Резистор что это. Резисторы: что это такое, устройство, принцип работы и виды — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое резистор и для чего он нужен в электрических цепях. Как устроены резисторы и какие бывают их типы. Как работает резистор и от чего зависит его сопротивление. Маркировка резисторов и их применение.

Содержание

Что такое резистор и для чего он нужен

Резистор — это пассивный электронный компонент, который создает сопротивление протеканию электрического тока в цепи. Основная функция резистора — ограничение силы тока и падение напряжения на определенном участке электрической цепи.

Резисторы используются в электронике для следующих целей:

Ограничение тока через компоненты схемы
Деление напряжения
Создание времязадающих цепей
Согласование импедансов
Линеаризация характеристик нелинейных элементов
Создание эталонных сопротивлений

Без резисторов было бы невозможно создавать большинство современных электронных устройств. Они являются одним из самых распространенных и важных компонентов в электронике.

Устройство и принцип работы резистора

Резистор состоит из следующих основных частей:

Резистивный элемент — проводящий материал с определенным сопротивлением
Выводы для подключения в цепь
Корпус для защиты резистивного элемента
Маркировка номинала и характеристик

Принцип работы резистора основан на способности материалов оказывать сопротивление протеканию электрического тока. При прохождении тока через резистор часть электрической энергии преобразуется в тепловую энергию.

Сопротивление резистора описывается законом Ома:

R = U / I

Где R — сопротивление, U — напряжение на резисторе, I — ток через резистор.

Виды резисторов по конструкции

По конструкции резисторы делятся на следующие основные виды:

1. Проволочные резисторы

Резистивный элемент выполнен в виде проволоки из специального сплава, намотанной на керамический каркас. Обладают высокой точностью и стабильностью, способны рассеивать большую мощность.

2. Пленочные резисторы

Резистивный слой нанесен в виде тонкой пленки на керамическое основание. Бывают металлопленочные и углеродистые. Недорогие и компактные.

3. Композиционные резисторы

Резистивный элемент изготовлен из смеси проводящего материала и диэлектрика. Просты в производстве, но менее точные.

4. Объемные резисторы

Резистивный элемент представляет собой однородный проводящий стержень. Способны рассеивать большую мощность.

Виды резисторов по назначению

По функциональному назначению различают следующие виды резисторов:

1. Постоянные резисторы

Имеют фиксированное значение сопротивления, которое не меняется. Это самый распространенный тип резисторов.

2. Переменные резисторы

Позволяют плавно изменять сопротивление в определенном диапазоне. Используются для регулировки параметров цепей.

3. Подстроечные резисторы

Предназначены для точной подстройки и калибровки электронных устройств.

4. Терморезисторы

Меняют свое сопротивление в зависимости от температуры. Бывают с положительным (PTC) и отрицательным (NTC) температурным коэффициентом.

5. Фоторезисторы

Изменяют сопротивление под воздействием света. Применяются в качестве датчиков освещенности.

Как маркируются резисторы

Для маркировки резисторов используется цветовая кодировка в виде цветных полос на корпусе. Каждый цвет соответствует определенной цифре:

Черный — 0
Коричневый — 1
Красный — 2
Оранжевый — 3
Желтый — 4
Зеленый — 5
Синий — 6
Фиолетовый — 7
Серый — 8
Белый — 9

Первые две или три полосы обозначают значащие цифры, последняя полоса — множитель. Дополнительная полоса указывает на точность резистора.

От чего зависит сопротивление резистора

Сопротивление резистора зависит от следующих факторов:

Материал резистивного элемента. Разные материалы имеют разное удельное сопротивление.
Геометрические размеры. Чем длиннее проводник, тем больше сопротивление. Чем больше сечение, тем меньше сопротивление.
Температура. С ростом температуры сопротивление металлов увеличивается.
Технология изготовления. Влияет на точность и стабильность параметров.

Зависимость сопротивления от размеров описывается формулой:

R = ρ * L / S

Где ρ — удельное сопротивление материала, L — длина, S — площадь поперечного сечения.

Применение резисторов в электронике

Резисторы нашли широкое применение в самых разных областях электроники:

Делители напряжения в источниках питания
Ограничение тока через светодиоды
Задание режимов работы транзисторов
Фильтры в аудиотехнике
Времязадающие цепи в генераторах

Балластные резисторы в лампах
Эталонные сопротивления в измерительных приборах
Терморезисторы в системах термостабилизации

Без резисторов невозможно представить работу современной электроники, от простейших бытовых устройств до сложных промышленных систем.

РЕЗИСТОР | это… Что такое РЕЗИСТОР?

ТолкованиеПеревод

РЕЗИСТОР: элемент электрической цепи, в котором происходит необратимое преобразование электромагнитной энергии в тепловую или в другие виды энергии. Основным свойством резистора является его электрическое сопротивление, которым определяется скорость такого преобразования, как произведение сопротивления на квадрат тока. Электрическое сопротивление есть физическая величина, характеризующая противодействие электрической цепи движущимся в ней носителям тока; оно равно отношению постоянного напряжения на участке пассивной цепи к постоянному току в нем при условии отсутствия на этом участке ЭДС. Вообще говоря, сопротивление зависит от тока, но чаще всего этот термин употребляется в применении к цепям, в которых сопротивление не зависит от тока. Электрическое сопротивление измеряется в омах.
Различные материалы характеризуются удельным сопротивлением, которое измеряется в ОмЧм. Резисторы обычно изготавливают из материалов с удельным сопротивлением от 5*10-8 до 8*10-5 Ом*м.
Композиционные резисторы. Композиционные резисторы изготавливаются на основе аморфного углерода или графита. Эти материалы легкодоступны, дешевы, легко обрабатываются, способны выдерживать высокие температуры и позволяют в зависимости от состава композиции получать широкий диапазон удельного сопротивления (от 8*10-6 до 8*10-5 Ом*м при 20° C) и температурного коэффициента. Удельное сопротивление чистого аморфного углерода при нагревании до 3000° C уменьшается приблизительно на 30%. Удельное сопротивление графита в том же диапазоне температуры изменяется в пределах ±10%.

Проволочные резисторы. Проволочные резисторы изготавливаются из подходящего резисторного сплава в виде проволоки, намотанной на термостойкое изоляционное основание. Поверх проволочной обмотки наносится защитное покрытие, хорошо проводящее тепло и способное выдерживать температуры 400-500° C. Проволочные резисторы высокого качества покрываются изолирующей эмалью.
Реостаты. Реостат — это электрическое устройство для регулирования тока или напряжения в цепи, основной частью которого является проводящий элемент с переменным сопротивлением. Движковый реостат снабжен скользящим контактом, соприкасающимся с проволокой из резисторного сплава, намотанной на изоляционное основание. При его перемещении изменяется сопротивление между ним и концом проволочной обмотки. Такие реостаты номинальной мощностью 2-800 Вт широко применяются в лабораториях для точной регулировки.
ЛИТЕРАТУРА
Проволочные резисторы. М., 1970 Иванов Д.М. и др. Переменные резисторы. М., 1981 Зайцев Ю.В. и др. Полупроводниковые резисторы в электротехнике. М., 1988

Нужен реферат?

Синонимы:

варистор, магниторезистор, микрорезистор, резистер, тезорезистор, тензорезистор, терморезистор

РОБОТ
ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА

Полезное

Резисторы – RoboCraft

Резистор — самая простая и распространённая радиодеталь. Фактически это просто проводник с точно известным сопротивлением(маркированный и с выводами). Нужен он для выполнения закона ома=)

То есть, для ограничения тока. Если простым языком — чтоб тока больше чем надо, куда надо не пошло, а лишний улетел в тепло =)
Но из этого нехитрого назначения, столько всего полезного получается, что ниже вышла, просто неприличных размеров, простыня=)

На схемах обозначается, по отечественному — прямоугольничком, по зарубежному — угловатой пружинкой:

Номиналы
Основной параметр резистора — его сопротивление (их часто так и называют — “сопротивление”), измеряется оно в Омах(Ом, Ω ), если омов больше тысячи, то в КилоОмах (Ком, К), а если перевалили за миллион — в мегаомах (Мом).

Чтоб не говорить «пятнадцать тысяч ом» или не рисовать нули, говорят 15 кило ом.
Как граммы-килограммы=)

Значений сопротивлений резисторов (говорят «номиналов») не бесконечное множество — есть стандартные ряды значений. Так что не надо искать резистор 321ом — вряд ли найдёте, хотя в природе он наверное есть=) Но если вам срочно нужен именно он, то есть два выхода — простроечные-переменные резисторы (см ниже) или несколько соединённых резисторов.

Соединение резисторов
Соединять можно последовательно:

При этом сопротивления сложатся.

Ещё полезно знать(понимать), что ток через все последовательно соединённые резисторы будет одинаковый, а вот всё приложенное к ним напряжение поделится пропорционально сопротивлениям, согласно всё тому же закону Ома:

говорят — «на резисторе падает напряжение» На этом принципе строятся делители напряжения и шунты (см ниже).

А можно параллельно, тогда сопротивление цепочки уменьшится:

Проще параллелить одинаковые резисторы — общее сопротивление будет равно сопротивлению одного делённому на количество.

Тут тоже полезно знать(понимать), что при параллельном соединении напряжения на всех резисторах равны, а токи поделятся:

Старый немец Георг Ом рулит в электронике, ага=)

Ну и зачем они нужны?
В цифровой технике резисторы используются в основном для «подтяжки» — например подать на порт МК единичку(напр. питания), пока кнопка не нажата. Собственно резистор тут нужен не столько для подтяжки, сколько для ограничения тока, когда кнопку нажмут, ведь если его не будет — выйдет короткое замыкание:

Ещё часто светодиоду нужно ток ограничить:

Для обоих этих целей большого разнообразия номиналов не требуется:
Для подтяжки вообще не важно конкретное значение, скорее порядки — можно смело ставить единицы-десятки килоом.
Для светодиода, тоже необязательно выбирать резистор с точностью до 10ом — главное что бы ток был ниже номинального (см документацию, обычно — 20мА), а разница в свечении, скажем с 470ом и с 100ом весьма незначительна.

Второй вариант применения резисторов, как мы уже упомянули — делители напряжения(подробнее):

С помощью этой нехитрой схемы, применяя постоянные резисторы, можно измерять напряжения превышающие напряжения питания вашего контроллера— например контролировать заряд батареи.

А если подать на такую цепочку известное напряжение(стабилизированное напряжение питания, например) можно будет измерить сопротивление резистивного датчика, например фото- или терморезистора:

То есть померить температуру или узнать освещённость.

Кстати, обратите внимание на такую закономерность — если значок детали перечёркнут линией с «полкой» а на полке стоит значок какой-нибудь физической величины — то деталь эта чувствительна к этой самой величине. Например — тензорезистор, термистор, варистор. А если две стрелочки снаружи на деталь смотрят — то это неравнодушность к свету означает — фоторезистор например.

Мы уже сто раз сказали, что на резисторе падает напряжение пропорциональное его сопротивлению, но так же зависит это напряжение и от тока текущего через этот резистор. А значит зная сопротивление резистора и измерив напряжение на нём, можно измерить ток.
Например выяснить какой ток у нас потребляет двигатель и сделать вывод — буксуем, едем или застряли окончательно:

Тут тоже стоит обратить внимание на несколько вещей.
Во первых внутри значка резистора появились чёрточки — это так мощность любители ГОСТов обозначают.
На нерусских схемах просто рядом с резистором пишут, например — 5W.
Второй момент, это сопротивление нашего измерительного резистора (такой резистор называют «шунт»)
Оно довольно мало — это что бы не тратить зря энергию — мы же только измерить ток хотим, а не ограничить его — маршевым двигателям нужна вся доступная нам мощность! Да и выделится эта энергия исключительно в виде тепла:

Так что при неправильном расчёте/подборе вместо шунта(да кстати и вместо делителя и вместо балластного резистора) выйдет кипятильник.
А если мощность выделяемая на резисторе значительно превысит его рассеиваемую мощность — он зловонно сгорит:

Мощность стандартных современных резисторов — 1/4 вата (0,25вт).

0,25Вт это конечно не очень много, но тут дело ещё и в размере нагреваемой детали. 30Вт-ный паяльник греет довольно массивное жало градусов до 300 и бодро плавит не иллюзорные количества припоя. А для такой мелочи как резистор, хватит и полувата, что бы оставить вам на память о себе ожог.

Для шунтов применят резисторы мощностью в единицы-десятки ват:

Если мерить надо жуткие десятки-сотни ампер то на резисторы уже не размениваются, а ставят, собственно шунты:

(Фотка из вики)
А в народе применяют куски нержавейки, вольфрамовых электродов, отрезки нихрома и т.п.=)

Используя всё прочитанное, нетрудно догадаться, что вместо дефицитного, мощного, малоомного резистора можно поставить параллельно, например, десяток четверть-ватных одноомоников. Сопротивление их поделится на 10, а мощность этой колбасы вырастет в 10 раз(токи же поделятся).
Выйдет 0,1ома, 4Вт — вполне себе шунт на 0,5-6А.

Переменные и подстроечные резисторы
Вроде с постоянными резисторами справились. Осталось коротко отметить, что в случаях когда вам надо плавно чего-то настраивать/регулировать — громкость, яркость, задержку какую-нибудь — вам надо сообщить о своих намерениях контроллеру. Сделать это проще всего(в случае ардуины) изменением напряжения на его аналоговом входе. Перетыкать постоянные резисторы в делителе не очень удобно, поэтому лучше использовать переменный резистор:

Средний вывод(бегунок) — подвижный, механически связан с ручкой и перемещается по резистивной дорожке, подключенной к крайним выводам — её сопротивление — и есть номинал переменного резистора.
Поворачивая ручку вы меняете длину (а значит и сопротивление) участка дорожки между крайним выводом и бегунком. В среднем положении сопротивления левого и правого участков (говорят плечей) равны, в крайних положениях движок соединяется с соответствующим крайним выводом:

Так что в руках у нас готовый регулируемый делитель=)
Такое включение называют «потенциометр«(иногда и сам пер. резистор так называют), можно использовать не только для взаимодействия пользователя и девайса, но и для контроля положения (угла поворота), чего-нибудь как например в сервах. Только не стоит забывать об ограниченном ресурсе резистивной дорожки(стирается) и невысокой нагрузочной способности(механической) вала — см в конце.
Используя только одно плечо можно получить регулируемое сопротивление — такое включение называют «реостат».
Иногда, оставшуюся не подключённой ногу, замыкают на среднюю — что бы в воздухе не болталась — помехи не ловила.

Ещё важное наблюдение по условным обозначениям — если вы видите значок детали перечёркнутый стрелочкой — значит он регулируемый — его значение можно менять.

Но если крутить надо не беспрестанно, а только несколько раз за время эксплуатации девайса — торчащий вал может быть не удобен — место занимает, да и зацепить его можно, сбив тонкую настройку. В таких случаях применяют подстроечные резисторы (подстроечники, триммеры). Там всё тоже самое только вместо вала — шлиц под отвёртку:

Обозначаются, если по-честному, не со стрелочкой, а с этаким молоточком:

Вообще если уведите подобный молоточек на обозначении какой-либо детали — это подстрочный элемент — возможна регулировка.(ага, символ настройки — молоток=)

Маркировка
Со всеми вариантами обозначений и применений разобрались, осталось выяснить как выбрать нужный резистор из кучки для втыкания в девайс, собираемый по схеме.
Раньше, отечественные резисторы маркировались человеко-понятными надписями(вот прям так и писали «1кОм»), и всем было хорошо. Но монтажники-вредители имеют обыкновение втыкать их в плату как попало и надпись часто оказывалась не видна, или неумолимая агрессивная среда, порой уничтожала именно сторону с надписью. А ремонтники-сервисники потом рыдали, пытаясь выяснить сопротивление умершего резистора. В общем всё это, в конце концов, привело к появлению полосатых резисторов. Теперь как ни воткни — маркировка всегда видна, а вредоносной среде стало значительно сложнее стереть цветные кольца до полной не читаемости.
Вот только в мирных условиях отсутствия монтажников и едких растворителей, читать этот весёлый ГАИ-шный микрожезл, стало затруднительно=\ Или в таблицу глядеть или учить/запоминать или тестером тыкать. Что делать — прогресс.

Можно попробовать сочинить какую-нибудь мнемо-считалочку для запоминания. Тем более что в середине таблицы цвета расположены в классическом радужно-спектральном порядке: Каждый Охотник Желает Знать где Сидит Фазан.
Ещё можно воспользоваться ворохом программ на все возможные операционки и платформы. А некоторые из них могут сделать почти всё за вас=)
Так же встречается на переменных, подстроечных, и SMD — резисторах маркировка тремя (для особо точных — четырьмя) циферками — без букавок. Принцип тот же что и в цветовой маркировке: первые две(три) цифры — значение, последняя — степень десятки на которую это значение умножается. По простому — берём первые цифры и рисуем к ним количество ноликов указанное последней цифрой — получилось сопротивление в омах. Лишние нули переводим в десятичные приставки — кило- или мега-.

Если кто не в курсе — приставка кило- означает тысячу(применяя её, отбрасываем 3 нолика), мега- миллион (применяя её, отбрасываем 6 ноликов)

И напоследок пара моих любимых бородатейших баянов по сабжу:

Как работают резисторы? Что внутри резистора?

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 2 января 2022 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 (такие как пластик и дерево) обычно этого не делают. Но все не так просто, не так ли? Любое вещество будет проводить электричество, если к нему приложить достаточно большое напряжение: даже воздух, который обычно является изолятором, внезапно становится проводником, когда в облаках накапливается мощное напряжение — и это заставляет молния. Вместо того, чтобы говорить о проводниках и изоляторах, часто яснее говорить о сопротивлении: легкости, с которой что-нибудь пропускает через себя электричество. Проводник имеет низкое сопротивление, в то время как изолятор имеет гораздо более высокое сопротивление. Устройства под названием резисторы позволяют вводить точно контролируемые значения сопротивления в электрические цепи.

Давайте подробнее рассмотрим, что они из себя представляют и как они работают!

Фото: четыре типичных резистора, расположенных рядом в электронной схеме. Резистор работает путем преобразования электрической энергии в тепло, которое рассеивается в воздухе.

Содержание

Что такое сопротивление?
Измерение сопротивления
Сопротивление бесполезно?
Как работают резисторы
Как размер резистора влияет на его сопротивление?
Сопротивление и температура
Цветовые коды резисторов
Узнать больше

Что такое сопротивление?

Электричество течет через материал, переносимый электронами, мельчайшие заряженные частицы внутри атомов. широко говоря, материалы, которые хорошо проводят электричество, это те, которые позволяют электронам течь свободно. через них.

В металлах, например, атомы заперты в твердая, кристаллическая структура (немного похожая на металлическую раму для лазанья в детская площадка).

Хотя большинство электронов внутри этих атомов закрепленные на месте, некоторые из них могут пробираться сквозь конструкцию, неся с собой электричество. Вот почему металлы являются хорошими проводниками: металл выдерживает относительно небольшое сопротивление электронам, протекающим через него.

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

Пластмассы совсем другие. Хотя они часто солидны, они не одинаковы кристаллическая структура. Их молекулы (обычно очень длинные повторяющиеся цепи, называемые полимерами) связаны друг с другом в таких таким образом, что электроны внутри атомов полностью заняты. Там Короче говоря, это не свободные электроны, которые могут двигаться в пластике. проводить электрический ток. Пластмассы являются хорошими изоляторами: они помещают создают высокое сопротивление электронам, протекающим через них.

Все это немного расплывчато для такого предмета, как электроника, которая требует точного контроля электрического тока. Вот почему мы определяем сопротивление, точнее, как напряжение в вольтах, необходимое для создания по цепи течет ток 1 ампер. Если для этого потребуется 500 вольт. сделать поток 1 ампер, сопротивление 500 Ом (написано 500 Ом). Ты можешь см. это соотношение, записанное в виде математического уравнения:

В = Я × Р

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

Сопротивление бесполезно?

Сколько раз вы слышали, как плохие парни говорят это в кино? Это часто верно и в науке. Если материал имеет высокое сопротивление, он означает, что электричеству будет трудно пройти через него. Чем больше электричеству приходится бороться, чем больше энергии потрачено впустую. Это звучит вроде плохая идея, но иногда сопротивление далеко не «бесполезно» и правда очень полезно.

Фото: Нить накаливания внутри старинной лампочки. Это очень тонкий провод с умеренным сопротивлением. Он разработан, чтобы нагреваться, поэтому он ярко светится и излучает свет.

В лампочке старого образца, например, электричество течет по очень тонкому проводу называется нитью. Провод настолько тонкий, что электричество действительно нужно бороться, чтобы пройти через это. Это делает провод чрезвычайно горячо — настолько сильно, что излучает свет. Без сопротивление, такие лампочки не будут работать. Конечно недостатком является то, что мы должны тратить огромное количество энергии на нагрев нить. Такие лампочки старого образца излучают свет, создавая тепло, поэтому их и называют лампами накаливания; новые энергосберегающие лампочки излучают свет, не выделяя много тепла, благодаря совершенно другому процессу флуоресценции.

Тепло, выделяемое нитями, не всегда тратится впустую. В приборах, таких как электрические чайники, электрические радиаторы, электрических душей, кофеварок и тостеров существуют более крупные и прочные версии нитей, называемые нагревательные элементы. Когда через них проходит электрический ток, они получают достаточно горячей, чтобы вскипятить воду или приготовить хлеб. По крайней мере, в нагревательных элементах сопротивление далеко не бесполезно.

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

Фото: «Переменный резистор» — это очень общее название компонента, сопротивление которого можно изменять с помощью перемещение циферблата, рычага или какого-либо элемента управления. Более конкретные виды переменных резисторов включают потенциометры (небольшие электронные компоненты с тремя клеммами) и реостаты (обычно намного большего размера и состоят из нескольких витков спирального провода со скользящим контактом, который перемещается по катушкам, чтобы «отбить» некоторую часть сопротивления) . Фотографии: 1) Небольшой переменный резистор, служащий регулятором громкости в транзисторном радиоприемнике. 2) Два больших реостата от силовой установки. Вы можете см. циферблатные регуляторы, которые «отбивают» большее или меньшее сопротивление. Фотография Джека Баучера из журнала Historic American Engineering Record любезно предоставлена Библиотекой Конгресса США.

Как работают резисторы

Люди, изготавливающие электрические или электронные схемы для выполнения конкретных рабочие места часто должны ввести точное количество сопротивления. Они могут сделать это, добавив крошечные компоненты, называемые резисторами. Резистор – это небольшой пакет сопротивления: подключите его к цепи, и вы уменьшите ток на точную сумму. Внешне все резисторы выглядят более или менее одинаково. Как вы можете видеть на верхней фотографии на этой странице и на фотографии ниже, Резистор представляет собой короткий червячный компонент с цветными полосками на сторона. Он имеет два соединения, по одному с каждой стороны, так что вы можете подключить его в цепь.

Фото: Типовой резистор.

Что происходит внутри резистора? Если вы сломаете один открытый, и соскоблите внешнее покрытие изоляционной краски, вы можете увидеть изолирующий керамический стержень, проходящий посередине с медной проволокой, намотанной снаружи. Такой резистор называется проволочным. Количество медных витков определяет сопротивление очень точно: чем больше медных витков, и чем тоньше меди, тем выше сопротивление. В резисторах меньшего номинала предназначенный для цепей меньшей мощности, медная обмотка заменена на спиральный узор углерода. Такие резисторы намного дешевле. делают и называются углеродной пленкой. Как правило, проволочные резисторы более точны и более стабильны при более высоких рабочих температурах.

Фото: Внутри проволочного резистора. Разломите один пополам, соскребите краску, и вы сможете ясно увидеть изолирующий керамический сердечник и обмотанную вокруг него проводящую медную проволоку.

Как размер резистора влияет на его сопротивление?

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

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

R = ρ × L / А

Проще говоря, сопротивление (R) материала увеличивается по мере увеличения его длины (поэтому более длинные провода обеспечивают большее сопротивление) и увеличивается по мере уменьшения его площади (более тонкие провода имеют 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 Ωm (омметры). У разных материалов очень разное удельное сопротивление: у проводников удельное сопротивление намного ниже, чем у изоляторов. При комнатной температуре алюминий имеет размер около 2,8 x 10 9 . 0089 -8 Ом·м, в то время как медь (лучший проводник) значительно ниже и составляет 1,7 ^-8 Ом·м. Кремний (полупроводник) имеет удельное сопротивление около 1000 Ом·м и стекло (хороший изолятор). меры около 10 ¹² Ом·м. Из этих цифр видно, насколько сильно различаются проводники и изоляторы по своей способности проводить электричество: кремний примерно в 100 миллиардов раз хуже меди, а стекло снова примерно в миллиард раз хуже!

Таблица: Хорошие проводники: Сравните удельное сопротивление 10 распространенных металлов и сплавов с 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 неуклонно 90 103 возрастает 90 104 с повышением температуры. Почему? Чем горячее материал, тем сильнее колеблются его атомы или ионы, и тем труднее он воспринимается. электроны извиваются, что приводит к более высокому электрическому сопротивлению. Говоря в широком смысле, удельное сопротивление большинства материалов увеличивается линейно с температурой (поэтому, если вы увеличите температуры на 10 градусов удельное сопротивление увеличивается на определенную величину, а если его увеличить еще на 10 градусов удельное сопротивление снова возрастает на такую же величину). если вы охладите материал, вы понизите его удельное сопротивление, и если вы охладите его до чрезвычайно низкого температуры, вы можете иногда заставить удельное сопротивление полностью исчезнуть в явлении, известном как сверхпроводимость.

Таблица: Сопротивление материала увеличивается с температурой. На этой диаграмме показано, как удельное сопротивление (базовое сопротивление материала, не зависящее от его длины или площади) увеличивается почти линейно при увеличении температуры от абсолютного нуля до примерно 600 К (327°C) для четырех распространенных металлов. Нарисовано с использованием исходных данных из «Удельного электрического сопротивления выбранных элементов» П. Десаи и др., J. Phys. хим. Ссылка Данные, Том 13, № 4, 1984 и «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра» Р. Матулы, J. Phys. хим. Ссылка Data, Vol 8, No 4, 1979, любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий США. Открытые данные.

Узнайте больше

Статьи по теме на нашем сайте

Конденсаторы
Диоды и светоизлучающие диоды (СИД)
Электричество
Электроника
Нагревательные элементы
Транзисторы

Видео

MAKE Presents: The Resistor: 5-минутное вступительное видео от Колина Каннингема из журнала MAKE. Охватывает основную концепцию резисторов и немного истории, а затем показывает, как сделать собственный резистор с помощью карандаша 2В!
Что такое резистор?: В этом видео довольно много времени объясняется, как читать цветовые коды; если вы находите всю цветовую систему запутанной, это хорошее место, чтобы прояснить ваши идеи.

Книги

Для юных читателей

Easy Electronics Чарльза Платта. Maker Media, 2017. Упрощенное введение в стиле комиксов на 50 страницах с упором на обучение на практике.

Для читателей постарше

Производитель: Electronics by Charles Platt. Maker Media, 2015. Более длинное и подробное введение от Чарльза Платта, но с использованием того же практического подхода.
Электричество и электроника, Стэн Гибилиско. Макгроу Хилл, 2011.
Начало работы в области электроники, Форрест М. Мимс III. Издательство Мастер, 2003.

Статьи

Исторически важные уравнения Ньютона, Ома и Планка Пола Г. Хьюитта. Учитель естественных наук, сентябрь 2019 г. Почему закон Ома лучше всего преподавать, уделяя больше внимания току (I = V/R).
Нужен фокус на вечеринке с законом Ома? Измерьте температуру лампочки Ретта Алена. Wired, 18 марта 2019 г. В новом повороте автор измеряет сопротивление лампы, чтобы определить ее температуру.
Начало электрического сопротивления, измеренное впервые Дэйвом Мошером. Wired, 21 декабря 2011 г. Физики нашли способ наблюдать, как замедляющиеся электроны вызывают сопротивление.
Компонент месяца: резисторы Джона Байхтала. MAKE, 1 апреля 2013 г. Альтернативное введение, которое охватывает те же темы, что и эта статья.
Таинственный мемристор Салли Ади. IEEE Spectrum, 1 мая 2008 г. История четвертого основного элемента схемы, мемристора (запоминающего резистора).