, которые хорошо проводят электричество, - это те, которые позволяют электронам свободно течь. через них. В металлах, например, атомы заперты в прочная кристаллическая структура (немного похожа на металлическую подъемную раму в детская площадка). Хотя большинство электронов внутри этих атомов зафиксированные на месте, некоторые из них могут проходить сквозь конструкцию, унося с собой электричество. Поэтому металлы - хорошие проводники: металл относительно небольшое сопротивление протекающим через него электронам.

Анимация: Электроны должны проходить через материал, чтобы переносить через него электричество. Чем тяжелее электронам течь, тем больше сопротивление. Металлы обычно имеют низкое сопротивление потому что электроны могут легко проходить через них.

Пластмассы совсем другие. Хотя часто они твердые, у них нет того же кристаллическая структура. Их молекулы (которые обычно очень длинные повторяющиеся цепи, называемые полимерами), связаны между собой в такие способ, которым электроны внутри атомов полностью заняты.Там Короче говоря, нет свободных электронов, которые могут перемещаться в пластмассах. проводить электрический ток. Пластик - хорошие изоляторы: ставят до высокого сопротивления протекающим через них электронам.

Это все немного расплывчато для такого предмета, как электроника, которая требует точного контроля электрических токов. Вот почему мы определяем сопротивление, точнее, напряжение в вольтах, необходимое для через цепь протекает ток 1 ампер. Если требуется 500 вольт для сделать расход 1 ампер, сопротивление 500 Ом (написано 500 Ом).Ты можешь см. это соотношение, записанное в виде математического уравнения:

V = I × R

Это известно как закон Ома для немецкого языка. физик Георг Симон Ом (1789–1854).

Фото: Используя мультиметр, подобный этому, вы можете автоматически определить сопротивление электронного компонента; измеритель пропускает через компонент известный ток, измеряет напряжение на нем и использует закон Ома для расчета сопротивления. Хотя мультиметры достаточно точны, вы должны помнить, что провода и щупы также имеют сопротивление, которое внесет ошибку в ваши измерения (чем меньше сопротивление, которое вы измеряете, тем больше вероятная ошибка).Здесь я измеряю сопротивление громкоговорителя в телефоне, которое, как вы можете видеть на цифровом дисплее, составляет 36,4 Ом. Вставка: переключатель на мультиметре позволяет мне измерять различные сопротивления (200 Ом, 2000 Ом, 20K = 20000 Ом, 200K = 200000 Ом и 20M = 20 миллионов Ом).

Сопротивление бесполезно?

Сколько раз вы слышали такое в фильмах о плохих парнях? Это часто верно и в науке. Если материал имеет высокое сопротивление, он означает, что электричеству будет сложно пройти через него.Чем больше электричеству приходится бороться, тем больше энергии потрачено впустую. Это звучит вроде плохая идея, но иногда сопротивление далеко не «бесполезно» и на самом деле очень полезно.

Фото: Нить накаливания внутри старой лампочки. Это очень тонкий провод с умеренным сопротивлением. Он нагревается, поэтому ярко светится и излучает свет.

В лампочке старого образца, например, электричество проходит через очень тонкий кусок проволоки. называется нитью.Провод такой тонкий, что электричество действительно нужно бороться, чтобы пройти через это. Это делает провод чрезвычайно горячий - настолько сильно, что даже излучает свет. Без сопротивление, такие лампочки не работают. Конечно недостаток в том, что приходится тратить огромное количество энергии на нагрев нить. Такие старые лампочки зажигают свет, тепло, поэтому их называют лампами накаливания; Новые энергоэффективные лампочки излучают свет, не выделяя много тепла, благодаря совершенно иному процессу флуоресценции.

Тепло, которое выделяют нити, не всегда тратится впустую. В таких приборах, как электрические чайники, электрические радиаторы, электрические души, кофеварки и тостеры, есть более крупные и прочные версии волокон, называемые нагревательные элементы. Когда через них протекает электрический ток, они получают достаточно горячей, чтобы вскипятить воду или приготовить хлеб. В нагревательных элементах, по крайней мере, сопротивление далеко не бесполезно.

Сопротивление также полезно в таких вещах, как транзисторные радиоприемники и телевизор. наборы.Предположим, вы хотите уменьшить громкость на телевизоре. Ваш ход ручка громкости, и звук становится тише, но как это происходит? Регулятор громкости на самом деле является частью электронного компонента, называемого переменный резистор. Если вы уменьшите громкость, вы на самом деле повышение сопротивления в электрической цепи, которая приводит в движение громкоговоритель телевизора. Когда вы включаете сопротивление, электрический ток, протекающий по цепи, уменьшается. С меньшим током, меньше энергии для питания громкоговорителя, поэтому он звучит намного тише.

Фотография: «Переменный резистор» - это очень общее название компонента, сопротивление которого может изменяться в зависимости от перемещение диска, рычага или какого-либо элемента управления. Более конкретные типы переменных резисторов включают потенциометры (небольшие электронные компоненты с тремя выводами) и реостаты (обычно намного больше и сделанные из нескольких витков спирального провода со скользящим контактом, который перемещается по катушкам, чтобы «отвести» некоторую часть сопротивления). . Фотографии: 1) Маленький переменный резистор, действующий как регулятор громкости в транзисторном радиоприемнике.2) Два больших реостата от электростанции. Ты можешь увидеть регуляторы набора, которые "отталкивают" большее или меньшее сопротивление. Фото Джека Баучера из журнала Historic American Engineering Record любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Как работают резисторы

Люди, занимающиеся изготовлением электрических или электронных цепей для особых рабочие места часто нуждаются в точном сопротивлении. Они могут сделайте это, добавив крошечные компоненты, называемые резисторами. Резистор - это небольшой пакет сопротивления: подключите его к цепи, и вы уменьшите ток на точную величину.Снаружи все резисторы выглядят более-менее то же самое. Как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице, резистор - это короткий червеобразный компонент с цветными полосами на сторона. Он имеет два соединения, по одному с каждой стороны, так что вы можете зацепить это в цепь.

Что происходит внутри резистора? Если вы сломаете одну открытую и соскоблите внешнее покрытие изоляционной краски, вы можете увидеть изолирующий керамический стержень, проходящий через середину, с медной проволокой, обернутой вокруг.Такой резистор называют проволочным. Количество витков меди регулирует сопротивление очень точно: чем больше витков меди, тем тоньше медь, тем выше сопротивление. В резисторах меньшего номинала предназначен для схем малой мощности, медная обмотка заменена на спиральный узор из углерода. Такие резисторы намного дешевле марки и называются карбон-пленкой. Как правило, резисторы с проволочной обмоткой более точны и стабильны при более высоких рабочих температурах.

Фото: внутри резистора с проволочной обмоткой.Разломите одну пополам, соскребите краску, и вы сможете отчетливо увидеть изолирующий керамический сердечник и проводящий медный провод, обернутый вокруг него.

Как размер резистора влияет на его сопротивление?

Предположим, вы пытаетесь протолкнуть воду по трубе. Различные виды трубок будут более или менее услужливыми, поэтому более толстая труба будет сопротивляться воде меньше, чем более тонкая и более короткая труба будет оказывать меньшее сопротивление, чем более длительное. Если вы заполните трубу, скажем, галькой или губкой, вода будет по-прежнему просачиваться через него, но гораздо медленнее.Другими словами, длина, площадь поперечного сечения (площадь вы смотрите в трубу, чтобы увидеть, что внутри), и все, что внутри трубы, влияет на ее сопротивление воде.

Электрические резисторы очень похожи - на них действуют те же три фактора. Если вы сделаете провод тоньше или длиннее, электронам будет труднее перемещаться по нему. И, как мы уже видели, электричеству труднее проходить через одни материалы (изоляторы), чем через другие (проводники). Хотя Георг Ом наиболее известен тем, что связывает напряжение, ток и сопротивление, он также исследовал взаимосвязь между сопротивлением и размером и типом материала, из которого изготовлен резистор.Это привело его к другому важному уравнению:

R = ρ × L / A

Проще говоря, сопротивление (R) материала увеличивается с увеличением его длины (поэтому более длинные провода обеспечивают большее сопротивление) и увеличивается с уменьшением его площади (более тонкие провода обеспечивают большее сопротивление). Сопротивление также связано с типом материала, из которого изготовлен резистор, и это обозначено в этом уравнении символом ρ, который называется удельным сопротивлением и измеряется в единицах Ом · м (омметры).У разных материалов очень разные удельные сопротивления: проводники имеют гораздо более низкое удельное сопротивление, чем изоляторы. При комнатной температуре алюминий имеет сопротивление около 2,8 x 10 −8 Ом · м, тогда как медь (лучший проводник) значительно ниже - 1,7 −8 Ом · м. Кремний (полупроводник) имеет удельное сопротивление около 1000 Ом · м, а стекло (хороший изолятор) измеряет около 10 12 Ом · м. Из этих цифр видно, насколько разные проводники и изоляторы обладают способностью переносить электричество: кремний примерно в 100 миллиардов раз хуже, чем медь, а стекло снова примерно в миллиард раз хуже!

Диаграмма: Хорошие проводники: сравнение удельного сопротивления 10 обычных металлов и сплавов с удельным сопротивлением серебра при комнатной температуре.Например, вы можете видеть, что нихром, сплав, используемый в нагревательных элементах, имеет примерно в 66 раз большее сопротивление, чем аналогичный кусок серебра. Данные из разных источников.

Сопротивление и температура

Сопротивление резистора непостоянно, даже если это определенный материал фиксированной длины и площади: оно постоянно увеличивается с до с повышением температуры. Почему? Чем горячее материал, тем сильнее его атомы или ионы качаются и тем труднее его выдерживать. электроны должны пробираться сквозь них, что приводит к более высокому электрическому сопротивлению.Говоря в широком смысле, удельное сопротивление большинства материалов линейно увеличивается с температурой (поэтому, если вы увеличите температура на 10 градусов, удельное сопротивление увеличивается на определенную величину, а если вы его увеличите еще на 10 градусов удельное сопротивление снова возрастает на ту же величину). Если вы охладите материал , вы снизите его удельное сопротивление, а если охладите его до чрезвычайно низкого температуры, иногда можно заставить сопротивление вообще исчезнуть, что является известным явлением. как сверхпроводимость.

Диаграмма: Сопротивление материала увеличивается с температурой. На этой диаграмме показано, как удельное сопротивление (основное сопротивление материала, независимо от его длины или площади) увеличивается почти линейно при повышении температуры от абсолютного нуля до примерно 600 К (327 ° C) для четырех обычных металлов. Построено с использованием исходных данных из "Удельное электрическое сопротивление выбранных элементов" П. Десаи и др., J. Phys. Chem. Ref. Data, Том 13, № 4, 1984 г. и «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра» Р.Matula, J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol 8, No. 4, 1979, любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий США. Открытые данные.

Как работают резисторы? Что внутри резистора?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 17 сентября 2020 г.

Когда вы впервые узнаете об электричестве, вы обнаружите, что материалы делятся на две основные категории, называемые проводниками и изоляторы. Проводники (например, металлы) пропускают электричество через их; изоляторы (например, пластмассы и дерево), как правило, этого не делают.Но Нет ничего проще, не так ли? Любое вещество будет вести электричество, если на него подать достаточно большое напряжение: даже воздух, который обычно является изолятором, внезапно становится проводником, когда в облаках накапливается мощное напряжение - вот что делает молния. Вместо того, чтобы говорить о проводниках и изоляторах, это часто яснее говорить о сопротивлении: легкость, с которой что-нибудь позволит электричеству течь через него. У проводника низкое сопротивление, в то время как изолятор имеет гораздо более высокое сопротивление.Устройства под названием резисторы позволяют вводить точно контролируемые величины сопротивления в электрические цепи. Давайте подробнее рассмотрим, что они из себя представляют и как они работают!

Фото: четыре типичных резистора, расположенных бок о бок в электронной схеме. Резистор работает, преобразуя электрическую энергию в тепло, которое рассеивается в воздухе.

Что такое сопротивление?

Электричество течет через материал, переносимый электронами, крошечные заряженные частицы внутри атомов.В широком смысле говоря, материалы, которые хорошо проводят электричество, - это те, которые позволяют электронам свободно течь. через них. В металлах, например, атомы заперты в прочная кристаллическая структура (немного похожа на металлическую подъемную раму в детская площадка). Хотя большинство электронов внутри этих атомов зафиксированные на месте, некоторые из них могут проходить сквозь конструкцию, унося с собой электричество. Поэтому металлы - хорошие проводники: металл относительно небольшое сопротивление протекающим через него электронам.

Анимация: Электроны должны проходить через материал, чтобы переносить через него электричество. Чем тяжелее электронам течь, тем больше сопротивление. Металлы обычно имеют низкое сопротивление потому что электроны могут легко проходить через них.

Пластмассы совсем другие. Хотя часто они твердые, у них нет того же кристаллическая структура. Их молекулы (которые обычно очень длинные повторяющиеся цепи, называемые полимерами), связаны между собой в такие способ, которым электроны внутри атомов полностью заняты.Там Короче говоря, нет свободных электронов, которые могут перемещаться в пластмассах. проводить электрический ток. Пластик - хорошие изоляторы: ставят до высокого сопротивления протекающим через них электронам.

Это все немного расплывчато для такого предмета, как электроника, которая требует точного контроля электрических токов. Вот почему мы определяем сопротивление, точнее, напряжение в вольтах, необходимое для через цепь протекает ток 1 ампер. Если требуется 500 вольт для сделать расход 1 ампер, сопротивление 500 Ом (написано 500 Ом).Ты можешь см. это соотношение, записанное в виде математического уравнения:

V = I × R

Это известно как закон Ома для немецкого языка. физик Георг Симон Ом (1789–1854).

Фото: Используя мультиметр, подобный этому, вы можете автоматически определить сопротивление электронного компонента; измеритель пропускает через компонент известный ток, измеряет напряжение на нем и использует закон Ома для расчета сопротивления. Хотя мультиметры достаточно точны, вы должны помнить, что провода и щупы также имеют сопротивление, которое внесет ошибку в ваши измерения (чем меньше сопротивление, которое вы измеряете, тем больше вероятная ошибка).Здесь я измеряю сопротивление громкоговорителя в телефоне, которое, как вы можете видеть на цифровом дисплее, составляет 36,4 Ом. Вставка: переключатель на мультиметре позволяет мне измерять различные сопротивления (200 Ом, 2000 Ом, 20K = 20000 Ом, 200K = 200000 Ом и 20M = 20 миллионов Ом).

Сопротивление бесполезно?

Сколько раз вы слышали такое в фильмах о плохих парнях? Это часто верно и в науке. Если материал имеет высокое сопротивление, он означает, что электричеству будет сложно пройти через него.Чем больше электричеству приходится бороться, тем больше энергии потрачено впустую. Это звучит вроде плохая идея, но иногда сопротивление далеко не «бесполезно» и на самом деле очень полезно.

Фото: Нить накаливания внутри старой лампочки. Это очень тонкий провод с умеренным сопротивлением. Он нагревается, поэтому ярко светится и излучает свет.

В лампочке старого образца, например, электричество проходит через очень тонкий кусок проволоки. называется нитью.Провод такой тонкий, что электричество действительно нужно бороться, чтобы пройти через это. Это делает провод чрезвычайно горячий - настолько сильно, что даже излучает свет. Без сопротивление, такие лампочки не работают. Конечно недостаток в том, что приходится тратить огромное количество энергии на нагрев нить. Такие старые лампочки зажигают свет, тепло, поэтому их называют лампами накаливания; Новые энергоэффективные лампочки излучают свет, не выделяя много тепла, благодаря совершенно иному процессу флуоресценции.

Тепло, которое выделяют нити, не всегда тратится впустую. В таких приборах, как электрические чайники, электрические радиаторы, электрические души, кофеварки и тостеры, есть более крупные и прочные версии волокон, называемые нагревательные элементы. Когда через них протекает электрический ток, они получают достаточно горячей, чтобы вскипятить воду или приготовить хлеб. В нагревательных элементах, по крайней мере, сопротивление далеко не бесполезно.

Сопротивление также полезно в таких вещах, как транзисторные радиоприемники и телевизор. наборы.Предположим, вы хотите уменьшить громкость на телевизоре. Ваш ход ручка громкости, и звук становится тише, но как это происходит? Регулятор громкости на самом деле является частью электронного компонента, называемого переменный резистор. Если вы уменьшите громкость, вы на самом деле повышение сопротивления в электрической цепи, которая приводит в движение громкоговоритель телевизора. Когда вы включаете сопротивление, электрический ток, протекающий по цепи, уменьшается. С меньшим током, меньше энергии для питания громкоговорителя, поэтому он звучит намного тише.

Фотография: «Переменный резистор» - это очень общее название компонента, сопротивление которого может изменяться в зависимости от перемещение диска, рычага или какого-либо элемента управления. Более конкретные типы переменных резисторов включают потенциометры (небольшие электронные компоненты с тремя выводами) и реостаты (обычно намного больше и сделанные из нескольких витков спирального провода со скользящим контактом, который перемещается по катушкам, чтобы «отвести» некоторую часть сопротивления). . Фотографии: 1) Маленький переменный резистор, действующий как регулятор громкости в транзисторном радиоприемнике.2) Два больших реостата от электростанции. Ты можешь увидеть регуляторы набора, которые "отталкивают" большее или меньшее сопротивление. Фото Джека Баучера из журнала Historic American Engineering Record любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Как работают резисторы

Люди, занимающиеся изготовлением электрических или электронных цепей для особых рабочие места часто нуждаются в точном сопротивлении. Они могут сделайте это, добавив крошечные компоненты, называемые резисторами. Резистор - это небольшой пакет сопротивления: подключите его к цепи, и вы уменьшите ток на точную величину.Снаружи все резисторы выглядят более-менее то же самое. Как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице, резистор - это короткий червеобразный компонент с цветными полосами на сторона. Он имеет два соединения, по одному с каждой стороны, так что вы можете зацепить это в цепь.

Что происходит внутри резистора? Если вы сломаете одну открытую и соскоблите внешнее покрытие изоляционной краски, вы можете увидеть изолирующий керамический стержень, проходящий через середину, с медной проволокой, обернутой вокруг.Такой резистор называют проволочным. Количество витков меди регулирует сопротивление очень точно: чем больше витков меди, тем тоньше медь, тем выше сопротивление. В резисторах меньшего номинала предназначен для схем малой мощности, медная обмотка заменена на спиральный узор из углерода. Такие резисторы намного дешевле марки и называются карбон-пленкой. Как правило, резисторы с проволочной обмоткой более точны и стабильны при более высоких рабочих температурах.

Фото: внутри резистора с проволочной обмоткой.Разломите одну пополам, соскребите краску, и вы сможете отчетливо увидеть изолирующий керамический сердечник и проводящий медный провод, обернутый вокруг него.

Как размер резистора влияет на его сопротивление?

Предположим, вы пытаетесь протолкнуть воду по трубе. Различные виды трубок будут более или менее услужливыми, поэтому более толстая труба будет сопротивляться воде меньше, чем более тонкая и более короткая труба будет оказывать меньшее сопротивление, чем более длительное. Если вы заполните трубу, скажем, галькой или губкой, вода будет по-прежнему просачиваться через него, но гораздо медленнее.Другими словами, длина, площадь поперечного сечения (площадь вы смотрите в трубу, чтобы увидеть, что внутри), и все, что внутри трубы, влияет на ее сопротивление воде.

Электрические резисторы очень похожи - на них действуют те же три фактора. Если вы сделаете провод тоньше или длиннее, электронам будет труднее перемещаться по нему. И, как мы уже видели, электричеству труднее проходить через одни материалы (изоляторы), чем через другие (проводники). Хотя Георг Ом наиболее известен тем, что связывает напряжение, ток и сопротивление, он также исследовал взаимосвязь между сопротивлением и размером и типом материала, из которого изготовлен резистор.Это привело его к другому важному уравнению:

R = ρ × L / A

Проще говоря, сопротивление (R) материала увеличивается с увеличением его длины (поэтому более длинные провода обеспечивают большее сопротивление) и увеличивается с уменьшением его площади (более тонкие провода обеспечивают большее сопротивление). Сопротивление также связано с типом материала, из которого изготовлен резистор, и это обозначено в этом уравнении символом ρ, который называется удельным сопротивлением и измеряется в единицах Ом · м (омметры).У разных материалов очень разные удельные сопротивления: проводники имеют гораздо более низкое удельное сопротивление, чем изоляторы. При комнатной температуре алюминий имеет сопротивление около 2,8 x 10 −8 Ом · м, тогда как медь (лучший проводник) значительно ниже - 1,7 −8 Ом · м. Кремний (полупроводник) имеет удельное сопротивление около 1000 Ом · м, а стекло (хороший изолятор) измеряет около 10 12 Ом · м. Из этих цифр видно, насколько разные проводники и изоляторы обладают способностью переносить электричество: кремний примерно в 100 миллиардов раз хуже, чем медь, а стекло снова примерно в миллиард раз хуже!

Диаграмма: Хорошие проводники: сравнение удельного сопротивления 10 обычных металлов и сплавов с удельным сопротивлением серебра при комнатной температуре.Например, вы можете видеть, что нихром, сплав, используемый в нагревательных элементах, имеет примерно в 66 раз большее сопротивление, чем аналогичный кусок серебра. Данные из разных источников.

Сопротивление и температура

Сопротивление резистора непостоянно, даже если это определенный материал фиксированной длины и площади: оно постоянно увеличивается с до с повышением температуры. Почему? Чем горячее материал, тем сильнее его атомы или ионы качаются и тем труднее его выдерживать. электроны должны пробираться сквозь них, что приводит к более высокому электрическому сопротивлению.Говоря в широком смысле, удельное сопротивление большинства материалов линейно увеличивается с температурой (поэтому, если вы увеличите температура на 10 градусов, удельное сопротивление увеличивается на определенную величину, а если вы его увеличите еще на 10 градусов удельное сопротивление снова возрастает на ту же величину). Если вы охладите материал , вы снизите его удельное сопротивление, а если охладите его до чрезвычайно низкого температуры, иногда можно заставить сопротивление вообще исчезнуть, что является известным явлением. как сверхпроводимость.

Диаграмма: Сопротивление материала увеличивается с температурой. На этой диаграмме показано, как удельное сопротивление (основное сопротивление материала, независимо от его длины или площади) увеличивается почти линейно при повышении температуры от абсолютного нуля до примерно 600 К (327 ° C) для четырех обычных металлов. Построено с использованием исходных данных из "Удельное электрическое сопротивление выбранных элементов" П. Десаи и др., J. Phys. Chem. Ref. Data, Том 13, № 4, 1984 г. и «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра» Р.Matula, J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol 8, No. 4, 1979, любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий США. Открытые данные.

Что делает резистор и почему это важно?

Если вы ремонтируете кондиционер, подключаете новые светодиодные фонари или проводите проводку реле, вы, вероятно, работаете с резистором. Резисторы можно найти почти в каждой электрической цепи, но они часто встроены в другие компоненты. Так что же на самом деле делают эти скрытые резисторы? И почему они так важны для электрических цепей, которые вы используете каждый день?


Резистор контролирует прохождение электрического тока в цепи.Резисторы сделаны из таких материалов, как медь или углерод, что затрудняет прохождение электрических зарядов через цепь. Наиболее распространенный тип резистора - это углеродный резистор, который является резистором общего назначения, лучше всего подходящим для схем с меньшей мощностью. Некоторые другие распространенные типы резисторов включают пленочный резистор и резистор с проволочной обмоткой. Резисторы необходимы для многих избирательных схем, и их можно применять во множестве различных приложений.

Защита от скачков напряжения.Резисторы также защищают компоненты от скачков напряжения. Компоненты, чувствительные к сильному электрическому току, такие как светодиодные лампы, будут повреждены, если не будет резистора для управления прохождением электрического тока. Кроме того, предохранители и автоматические выключатели также могут использоваться для защиты вашей электрической цепи от скачков напряжения.

Обеспечьте правильное напряжение. Резисторы гарантируют, что компоненты получают правильное напряжение, создавая падение напряжения, и они могут защитить компонент от скачков напряжения.Каждый компонент в электрической цепи, такой как свет или выключатель, требует определенного напряжения. Если компонент в вашей цепи требует меньшего напряжения, чем остальная часть вашей цепи, резистор создаст падение напряжения, чтобы компонент не получил слишком большое напряжение. Резистор будет создавать падение напряжения, замедляя или сопротивляясь электронам, когда они пытаются пройти через резистор. Если компонент получает слишком высокое напряжение, он может быть поврежден или работать неправильно. При замене ламп накаливания на светодиодные, для каждой лампы требуется нагрузочный резистор светодиодов, чтобы обеспечить правильную работу указателей поворота.Нагрузочный резистор светодиода создает падение напряжения, поэтому светодиоды мигают с правильной скоростью. Если светодиодный нагрузочный резистор не был установлен, светодиодный сигнал поворота будет мигать слишком быстро и в конечном итоге будет разрушен высоким напряжением. Нужно обновить? Прочтите этот пост, чтобы узнать, как перейти на светодиоды.


Хотя резисторы можно купить по отдельности, они часто встраиваются в другие электрические компоненты, такие как нагрузочный резистор светодиодов, реле и другие электрические изделия на 12 В.В реле резистор поглощает напряжение доступа, возникающее при срабатывании реле. Это защитит любые другие компоненты цепи от скачков напряжения. Реле позволяют управлять сильноточной цепью с помощью слаботочной цепи, и они созданы для различных применений.

Некоторые распространенные реле включают реле с резистором, которое помещается в стандартный блок предохранителей. Это реле идеально подходит для приложений с полным напряжением, таких как сигнальные рожки, стеклоподъемники, кондиционеры и многое другое.Хотя реле идеально подходит для приложений с полным напряжением, встроенный резистор защитит любое чувствительное оборудование от скачков напряжения.

Герметичное реле также идеально подходит для приложений с полным напряжением, но оно обеспечивает дополнительную защиту для морских применений и транспортных средств, работающих в суровых условиях. Термин «залитый» означает, что реле защищено от пыли и влаги, а внутренний резистор защищает от скачков напряжения.

Реле mini 280 с ободком и резистором аналогично стандартному реле с резистором, но реле с ободком подключается к герметичному разъему OEM в автомобиле.Это реле с юбкой также имеет контакты типа Mini 280.

Микро реле ISO 280 с резистором является уменьшенной версией стандартного реле. Площадь основания ISO 280 подходит для большинства распространенных блоков предохранителей Mini (ATM).

Они могут быть небольшими и часто встроенными в другие компоненты, но резисторы необходимы почти для каждой электрической цепи. Эти скрытые резисторы важны, потому что они контролируют поток электрического тока к чувствительным компонентам и защищают компоненты от скачков напряжения.Поэтому в следующий раз, когда вы включите кондиционер или новую светодиодную лампу, помните, что резистор работает для защиты вашего компонента и обеспечения его правильной работы.

Если вы хотите узнать больше или у вас есть вопросы о продуктах Del City со встроенными резисторами, посетите сайт www.delcity.net или позвоните по телефону 1.800.654.4757.


Источники

http: //www.explainthatstuff.com / resistors.html
http://www.electronics-tutorials.ws/resistor/res_1.html
http://sciencelearn.org.nz/Contexts/Super-Sense/Science-Ideas-and-Concepts/Resistors
http://www.autoshop101.com/forms/hweb2.pdf

Что делает резистор?

Что такое резистор

Сборник резисторов
из хлама

Ом и Mhos

Сопротивление измеряется в Ом с использованием греческого символа Омега Ом .Это полная противоположность проводимости, которая измеряется в Mhos с использованием инвертированного Omega & mho; ; как символ. По какой-то причине я всегда находил этот маленький факт очень забавным, но это правда.

Если вы понятия не имеете, что такое сопротивление, мне может быть проще сначала объяснить, что такое проводимость. Если говорят, что что-то имеет высокую проводимость, то это позволяет протекать большому количеству электричества или тока. Высокая проводимость означает, что он много проводит.

Сопротивление противоположно проводимости, поэтому высокое сопротивление означает, что проводимость будет только небольшой. Изменяя номиналы резисторов и их положение в цепи, мы можем управлять током, протекающим в этой цепи.

Резисторы обычно определяются их значениями сопротивления в Ом, но все они имеют вторичное значение, которое говорит нам, сколько мощности они могут рассеять, прежде чем станут слишком горячими и сгорят. Это важно, потому что все резисторы, в которых протекает ток, в некоторой степени нагреваются, поскольку часть электрической энергии преобразуется в тепло внутри резистора.Если он станет слишком горячим, он расплавится или загорится, что не очень хорошо.

Для цепей малой мощности вам могут понадобиться резисторы номиналом не более четверти ватта или 250 мВт. Самый маленький из резисторов из моего мусорного ящика на изображении - 250 мВт. Для устройств с высоким напряжением и / или током вам может потребоваться использовать более мощные и надежные резисторы. Большой резистор в верхней части рисунка имеет мощность 15 Вт. Такой резистор можно найти в источниках питания, усилителях большой мощности и т. Д.

Один из наиболее важных принципов базовой электроники говорит нам, что напряжение (V), ток (I), сопротивление (R) и мощность (P) в любой цепи связаны между собой и поэтому могут быть рассчитаны. В случае резисторов формула очень проста и называется законом Ом . Он назван в честь немецкого физика Георга Ома.

Закон Ома

В = I * R

Вот и все. Я сказал вам, что это было просто. Все, что вам нужно помнить, это то, что напряжение между любыми двумя точками в цепи можно рассчитать, умножив протекающий ток и сопротивление между двумя точками.

Рассеиваемая мощность

Мощность, рассеиваемая цепью, может быть рассчитана путем умножения напряжения в цепи на протекающий ток.

P = I * V

Комбинируя приведенные выше формулы, мы можем определить мощность в любой цепи несколькими способами по формулам ниже. Вы можете использовать любую формулу, которая подходит для измерения напряжения, тока и сопротивления, которые у вас есть.

  • P = I * V
  • P = I 2 * R
  • P = V 2 / R

Таблица цветовых кодов резисторов

На малых резисторах обычно мало или совсем нет места для записи их значения на корпусе.Чтобы решить эту проблему, вы увидите, что многие резисторы имеют цветные полосы вокруг корпуса. Положение и цвет полос говорят нам как о величине сопротивления, так и о точности изготовления резистора.

Резисторы с цветовой кодировкой обычно имеют 4 цветных полосы, а резисторы более высокой точности - 5 полос. Первые 3 или 4 полосы содержат значение сопротивления, а последняя полоса дает точность. Между полосами сопротивления и допуском должен быть больший зазор, который указывает, с какого конца резистора считывать цвета.

904 0.5 904 904 904 904 904 904 904 904 904
R Band
Цвет 1 2 3 Mul Tol
±%
Черный 1
Коричневый 1 1 1 10 1
Красный 2 2 2 Оранжевый 3 3 3 1K
Желтый 4 4 4 10K
Зеленый
Синий 6 6 6 1M 0,25
Фиолетовый 7 7 7 8 8 0,05
Белый 9 9 9
Золото ± 10

Первые 2 (или 3) диапазона значений сопротивления дают нам первые 2 (или 3) цифры сопротивления.Третья (или четвертая) полоса обеспечивает множитель. Например, резистор с кодом сопротивления Желтый-Фиолетовый-Красный будет 47 * 100 (красный - 2, поэтому добавьте 2 нуля). Это будет резистор 4700 Ом или 4,7 кОм. Это также можно записать как 4k7 Ω


Загрузить Введение в основную электронику

Роль резисторов в электрических цепях

Роль резисторов в электрической цепи: ПРИМЕЧАНИЕ: диаграммы, ссылки и практические вопросы в этот документ еще не добавлены: В электрических цепях постоянного (DC) или переменного (AC) тока, у которых есть резистор, как следует из его названия, сопротивляется потоку электронов.Это один из самых основных электрических компонентов. Его можно использовать для уменьшения доступного напряжения или тока в цепи. Хотя существуют различия в том, как резистор влияет на два разных типа источников тока (постоянного или переменного тока), в зависимости от конструкции резистора и задействованной частоты переменного тока, можно предположить, что нижеследующее в равной степени применимо к обоим. Для цепей переменного тока может потребоваться указать способ представления напряжения, среднее значение, пиковое значение или среднеквадратичное значение (RMS).Если не указывается тип напряжения переменного тока, обычно предполагается, что это значение (RMS).

Как обсуждалось в разделе Закона Ома, в электрической цепи напряжение (измеренное в вольтах и ​​обозначенное буквой V) равно току (измеренному в амперах и обозначенному буквой I), умноженному на сопротивление (измеренное в Ом и обозначенное буквой I). буквой R) присутствует в цепи. Это представлено следующей формулой.

 V = IR или E = IR (закон Ома)
 

(Напряжение иногда обозначается буквой «E», что означает электродвижущую силу)

Электрическая цепь может включать в себя множество резисторов.То, как эти резисторы воздействуют на цепь, зависит от того, как они расположены в цепи. Резисторы могут быть расположены последовательно или параллельно источнику напряжения. См. Пример ниже.

На рисунке 1 представлена ​​электрическая цепь с двумя последовательно включенными резисторами. Чтобы ток замкнул электрическую цепь, он должен течь от источника напряжения (B1) и проходить через резистор 1 (R1) и резистор 2 (R2), а затем обратно к B1.

Общее сопротивление в цепи представляет собой сумму двух номиналов резисторов (измеряется в омах, обозначается греческой буквой Ω).Следовательно, на рисунке 1 полное сопротивление цепи (RT) равно R1 + R2, что равно 100 Ом.

На рисунке 2 представлена ​​электрическая цепь с двумя резисторами, установленными параллельно. Чтобы ток замкнул электрическую цепь, он должен течь от источника напряжения (B1), а затем у тока есть два доступных пути, чтобы вернуться к B1. Часть тока пройдет через резистор 1 (R1) обратно в B1, а часть пройдет через резистор 2 (R2), а затем обратно в B1.

Общее сопротивление в параллельной цепи не так просто, как в последовательной цепи.Общее сопротивление в цепи на рисунке 2 является обратной величиной суммы обратной суммы двух номиналов резисторов (измеряется в омах, обозначается греческой буквой Ω). Следовательно, на рисунке 2 полное сопротивление цепи (RT) равно 1 / (1 / R1 + 1 / R2), что равно 25 Ом.

Важно отметить влияние на схему расположения резисторов. Используя закон Ома, мы можем определить, что полный ток, протекающий в каждой из двух цепей, значительно отличается, даже если для обеих использовались одни и те же компоненты.

Применяя небольшую алгебру к уравнению закона Ома, мы можем определить полный ток для каждой цепи.

Для схемы на рисунке 1 полный ток в цепи выражается уравнением: I = V / R. Подставляя известные нам числа, где V = 10 вольт и R = 100 Ом, мы получаем общий ток, протекающий в цепи, равный 10/100, что равняется 0,1 ампера.

Для схемы, показанной на рисунке 2, полный ток в цепи снова выражается уравнением: I = V / R.Подставляя известные нам числа, где V = 10 вольт и R = 25 Ом, мы получаем общий ток, протекающий в цепи, равный 10/25, что равняется 0,4 ампера.

Последовательные резисторы:

При последовательном использовании резисторы можно назвать «сетью деления напряжения». Это связано с тем, что в последовательной цепи ток, протекающий через каждый резистор, имеет одинаковое значение, но напряжение, присутствующее на каждом резисторе, составляет только часть общего значения напряжения цепи. Снова посмотрев на схему с рисунка 1, мы можем определить напряжение на каждом резисторе.

<Схема>

Основываясь на том факте, что в последовательной цепи ток, протекающий через каждый резистор, одинаков, мы снова можем использовать закон Ома, чтобы предсказать, какое напряжение будет присутствовать на каждом резисторе. Поскольку мы уже знаем, что общий ток цепи равен 0,1 А, а R1 равен 50 Ом, общее напряжение на R1 равно 0,1 А X 50 Ом = 5 вольт. Поскольку R2 имеет то же значение, что и R1, на R2 также будет подаваться 5 вольт.

Мы можем дважды проверить нашу математику, сложив вместе все напряжения, присутствующие на всех резисторах.В этом случае 5 В + 5 В = 10 В, что соответствует общему присутствующему напряжению.

Сопротивление параллельно:

При параллельном использовании резисторы можно назвать «токораспределительной сетью». Это связано с тем, что в параллельной цепи напряжение на каждом резисторе имеет одинаковое значение, но ток, протекающий через каждый резистор, составляет лишь часть общего значения тока цепи. Снова посмотрев на схему на рисунке 2, мы можем определить ток, протекающий через каждый резистор.

Основываясь на том факте, что в параллельной цепи напряжение на каждом резисторе одинаково, мы снова можем использовать закон Ома, чтобы предсказать, сколько тока будет протекать через каждый резистор. Поскольку мы уже знаем, что полное напряжение цепи равно 10 вольт, а R1 равно 50 Ом, общий ток, протекающий через R1, равен 10 В / 50 Ом = 0,2 ампера. Поскольку R2 имеет то же значение, что и R1, на R2 также будет подаваться 0,2 ампер.

Мы можем дважды проверить нашу математику, сложив вместе весь ток, протекающий через все резисторы.В этом случае 0,2 А + 0,2 А = 0,4 А, что согласуется с общим током, который мы ранее определили для рисунка 2.

Сопротивление сложной цепи:

В некоторых схемах вы найдете как последовательные, так и параллельные резисторы. Те же правила применяются в этих более сложных схемах, где присутствуют оба типа схем, как и в более простых схемах, где присутствует только одна. В случае сложных последовательных / параллельных резистивных цепей лучше всего переопределить параллельные части цепи в последовательную эквивалентную цепь, а затем использовать закон Ома для определения общего тока и присутствующего сопротивления.Затем вы можете использовать значения общего тока и напряжения для определения напряжений и токов, присутствующих на каждом из резисторов в цепи.

<ДИАГРАММА>

Начните с определения общего сопротивления параллельной комбинации R2 и R3, которое равно:

 [R2 & 3 = 1 / (1 / R2 + 1 / R3)] → [R2 & 3 = 1 / (1/100 + 1/400)] → [R2 & 3 = 1 / (0,01 + 0,0025)] → [R2 & 3 = 1 / (0,0125)] → R2 и 3 = 80 Ом
 

Затем вы можете перерисовать схему на рисунке 3 в последовательную эквивалентную схему, которая выглядит как рисунок 4.

<ДИАГРАММА>

Теперь мы можем определить полное сопротивление цепи, просто сложив все резисторы в последовательной эквивалентной схеме:

 [RT = R1 + R2 & 3 + R4 + R5] → [RT = 50 + 80 + 100 + 20] → RT = 250 Ом
 

Вооружившись общим сопротивлением цепи и полным напряжением цепи, теперь мы можем вычислить полный ток цепи, используя закон Ома:

 [VT = ITRT] → [IT = VT / RT] → [IT = 10 В / 250 Ом] → IT = 0,04 A
 

Теперь мы можем вычислить напряжение и ток, присутствующие на каждом из резисторов, используя закон Ома и два правила для цепей сопротивления:

1) В последовательной цепи ток одинаковый на всех резисторах - цепи делителя напряжения.2) В параллельной цепи присутствующее напряжение одинаково для всех резисторов - цепи делителя тока.

Для R1:

 [VR1 = IT X R1] → [VR1 = 0,04 A X 50 Ом] → VR1 = 2 В
 

Для R2 и 3:

 [VR2 & 3 = IT X R2 & 3] → [VR2 & 3 = 0,04 A X 80 Ом] → VR2 и 3 = 3,2 В
 

Для R2:

 [IR2 = VR2 и 3 / R2] → [IR2 = 3,2 В / 100] → I R2 = 0,032 A
 

Для R3:

 [IR3 = VR2 & 3 / R3] → [IR2 = 3.2V / 400] → I R2 =.008A
 

Для R4:

 [VR4 = IT X R4] → [VR4 = 0,04 A X 100 Ом] → VR4 = 4 В
 

Для R5:

 [VR5 = IT X R5] → [VR5 = 0,04 A X 20 Ом] → VR5 = 0,8 В
 

Двойная проверка для проверки точности нашего анализа схемы подтверждает, что все отдельные напряжения, присутствующие на каждом резисторе в последовательной эквивалентной схеме, составляют в сумме 10 вольт, доступных от источника, а все токи в параллельной части схемы составляют полный ток по цепи 0.04A.

Что такое резисторы?

Теория предыстории: что делает резистор?

Каждое электронное устройство, которое у вас есть, содержит как минимум один резистор. Резистор - это пассивный электронный компонент, который предназначен для приложения электрического сопротивления, уменьшающего ток через цепь. В зависимости от того, насколько велико или мало значение сопротивления, резисторы регулируют разную величину тока. Чрезмерное количество тока приводит к сильному нагреву, который может привести к пожару или необратимому повреждению.

Чтобы понять поведение резистора, давайте посмотрим на закон Ома. Закон Ома V = I x R. Он гласит, что напряжение (V) на резисторе пропорционально току (I), умноженному на его значение сопротивления (R). Итак, сколько R обеспечит любой данный резистор? Вы можете использовать мультиметр, но все резисторы используют систему кодирования, чтобы их было легко читать. См. Таблицу цветов резисторов Jameco.

Резисторы можно подключать последовательно или параллельно. Значение сопротивления можно регулировать в зависимости от того, как резисторы соединены вместе.Резисторы, соединенные последовательно и имеющие один общий общий узел, просто складываются, чтобы найти общее сопротивление. Параллельно подключенные резисторы немного сложнее найти общее сопротивление. Формула равна сумме обратных величин всех резисторов, включенных параллельно. Req = (1 / [(1 / R1 + 1 / R2 + ... + 1 / Rn)] Выбрав правильные резисторы и затем спроектировав их последовательно или параллельно, вы можете приблизиться к тому сопротивлению, которое требуется для вашей конструкции.

Давайте приступим к образовательному проекту резисторов, построив силовую резистивную декадную нагрузочную коробку.

Загрузочная коробка Проект:


Блок резистивной нагрузки с декадной нагрузкой средней мощности - это промежуточный комплект, который требует большого количества пайки и пробивки отверстий в корпусе. Конечный продукт используется в лабораториях электроники в качестве переменного резистора для создания и отладки схем или в качестве нагрузки высокой мощности для проверки способности схемы управлять резистивными нагрузками.

Вам понадобится:

(4) Поворотный переключатель, SP, 12 позиций
(1) Корпус, металл, 7.5 дюймов x 9,8 дюймов x 3,2 дюйма
(7) Резистор 5 Вт 0,1 Ом
(7) Резистор 5 Вт 1 Ом
(7) Резистор 5 Вт 10 Ом
(100) Плоская шайба, # 4, наружный диаметр 9/32
(100 ) Шестигранная гайка, 4-40
(1) Сплошной монтажный провод, 22AWG, черный, 100 футов
(4) Ручка, вал 1/4 дюйма, JK-902A
(1) Изолированный банановый домкрат, красный
(1 ) Изолированный домкрат-банан, черный
(100) Винт с цилиндрической головкой, 4-40 x 1/4 "
Сверла, от 1/8" до 7/16 "
Маленький серповидный гаечный ключ
Крестообразная отвертка
Паяльник
Металлический напильник или ножницы
Шестигранный ключ
Инструмент для зачистки проводов
Резистор 5 Вт 100 Ом (7 шт.)
Резистор 10 Вт 0.1 Ом (2 шт.)
Резистор 10 Вт 1 Ом (2 шт.)
Резистор 10 Вт 10 Ом (2 шт.)
Резистор 10 Вт 100 Ом (2 шт.)
Инструкции

Возьмите основание коробки и поместите все резисторы 5 Вт или 10 Вт с резистором наименьшего номинала с правой стороны коробки. Поместите резистор 0,1 Ом в ряд, равномерно распределенный вдоль правой стороны основания коробки. Затем разместите резисторы 1 Ом на прямой линии на равном расстоянии от резисторов 0,1 Ом, не позволяя им соприкасаться. Затем разместите 10 Ом в линию, а резисторы 100 Ом в линию с левой стороны основания коробки, как показано ниже:

Осторожно, не мешая другим резисторам, отметьте внутреннюю часть каждого отверстия в алюминиевых корпусах (монтажные отверстия) каждого резистора фломастером.Удалите резисторы и с помощью дырокола сделайте каждую отметку маркера. Пробойник следует поместить в центр каждого отмеченного монтажного отверстия. Просверлите отверстия в коробке в каждом месте прорези, используя сверло 1/8 дюйма.

Шаблон набора номера (Нажмите, чтобы увеличить)
Используйте шаблон циферблата и проделайте небольшое отверстие в центре каждого отверстия, не разрывая бумагу. Возьмите боковую стенку коробки с резисторами 10 Вт, удерживайте циферблат над внешней стороной лицевой стороны, на которой есть зазор для упрощения проводки.Удерживая циферблат в центре боковой стороны, отметьте центральное отверстие каждого маркера фломастером.

Убедитесь, что бумага ровная, чтобы переключатели были установлены на одном уровне относительно друг друга и коробки. Сделайте отметки с помощью кернера. Просверлите четыре отверстия в передней части коробки, постепенно увеличивая размер сверла для четырех переключателей и этикетки, используя сверло не более 7/16 дюйма.

Частично вставьте выключатели питания с небольшой неповоротной проушиной прямо под отверстием и отметьте положение упора поворота (проушины).Просверлите одну сторону зоны неповоротного выступа и с помощью ножа или напильника откройте прорезь, достаточно большую, чтобы не поворачивающуюся проушину можно было вставить, но достаточно маленькую, чтобы не допускать люфта в неповоротной проушине. чтобы переключатель не поворачивался, когда он вставлен в коробку и работает после сборки.

Установите каждый резистор на место и припаяйте пары резисторов вместе с проводом к каждой паре, чередуя стороны по мере продвижения по линиям (100, 10, 1, 0,1), как показано, пока провод не соединится с каждым резистором в каждом ряду.

  • Измерьте ширину коробки без крышки. Вычтите 3/4 дюйма из измерения и разделите на два. Это расстояние от каждого края коробки, на котором будут установлены банановые домкраты (по длине). Отметьте вертикальную линию на этом расстоянии с каждой стороны коробки.
  • Измерьте высоту коробки без крышки. Разделите на два. Отметьте это расстояние по горизонтали с помощью вертикальных линий, проведенных на предыдущем шаге.
  • Используйте дырокол, чтобы сделать углубления в местах пересечения линий.Перемычки должны располагаться на одном уровне и на расстоянии 3/4 дюйма в центре задней стороны коробки.
  • Просверлите отверстия для банановых домкратов, вставьте банановые домкраты и прикрутите болты, которые крепят каждый банановый домкрат к стенке коробки.
Установите переключатели в переднюю часть коробки и начните подключать переключатели на место, следуя схеме ниже (привяжите контакт 11 к контакту 12 каждого из четырех переключателей): Поместите омметр на контакт 1 переключателя и контакт 2, циклически переберите каждое положение и проверяйте приращение сопротивления на правильную величину с каждым шагом.
Подключите провода к банановым разъемам, добавив два провода, показанные на схеме, привязанные к банановым разъемам. Ряд 100 Ом должен быть привязан к черному разъему, а ряд 0,1 Ом должен быть привязан к красному разъему. Накрутите крышку на основание ящика. Создайте кривые для кривой безопасной работы резистора 0,1, 1, 10 и 100 Ом.

Вырежьте отверстия диаметром 1/2 дюйма в центре индикаторной бумаги сопротивления в центре каждого круга. Ламинируйте индикаторную бумагу сопротивления и вырежьте отверстия диаметром 7/16 дюйма в каждом ранее вырезанном отверстии на полдюйма.Поместите индикаторную бумагу на каждый переключатель и прикрепите к коробке под гайками, удерживающими переключатели на месте. Добавьте каждую ручку к переключателям и затяните их. Теперь поставьте коробку в эксплуатацию.

Вопросы для обсуждения

Что происходит, когда сопротивление слишком велико?
Какие преимущества и недостатки использования резисторов последовательно или параллельно?
Как температура резистора, включенного в цепь, повлияет на производительность устройства?

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *