Вы находитесь здесь: Главная > Резисторы > Резисторы ток и напряжение

Резисторы ток и напряжение

Резисторы ток и напряжение

В этой статье мы разглядим резистор и его взаимодействие с напряжением и током, проходящим через него. Вы узнаете, как высчитать резистор при помощи особых формул. В этой статье также показано, как особые резисторы могут быть применены в качестве датчика света и температуры.

Представление об электричестве Новичок должен быть в состоянии представить для себя электронный ток. Даже если вы сообразили, что электричество состоит из электронов, передвигающихся по проводнику, это все еще очень тяжело верно представить для себя. Вот почему я предлагаю эту ординарную аналогию с аква системой, которую хоть какой желающий может просто представить для себя и осознать, не вникая в законы.

Направьте внимание, как электронный ток похож на поток воды из полного резервуара (высочайшего напряжения) в пустой(низкое напряжение). В этой обычный аналогии воды с электронным током, клапан аналогичен тока ограничительному резистору.

Из этой аналогии можно вывести некие правила, которые вы должны уяснить навечно:

— Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает

— Для того чтоб протекал ток, на концах проводника должны быть различные потенциалы.

— Количество воды в 2-ух сосудах можно сопоставить с зарядом батареи. Когда уровень воды в различных сосудах станет схожим, она закончит течь, и при разряде аккума, различия меж электродами не будет и ток закончит течь.

— Электронный ток будет возрастать при уменьшении сопротивления, как и скорость потока воды будет возрастать с уменьшением сопротивления клапана.

Я мог бы написать еще больше умозаключений на базе этой обычный аналогией, но они описаны в законе Ома ниже.

Резистор

Резисторы могут быть применены для контроля и ограничения тока, как следует, главным параметром резистора является его сопротивление, которое измеряется в Омах. Не стоит забывать о мощности резистора, которая измеряется в ваттах (Вт), и указывает, какое количество энергии резистор может рассеять без перегрева и выгорания. Принципиально также отметить, что резисторы употребляются не только лишь для ограничения тока, они также могут быть применены в качестве делителя напряжения для получения низкого напряжения из большего. Некие датчики основаны на том, что сопротивление варьируется в зависимости от освещённости, температура либо механического воздействия, об этом тщательно написано в конце статьи.

Закон Ома

Понятно, что эти 3 формулы выведены из основной формулы закона Ома, но их нужно выучить для осознания более сложных формул и схем. Вы должны быть в состоянии осознать и представить для себя смысл хоть какой из этих формул. К примеру, во 2-ой формуле показано, что повышение напряжения без конфигурации сопротивления приведет к росту тока. Все же, повышение тока не прирастит напряжение (хотя это математически правильно), так как напряжение — это разность потенциалов, которая будет создавать электронный ток, а не напротив (см. аналогию с 2 емкостями для воды). Формула 3 может употребляться для вычисления сопротивления тока ограничивающего резистора при известном напряжении и токе. Это только примеры, показывающие значимость этого правила. Вы сами узнаете, как использовать их после чтения статьи.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Осознание последствий параллельного либо поочередного подключения резисторов очень принципиально и поможет вам осознать и упростить схемы при помощи этих обычных формул для поочередного и параллельного сопротивления:

В этом примере схемы, R1 и R2 соединены параллельно, и могут быть изменены одним резистором R3 в согласовании с формулой:

В случае с 2-мя параллельно соединёнными резисторами, формулу можно записать так:

Не считая того, что эту формулу можно использовать для упрощения схем, она может быть применена для сотворения номиналов резисторов, которых у вас нет.

Отметим также, что значение R3 будет всегда меньше, чем у 2 других эквивалентных резисторов, потому что добавление параллельных резисторов обеспечивает дополнительные пути

электронному току, снижая общее сопротивление цепи.

Поочередно соединённые резисторы могут быть изменены одним резистором, значение которого будет равно сумме этих 2-ух, в связи с тем, что это соединение обеспечивает дополнительное сопротивление тока. Таким макаром, эквивалентное сопротивление R3 до боли просто рассчитывается: R3=R1+R2

Резисторы ток и напряжениеВ вебе есть комфортные он-лайн калькуляторы для расчета поочередного и параллельного соединения резисторов.

Токоограничивающий резистор

Самая главная роль тока ограничивающих резисторов — это контроль тока, который будет протекать через устройство либо проводник. Для осознания их работы, давайте поначалу разберём ординарную схему, где лампа конкретно подключена к 9В батареи. Лампа, как и хоть какое другое устройство, которое потребляет электроэнергию для выполнения определенной задачки (к примеру, светоизлучение) имеет внутреннее сопротивление, которое определяет его текущее потребление. Таким макаром, с этого момента, хоть какое устройство может быть заменено на эквивалентное сопротивление.

Сейчас, когда лампа будет рассматриваться как резистор, мы можем использовать закон Ома для расчета тока, проходящего через него. Закон Ома говорит, что ток, проходящий через резистор равен разности напряжений на нем, поделенное на сопротивление резистора: I=V/R либо поточнее так:

I=(V1-V2)/R

где (V1-V2) является разностью напряжений до и после резистора.

Сейчас направьте внимание на набросок выше, где добавлен тока ограничительный резистор. Он будет ограничивать ток идущий к лампе, как это следует из наименования. Вы сможете держать под контролем, количество тока протекающего через лампу, просто выбрав правильное значение R1. Большой резистор будет очень снижать ток, а маленький резистор наименее очень (так же, как в нашей аналогии с водой).

Математически это запишется так:

Из формулы следует, что ток уменьшиться, если значение R1 возрастет. Таким макаром, дополнительное сопротивление может быть применено для ограничения тока. Но принципиально отметить, что это приводит к нагреву резистора, и вы должны верно высчитать его мощность, о чем будет написано далее.

Вы сможете пользоваться он-лайн калькулятором для расчета токоограничительного резистора светодиода.

Резисторы как делитель напряжения

Как надо из наименования, резисторы могут быть применены в качестве делителя напряжения, другими словами, они могут быть применены для уменьшения напряжения методом деления его. Формула:

Если оба резистора имеют однообразное значение (R1=R2=R), то формулу можно записать так:

Другой всераспространенный тип делителя, когда один резистор подключен к земле (0В), как показано на рисунке 6B.

Заменив Vb на 0 в формуле 6А, получаем:

Узловой анализ

Сейчас, когда вы начинаете работать с электрическими схемами, принципиально уметь их рассматривать и рассчитывать все нужные напряжения, токи и сопротивления. Есть много методов для исследования электрических схем, и одним из более всераспространенных способов является узловой, где вы просто применяете набор правил, и рассчитываете шаг за шагом все нужные переменные.

Резисторы ток и напряжениеОблегченные правила узлового анализа

Определение узла

Узел – это неважно какая точка соединения в цепи. Точки, которые связаны вместе, без других компонент меж ними рассматриваются как единый узел. Таким макаром, нескончаемое число проводников в одну точку числятся одним узлом. Все точки, которые сгруппированы в один узел, имеют однообразные напряжения.

Определение ветки

Ветвь представляет собой набор из 1 и поболее компонент, соединенных поочередно, и все составляющие, которые подсоединены поочередно к этой цепи, рассматриваются как одна ветвь.

Все напряжения обычно измеряются относительно земли напряжение на которой всегда равно 0 вольт.

Резисторы ток и напряжение Ток всегда течет от узла с более высочайшим напряжением на узел с более низким.

Резисторы ток и напряжение Напряжение на узле может быть высчитано из напряжения около узла, при помощи формулы:

V1-V2=I1*(R1)

Перенесем:

V2=V1-(I1*R1)

Где V2 является разыскиваемым напряжение, V1 является опорным напряжением, которое понятно, I1 ток, протекающий от узла 1 к узлу 2 и R1 представляет собой сопротивление меж 2 узлами.

Точно так же, как и в законе Ома, ток ответвления можно найти, если напряжение 2х примыкающих узлах и сопротивление понятно:

I 1=(V1-V2)/R1

Текущий входящий ток узла равен текущему выходящему току, таким макаром, это можно записать так: I 1+ I3=I2

Принципиально, чтоб вы были в состоянии осознавать смысл этих обычных формул. К примеру, на рисунке выше, ток протекает от V1 до V2, и, как следует, напряжение V2 должно быть меньше, чем V1.

Используя надлежащие правила в подходящий момент, вы можете стремительно и просто проанализировать схему и осознать её. Это умение достигается практикой и опытом.

Расчет нужной мощности резистора

При покупке резистора вам могут задать вопрос: «Резисторы какой мощности вы желаете?» либо могут просто дать 0.25Вт резисторы, так как они являются более пользующимися популярностью.

Пока вы работаете с сопротивлением больше 220 Ом, и ваш блок питания обеспечивает 9В либо меньше, можно работать с 0.125Вт либо 0.25Вт резисторами. Но если напряжение более 10В либо значение сопротивления наименее 220 Ом, вы должны высчитать мощность резистора, либо он может сгореть и попортить прибор. Чтоб вычислить нужную мощность резистора, вы должны знать напряжение через резистор (V) и ток, протекающий через него (I):

P=I*V

где ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В) и Р — рассеиваемая мощность в ваттах (Вт)

На фото предоставлены резисторы различной мощности, в главном они отличаются размером.

Разновидности резисторов

Резисторы могут быть различными, начиная от обычных переменных резисторов (потенциометров) до реагирующих на температуру, свет и давление. Некие из их будут дискуссироваться в этом разделе.

Переменный резистор (потенциометр)

На рисунке выше показано схематическое изображение переменного резистора. Он нередко упоминается как потенциометр, так как он может быть применен в качестве делителя напряжения.

Они различаются по размеру и форме, но все работают идиентично. Выводы справа и слева эквивалентны фиксированной точке (к примеру, Va и Vb на рисунке выше слева), а средний вывод является подвижной частью потенциометра, также употребляется для конфигурации соотношения сопротивления на левом и правом выводах. Как следует, потенциометр относится к делителям напряжения, которым можно выставить хоть какое напряжение от Va к Vb.

Резисторы ток и напряжениеНе считая того, переменный резистор может быть применен как тока ограничивающий методом соединения выводов Vout и Vb, как на рисунке выше (справа). Представьте для себя, как ток будет течь через сопротивление от левого вывода к правому, пока не достигнет подвижной части, и пойдет по ней, при всем этом, на вторую часть пойдет сильно мало тока. Таким макаром, вы сможете использовать потенциометр для регулировки тока всех электрических компонент, к примеру лампы.

LDR (светочувствительные резисторы) и термисторы

Есть много датчиков основанных на резисторах, которые реагируют на свет, температуру либо давление. Большая часть из их врубаются как часть делителя напряжения, которое меняется зависимо от сопротивления резисторов, изменяющегося под воздействием наружных причин.

Терморезисторы

Фоторезистор (LDR)

Как вы сможете созидать на рисунке 11A, фоторезисторы различаются по размеру, но они все являются резисторами сопротивление которых миниатюризируется под воздействием света и возрастает в мгле. К огорчению, фоторезисторы довольно медлительно реагируют на изменение уровня освещённости, имеют довольно низкую точность, но очень ординарны в использовании и популярны. Обычно, сопротивление фоторезисторов может варьироваться от 50 Ом при солнце, до более чем 10МОм в абсолютной мгле.

Резисторы ток и напряжение

Как мы уже гласили, изменение сопротивления изменяет напряжение с делителя. Выходное напряжение можно высчитать по формуле:

Если представить, что сопротивление LDR меняется от 10 МОм до 50 Ом, то Vout будет соответственно от 0.005В до 4.975В.

Резисторы ток и напряжениеТермистор похож на фоторезистор, все же, термисторы имею еще больше типов, чем фоторезисторы, к примеру, термистор может быть или с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), сопротивление которого миниатюризируется с увеличением температуры, либо положительным температурным коэффициентом (PTC), сопротивление которого будет возрастать с увеличением температуры. На данный момент термисторы реагируют на изменение характеристик среды очень стремительно и точно.

Резисторы ток и напряжениеСхемотехническое обозначение резисторов

Про определение номинала резстора используя цветовую маркировку можно почитать тут.

Оригинал статьи на британском языке (перевод: Андрей Шпакунов для веб-сайта cxem. net)

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: