ตัวต้านทานคืออะไรและทำไมจึงจำเป็นในวงจรไฟฟ้า

คำนิยาม

ตัวต้านทานมาจาก "ตัวต้านทาน" ภาษาอังกฤษและจาก "ตัวต้านทาน" ละตินซึ่งในการแปลเป็นภาษารัสเซียเสียงเหมือน "ต่อต้าน" ในวรรณคดีภาษารัสเซียคำว่า "การต่อต้าน" ถูกนำมาใช้พร้อมกับคำว่า "ตัวต้านทาน" จากชื่องานหลักขององค์ประกอบนี้มีความชัดเจน - เพื่อต้านทานกระแสไฟฟ้า

มันเป็นของกลุ่มขององค์ประกอบแบบพาสซีฟเนื่องจากเป็นผลมาจากการดำเนินงานของมันปัจจุบันสามารถลดลงนั่นคือซึ่งแตกต่างจากองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่เรื่อย ๆ คนเดียวไม่สามารถขยายสัญญาณ ข้อใดของข้อที่สอง กฎหมายของ Kirchhoff และ กฎของโอห์ม หมายความว่าเมื่อกระแสไหลผ่านตัวต้านทานแรงดันจะลดลงค่าที่เท่ากับค่าของกระแสที่ไหลคูณด้วยค่าความต้านทาน ด้านล่างคุณจะเห็นว่ามีการระบุความต้านทานบนแผนภาพอย่างไร:

สัญลักษณ์บนแผนภาพนั้นง่ายต่อการจดจำ - เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าตาม GOST 2.728-74 ขนาดของมันคือ 4x10 มม. มีตัวเลือกการกำหนดสำหรับตัวต้านทานที่มีกำลังการกระจายแตกต่างกัน

ประเภท

การจำแนกประเภทของตัวต้านทานเกิดขึ้นตามเกณฑ์หลายประการ หากเราพูดถึงส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่องตามวิธีการติดตั้งพวกเขาจะแบ่งออกเป็น:

• ทางออก ใช้สำหรับติดตั้งผ่านแผงวงจรพิมพ์ องค์ประกอบดังกล่าวมีข้อสรุปอยู่ในแนวรัศมีหรือแนวแกน ในคนข้อสรุปเรียกว่าขา ตัวต้านทานชนิดนี้ถูกใช้อย่างแข็งขันในอุปกรณ์เก่าทั้งหมด (20 ปีขึ้นไป) - ทีวีเก่าเครื่องรับโดยทั่วไปทุกที่และตอนนี้มันถูกใช้ในอุปกรณ์ง่าย ๆ เช่นเดียวกับที่การใช้ส่วนประกอบ SMD นั้นยากหรือเป็นไปไม่ได้ด้วยเหตุผลบางประการ
• SMD เหล่านี้เป็นองค์ประกอบที่ไม่มีขา ข้อค้นพบสำหรับการเชื่อมต่อนั้นตั้งอยู่บนพื้นผิวของที่พักอาศัยซึ่งยื่นออกมาเล็กน้อย พวกเขาจะติดตั้งโดยตรงบนพื้นผิวของแผงวงจร ข้อดีของตัวต้านทานดังกล่าวคือความเรียบง่ายและค่าใช้จ่ายในการประกอบต่ำบนสายอัตโนมัติประหยัดพื้นที่บนแผงวงจรพิมพ์

การปรากฏตัวขององค์ประกอบสองประเภทที่คุณเห็นในรูปด้านล่าง:

เรารู้แล้วว่าส่วนประกอบนี้มีลักษณะเป็นอย่างไรตอนนี้เราควรเรียนรู้เกี่ยวกับการจัดประเภทตามเทคโนโลยีการผลิต ตัวต้านทานเอาต์พุตคือ:

• ลวด ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบต้านทานลวดพันแผลบนแกนถูกนำมาใช้ขดลวดสองชั้นที่ใช้ในการลดการเหนี่ยวนำปลอม ลวดถูกเลือกจากโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำของความต้านทานและความต้านทานต่ำ
• ฟิล์มโลหะและคอมโพสิตอย่างที่คุณอาจเดาได้ว่าที่นี่ฟิล์มโลหะผสมถูกนำมาใช้เป็นองค์ประกอบต้านทาน

เนื่องจากตัวต้านทานประกอบด้วยวัสดุตัวต้านทานบทบาทของหลังอาจเป็นลวดหรือฟิล์มที่มีความต้านทานสูง นี่คืออะไร วัสดุเช่น:

• แมงกานิน;
• constantan;
• nichrome;
• nickeline;
• dielectrics โลหะ
• ออกไซด์ของโลหะ
• คาร์บอนและอื่น ๆ

ตัวต้านทาน SMD หรือชิปเป็นฟิล์มบางและฟิล์มหนาโดยใช้เป็นวัสดุตัวต้านทาน:

รูปด้านล่างแสดงสิ่งที่ตัวต้านทานประกอบด้วย:

โดยการออกแบบพวกเขาแยกแยะ:

• ถาวร พวกเขามีข้อสรุปสองข้อและคุณไม่สามารถเปลี่ยนแนวต้านได้ - มันคงที่
• ตัวแปร เหล่านี้คือโพเทนชิโอมิเตอร์และตัวต้านทานปรับแต่งซึ่งหลักการนี้ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของหน้าสัมผัสแบบเลื่อน (ตัวเลื่อน) ไปตามชั้นต้านทาน
• ไม่เชิงเส้น ความต้านทานของส่วนประกอบประเภทนี้เปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ (เทอร์มิสเตอร์), การแผ่รังสีแสง (photoresistor), แรงดันวาริสเตอร์) และปริมาณอื่น ๆ

และยังเป็นที่ตั้งใจ - ทั่วไปและพิเศษ หลังถูกแบ่งออกเป็น:

• ความต้านทานสูง (ช่วงความต้านทานเป็นหน่วยนับสิบเมกะ - TO, ที่แรงดันไฟฟ้าสูงถึง 400V)
• แรงดันสูง (ออกแบบมาเพื่อใช้งานในวงจรที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึงสิบ kV)
• ความถี่สูง (คุณลักษณะของการทำงานที่ความถี่สูงเป็นข้อกำหนดสำหรับการเหนี่ยวนำและความจุภายในที่ต่ำผลิตภัณฑ์ดังกล่าวสามารถทำงานในวงจรที่มีความถี่สัญญาณหลายร้อย MHz)
• ความแม่นยำและความแม่นยำสูง (เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีระดับความแม่นยำสูงพวกเขามีความอดทนต่อการเบี่ยงเบนจากความต้านทานเล็กน้อยจาก 0.001 - 1% ในขณะที่ความคลาดเคลื่อนทั่วไปสามารถเป็น 5% และ 10% หรือมากกว่า)

หลักการทำงาน

ตัวต้านทานจะถูกติดตั้งในวงจรไฟฟ้าเพื่อ จำกัด กระแสที่ไหลผ่านวงจร ขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงคำนวณได้ง่ายๆ - ตามกฎของโอห์ม:

U = IR

แรงดันไฟฟ้าตกคือจำนวนโวลต์ที่ปรากฏบนขั้วของตัวต้านทานเมื่อกระแสไหลผ่าน ดังนั้นหากแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานและกระแสไหลผ่านก็หมายความว่ามีการปล่อยพลังงานออกมา ในวิชาฟิสิกส์มีสูตรที่รู้จักกันดีในการหาพลังงาน:

P = UI

หรือเพื่อเพิ่มความเร็วในการคำนวณบางครั้งก็สะดวกในการใช้สูตรพลังงานผ่านความต้านทาน:

P = คุณ²/ R = I²R

ตัวต้านทานทำงานอย่างไร ตัวนำแต่ละคนมีโครงสร้างภายในที่เฉพาะเจาะจง เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลอิเล็กตรอน (ตัวพาประจุ) จะชนกับโครงสร้างของสสารต่าง ๆ และสูญเสียพลังงานมันจะถูกปล่อยออกมาในรูปของความร้อน หากมันยากสำหรับคุณที่จะเข้าใจหลักการของการต่อต้านด้วยคำพูดง่าย ๆ สามารถพูดได้ดังนี้:

นี่เป็นค่าที่แสดงว่ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านสารได้ยากเพียงใด มันขึ้นอยู่กับสาร - ความต้านทานของมัน

โดยที่: p คือความต้านทาน, l คือความยาวของตัวนำ, S คือพื้นที่หน้าตัด

คุณสมบัติเด่น

ในการเลือกตัวต้านทานที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องรู้ว่าคุณลักษณะใดที่คุณต้องพิจารณาเมื่อเลือก พารามิเตอร์หลัก ได้แก่ :

1. จัดอันดับความต้านทาน
2. การกระจายพลังงานสูงสุด
3. ระดับความอดทนหรือความแม่นยำ ขึ้นอยู่กับว่าค่าความต้านทานของชิ้นส่วนจากคลาสนี้มีความแตกต่างจากค่าที่ประกาศเท่าใด

ในกรณีส่วนใหญ่ข้อมูลนี้เพียงพอ ผู้เริ่มต้นมักจะลืมเกี่ยวกับพลังที่ได้รับอนุญาตของตัวต้านทานและพวกเขาก็เหนื่อยหน่ายคุณสามารถคำนวณจำนวนวัตต์ที่จัดสรรให้กับตัวต้านทานโดยใช้สูตรที่ระบุในส่วนก่อนหน้าของบทความ ซื้อตัวต้านทานที่มีอัตราพลังงาน 20-30% มากกว่าดีกว่าไม่จำเป็น!

ที่ไหนและสำหรับสิ่งที่ถูกนำไปใช้

เราได้พิจารณาแล้วว่าตัวต้านทานถูกออกแบบมาเพื่อ จำกัด กระแสในวงจรตอนนี้เราจะดูตัวอย่างการใช้งานจริงหลายประการที่ตัวต้านทานถูกใช้ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า

พื้นที่แรกของแอปพลิเคชั่นคือข้อ จำกัด ในปัจจุบันตัวอย่างเช่นสำหรับการเปิดไฟ LED หลักการของการใช้งานและการคำนวณวงจรดังกล่าวคือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานเล็กน้อยของ LED จะถูกลบออกจากแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานผลรวมจะถูกหารด้วยกระแส (หรือที่ต้องการ) ผ่านกระแสไฟ LED เป็นผลให้คุณได้รับคะแนนความต้านทานที่ จำกัด

R_{ผีปอบ}= (U_{แหล่งจ่ายไฟ}-U_{จำเป็นต้องใช้}) / I_{จัดอันดับ}

ที่สองคือตัวแบ่งแรงดัน ที่นี่แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตคำนวณโดยสูตร:

U_O= U_{รินทร์}(R2 / R1 + R2)

นอกจากนี้ตัวต้านทานยังพบแอปพลิเคชันสำหรับตั้งค่ากระแสสำหรับทรานซิสเตอร์ ในสาระสำคัญวงจร limiter เดียวกันกล่าวข้างต้น

สุดท้ายเราขอแนะนำให้ดูวิดีโอที่มีประโยชน์ในหัวข้อของบทความ:

เราตรวจสอบตัวต้านทานวัตถุประสงค์และหลักการของการทำงานคืออะไร นี่เป็นองค์ประกอบสำคัญที่จะเริ่มศึกษาวิศวกรรมไฟฟ้า ในการคำนวณวงจรกับเขาพวกเขาใช้กฎของโอห์มและพลังงานที่ใช้งานอยู่และในวงจรความถี่สูงพารามิเตอร์ของปฏิกิริยา - ความจุจรจัดและตัวเหนี่ยวนำ - จะถูกนำมาพิจารณาด้วย เราหวังว่าข้อมูลที่ให้ไว้มีประโยชน์และน่าสนใจสำหรับคุณ!

วัสดุที่เกี่ยวข้อง:

• ความต้านทานของตัวนำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างไร
• การทำเครื่องหมายตัวต้านทานโดยใช้กำลังและความต้านทาน
• วิธีการประสานส่วนประกอบวิทยุจากบอร์ด