Was ist ein Widerstand und warum wird er in einem Stromkreis benötigt?

Definition

Der Widerstand stammt vom englischen „Widerstand“ und vom lateinischen „Widerstand“, was in der Übersetzung ins Russische wie „Widerstand“ klingt. In der russischsprachigen Literatur wird das Wort "Widerstand" zusammen mit dem Wort "Widerstand" verwendet. Aus dem Namen geht hervor, dass die Hauptaufgabe dieses Elements klar ist - dem elektrischen Strom zu widerstehen.

Es gehört zur Gruppe der passiven Elemente, da der Strom aufgrund seines Betriebs nur abnehmen kann, dh im Gegensatz zu aktiven Elementen können passive Elemente allein das Signal nicht verstärken. Welcher der zweiten Kirchhoffs Gesetz und Ohmsches Gesetz bedeutet, dass, wenn der Strom durch den Widerstand fließt, die Spannung abfällt, deren Wert gleich dem Wert des fließenden Stroms ist, multipliziert mit dem Widerstandswert. Unten sehen Sie, wie der Widerstand im Diagramm angezeigt wird:

Das Symbol auf dem Diagramm ist leicht zu merken - es ist ein Rechteck, laut GOST 2.728-74 sind seine Abmessungen 4x10 mm. Es gibt Bezeichnungsoptionen für Widerstände mit unterschiedlichen Verlustleistungen.

Spezies

Die Klassifizierung von Widerständen erfolgt nach einer Reihe von Kriterien. Wenn wir über diskrete Komponenten sprechen, werden sie gemäß der Installationsmethode unterteilt in:

• Ausgabe. Wird zur Montage über eine Leiterplatte verwendet. Solche Elemente haben Schlussfolgerungen, die radial oder axial angeordnet sind. In den Menschen werden Schlussfolgerungen Beine genannt. Diese Art von Widerstand wurde in allen alten Geräten (vor 20 und mehr Jahren) aktiv verwendet - alten Fernsehgeräten, Empfängern, im Allgemeinen überall, und jetzt wird er in einfachen Geräten verwendet sowie dort, wo die Verwendung von SMD-Komponenten aus irgendeinem Grund schwierig oder unmöglich ist.
• SMD Dies sind Elemente, die keine Beine haben. Die Befunde für die Verbindung befinden sich auf der Oberfläche des Gehäuses und ragen leicht darüber hinaus. Sie sind direkt auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert. Der Vorteil solcher Widerstände ist die Einfachheit und die geringen Kosten für die Montage auf automatisierten Leitungen, wodurch Platz auf der Leiterplatte gespart wird.

Das Erscheinungsbild der Elemente zweier Typen sehen Sie in der folgenden Abbildung:

Wir wissen bereits, wie diese Komponente aussieht, jetzt sollten wir etwas über die Klassifizierung nach Fertigungstechnologie lernen. Ausgangswiderstände sind:

• Drahtwunde. Als Widerstandskomponente wird ein auf den Kern gewickelter Draht verwendet, eine bifilare Wicklung wird verwendet, um die Störinduktivität zu verringern. Der Draht wird aus einem Metall mit einem niedrigen Temperaturkoeffizienten des Widerstands und einem niedrigen spezifischen Widerstand ausgewählt.
• Metallfolie und Verbundwerkstoff.Wie Sie sich vorstellen können, werden hier Metalllegierungsfilme als Widerstandselement verwendet.

Da der Widerstand aus einem Widerstandsmaterial besteht, kann dessen Rolle ein Draht oder ein Film mit einem hohen spezifischen Widerstand sein. Was ist das? Materialien wie:

• Manganin;
• Konstantan;
• Nichrom;
• Nickel;
• Metalldielektrika;
• Metalloxide;
• Kohlenstoff und andere.

SMD- oder Chip-Widerstände sind Dünn- und Dickfilme, die als Widerstandsmaterial verwendet werden:

Die folgende Abbildung zeigt, woraus der Widerstand besteht:

Durch das Design unterscheiden sie:

• Dauerhaft. Sie haben zwei Schlussfolgerungen, und Sie können den Widerstand nicht ändern - er ist konstant.
• Variablen Dies sind Potentiometer und Abstimmwiderstände, deren Prinzip auf der Bewegung des Gleitkontakts (Schiebereglers) entlang der Widerstandsschicht beruht.
• Nicht linear. Der Widerstand solcher Bauteile ändert sich unter dem Einfluss von Temperatur (Thermistoren), Lichtstrahlung (Fotowiderstände), Spannung (Varistoren) und andere Mengen.

Und auch wie vorgesehen - allgemein und speziell. Letztere sind unterteilt in:

• Hoher Widerstand (der Widerstandsbereich beträgt einige zehn Megaohm - TO-Einheiten bei Betriebsspannungen bis zu 400 V).
• Hochspannung (für den Betrieb in Stromkreisen mit Spannungen bis zu einigen zehn kV ausgelegt).
• Hochfrequenz (ein Merkmal des Arbeitens mit hoher Frequenz ist das Erfordernis niedriger Eigeninduktivitäten und Kapazitäten. Solche Produkte können in Schaltkreisen mit einer Signalfrequenz von Hunderten von MHz arbeiten).
• Präzision und Superpräzision (dies sind Produkte mit einer hohen Genauigkeitsklasse. Sie haben eine Abweichungstoleranz vom Nennwiderstand von 0,001 - 1%, während herkömmliche Toleranzen 5% und 10% oder mehr haben können).

Arbeitsprinzip

Der Widerstand ist in einem Stromkreis installiert, um den durch den Stromkreis fließenden Strom zu begrenzen. Die Größe der Spannung, die darauf abfällt, wird einfach berechnet - nach dem Ohmschen Gesetz:

U = IR

Der Spannungsabfall ist die Anzahl der Volt, die an den Anschlüssen des Widerstands auftreten, wenn Strom durch ihn fließt. Wenn dementsprechend die Spannung über dem Widerstand abfällt und Strom durch ihn fließt, bedeutet dies, dass eine bestimmte Leistung in ihn freigesetzt wird. In der Physik gibt es eine bekannte Formel, um Macht zu finden:

P = UI

Oder um die Berechnungen zu beschleunigen, ist es manchmal bequem, die Potenzformel durch Widerstand zu verwenden:

P = u²/ R = I.²R.

Wie funktioniert ein Widerstand? Jeder Leiter hat eine spezifische innere Struktur. Wenn ein elektrischer Strom fließt, kollidieren Elektronen (Ladungsträger) mit verschiedenen Inhomogenitäten in der Struktur der Materie und verlieren Energie. Diese wird in Form von Wärme freigesetzt. Wenn es für Sie schwer zu verstehen ist, kann das Prinzip des Widerstands in einfachen Worten so ausgedrückt werden:

Dies ist ein Wert, der zeigt, wie schwierig es ist, dass elektrischer Strom durch eine Substanz fließt. Es hängt von der Substanz selbst ab - ihrem spezifischen Widerstand.

Wobei: p der spezifische Widerstand ist, l die Länge des Leiters ist, S die Querschnittsfläche ist.

Hauptmerkmale

Um den richtigen Widerstand auszuwählen, ist es wichtig zu wissen, welche Eigenschaften Sie bei der Auswahl berücksichtigen müssen. Seine Hauptparameter umfassen:

1. Nennwiderstand
2. Maximale Verlustleistung.
3. Toleranz- oder Genauigkeitsklasse. Dies hängt davon ab, wie viel Prozent der Widerstand von Teilen dieser Klasse von dem angegebenen abweichen kann.

In den meisten Fällen sind diese Informationen ausreichend. Anfänger vergessen oft die zulässige Leistung des Widerstands und brennen aus.Sie können berechnen, wie viele Watt dem Widerstand zugeordnet sind, indem Sie die im vorherigen Abschnitt des Artikels angegebene Formel verwenden. Kaufen Sie Widerstände mit einer Leistungsspanne von 20-30%, mehr ist besser, weniger ist nicht notwendig!

Wo und wofür wird angewendet?

Wir haben bereits berücksichtigt, dass der Widerstand so ausgelegt ist, dass er den Strom in der Schaltung begrenzt. Jetzt werden wir uns einige praktische Beispiele ansehen, bei denen der Widerstand in der Elektrotechnik verwendet wird.

Der erste Anwendungsbereich ist die Strombegrenzung, beispielsweise zur Stromversorgung von LEDs. Das Funktionsprinzip und die Berechnung einer solchen Schaltung besteht darin, dass die Nennbetriebsspannung der LED von der Spannung der Stromquelle abgezogen wird, die Summe durch den Nennstrom (oder den gewünschten Strom) durch die LED geteilt wird. Als Ergebnis erhalten Sie die Bewertung des Grenzwiderstands.

R._Oger= (U._{Stromversorgung}-U_erforderlich) / Ich_bewertet

Der zweite ist der Spannungsteiler. Hier wird die Ausgangsspannung nach folgender Formel berechnet:

U._raus= U._in(R2 / R1 + R2)

Der Widerstand hat auch Anwendung zum Einstellen des Stroms für Transistoren gefunden. Im Wesentlichen die gleiche oben diskutierte Begrenzerschaltung.

Schließlich empfehlen wir, ein nützliches Video zum Thema des Artikels anzusehen:

Wir haben die Widerstände, ihren Zweck und ihr Funktionsprinzip untersucht. Dies ist ein wichtiges Element, um mit dem Studium der Elektrotechnik zu beginnen. Um die Schaltungen mit ihm zu berechnen, verwenden sie das Ohmsche Gesetz und die Wirkleistung, und in Hochfrequenzschaltungen werden auch Blindparameter - Streukapazität und Induktivität - berücksichtigt. Wir hoffen, dass die bereitgestellten Informationen für Sie nützlich und interessant waren!

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