Резистор для чего нужен простыми словами

Резистор

Резистор – пассивный элемент электрической цепи. Также его называют “сопротивление”, благодаря способности ограничивать ток, создавая для него препятствие.

Резисторы используются практически во всех электрических схемах. Чаще всего их используют для деления или уменьшения напряжения, управления силой тока.

Принцип работы резистора

Основная задача резистора – ограничение тока, который через него проходит. В данному случае работает закон Ома:

U=IxR, где U – напряжение, I – сила тока, R – сопротивление

Ом – единица измерения сопротивления.

Для лучшего понимания принципа работы резистора, можно представить гибкий шланг для воды. В нем под напором течет вода, но затем сверху положили кирпич. Диаметр трубы изменился, поэтому вода будет вытекать в меньшем объеме. Аналогично это работает и с током: его величина уменьшается при прохождении через резистор.

Когда через резистор проходит ток, его величина снижается. Поэтому можно сделать вывод о том, что часть электрической энергии , которая прошла через сопротивление, преобразовалась в тепловую энергию.

Область применения

Самый простой способ использования резистора, как ограничителя тока в цепи – схема подключение светодиода.

Если подключить светодиод к батарейке без резистора, он быстро выйдет из строя (сгорит), так как ток, проходящий через светодиод, будет слишком большой.

Резистор иногда может выступать в роли делителя напряжения:

Если последовательно соединить два резистора с одинаковыми значениями сопротивления, а концы этой цепочки присоединить к выводам батарейки, то напряжение в точке соединения резисторов будет равно половине напряжения батарейки (2,25 В в случае батарейки 4.5 В). Такая цепочка называется делителем напряжения.

Виды резисторов

По способу монтажа бывают резисторы:

• Выводные. Такой вид резисторов используется в простых схемах.

• SMD.Разработаны для монтажа автоматизированными системами, таким образом ускоряется и упрощается производство. От выводных резисторов отличаются отсутствием “ножек”.

Маркировка резисторов

На резистор не наносятся цифры, так как это дорого и непрактично (они будут очень мелкими). В связи с чем номинал и допуск кодируются с помощью разноцветных полосок.

В зависимости от серии резистора колеблется количество полос на его корпусе. Принцип их расшифровки при этом не меняется.

Что такое резистор

Резистор (от латинского «resisto», что означает «сопротивляюсь») – это пассивный элемент электрической цепи, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления. В отличие от активных элементов, пассивные не имеют возможности управлять потоком электронов.

В народе резисторы называют «резюками» или просто «сопротивление». Резисторы отвечают за линейное преобразование силы тока в напряжение и наоборот, а также для ограничения тока и поглощения электрической энергии.

Резистор является одним из самых популярных компонентов и используется в большинстве электронных устройств.

Для чего нужен резистор в электрической цепи

С помощью резистора в электроцепи ограничивают ток, получая нужную его величину. В соответствии с законом Ома, чем больше сопротивление при стабильном напряжении, тем меньше сила тока.

Закон Ома выражается формулой U = I*R, в которой:

• U – напряжение, В;
• I – сила тока, А;
• R – сопротивление, Ом.

Также резисторы работают как:

• преобразователи тока в напряжение и наоборот;
• делители напряжения, это свойство применяется в измерительных аппаратах;
• элементы для снижения или полного удаления радиопомех.

Основные характеристики резисторов

Параметры, которые нужно учитывать при выборе резистора, зависят от характера схемы, в которой он будет использован. К основным характеристикам относятся:

• Номинальное сопротивление. Эта величина измеряется в Ом, 1 кОм (1000 Ом), 1 МОм (1000 кОм), 1 ГОм (1000 МОм).
• Максимальная рассеиваемая мощность — предельная мощность, которую способен рассеивать элемент при долговременном использовании. На схемах номинальную мощность рассеивания указывают только для мощных резюков. Чем выше мощность, тем больше размеры детали.
• Класс точности. Определяет, на сколько фактическая величина сопротивления может отличаться от заявленной.

При необходимости принимают во внимание предельное рабочее напряжение, избыточный шум, устойчивость к температуре и влаге, коэффициент напряжения. Если деталь планируется установить в аппарат, работающий на высоких и сверхвысоких частотах, учитывают паразитную емкость и паразитную индуктивность. Эти величины должны быть минимальными.

Способ монтажа

По технологии монтажа резисторы разделяют на выводные и SMD.

Выводные резисторы

Предназначены для монтажа сквозь печатную плату. Выводы могут располагаться аксиально и радиально. Такие детали использовались в старой аудио- и видеоаппаратуре. Сейчас они применяются в простых аппаратах и в тех случаях, когда использование SMD-резисторов по каким-либо причинам невозможно.

Выводные резисторы по конструкции бывают проволочными, металлопленочными и композитными.

Из чего состоит резистор проволочного типа

В проволочных резисторах резистивным компонентом является проволока, намотанная на сердечник. Бифилярная намотка (двумя параллельными проводами, изолированными друг от друга, или обычным двужильным проводом) снижает паразитную индуктивность. К концам обмотки присоединяют выводы из многожильной меди или латунных пластин. Для защиты от влаги, механических повреждений и загрязнений, проволочные резюки покрывают неорганической эмалью, устойчивой к повышенным температурам.

Чем отличается металлопленочный резистор от проволочного

У металлопленочного резистора резистивным элементом является не проволока, а пленка из металлосплава. Резистивные компоненты (проволока или пленка) в резисторе изготавливаются из сплавов с высоким удельным сопротивлением: манганина, константана, нихрома, никелина.

SMD-резисторы

SMD-резисторы (или чип-резисторы) рассчитаны на поверхностный монтаж и выводов не имеют. Эти миниатюрные детали малой толщины изготавливаются прямоугольной или овальной формы. Имеют небольшие контакты, впаянные в поверхность. Их преимущества – экономия места на плате, упрощение и ускорение процесса сборки платы, возможность использования для автоматизированного монтажа.

SMD-резисторы изготавливают по пленочной технологии. Они могут быть тонко- и толстопленочными. Резистивную толстую или тонкую пленку наносят на изоляционную подложку. Подложка выполняет две функции: основания и теплоотводящего компонента.

Из чего делают чип-резисторы

Тонкопленочные элементы, к которым предъявляются особые требования по влагостойкости, изготавливаются из нихрома. При производстве толстопленочных моделей используются диоксид рутения, рутениты свинца и висмута.

Виды резисторов по характеру изменения сопротивления

Резисторы бывают постоянными и переменными. Постоянные имеют два вывода и стабильное сопротивление, отображенное в маркировке. В переменных (регулировочных и подстроечных) резисторах этот параметр меняется в допустимых пределах, в зависимости от рабочего режима.

В переменных резюках три вывода. На схеме указывается номинал между крайними выводами. Значение сопротивления между средним выводом и крайними регулируется путем перемещения скользящего контакта (бегунка) по резистивному слою. При этом сопротивление между средним и одним из крайних выводов возрастает, а между средним и другим крайним выводами – падает. При движении «бегунка» в другую сторону эффект обратный.

Что делают подстроечные резисторы

Они созданы для периодической подстройки, поэтому подвижная система рассчитана на небольшое количество циклов перемещения – до 1000.

Регулировочные резисторы рассчитаны на многократное использование – более 5 тысяч циклов.

Типы резисторов по характеру вольтамперной характеристики

По ВАХ резисторы разделяются на линейные и нелинейные. Сопротивление линейных резюков не зависит от напряжения и тока, а сопротивление нелинейных элементов меняется, в зависимости от этих (или других) величин. Малогабаритные линейные детали типа МЛТ (металлизированные лакированные термостойкие) используются в аппаратуре связи – магнитофонах и радиоприемниках.

Примером нелинейных резисторов может служить обычная осветительная лампочка, чье сопротивление в выключенном состоянии намного меньше, чем в режиме освещения. В фоторезисторах сопротивление меняется под действием света, в терморезисторах – температуры, тензорезисторах – деформации резисторного слоя, магниторезисторах – магнитного поля.

Виды резисторов по назначению

Резисторы по назначению разделяются на два основных типа – общего назначения и специальные. В свою очередь, специальные сопротивления делятся следующим образом:

• Высокочастотные. Для чего нужны такие резисторы в электроцепях: благодаря низким собственным емкостям и индуктивностям, высокочастотные резисторы могут применяться в схемах, в которых частота достигает сотни мегагерц, они выполняют в них функции балластных или оконечных нагрузок.
• Высокоомные. Величина сопротивления находится в диапазоне от нескольких десятков МОм до ТОм, величина напряжения небольшая – до 400 В. Высокоомные элементы работают в ненагруженном состоянии, поэтому большая мощность им не нужна. Их мощность рассеивания не превышает 0,5 Вт. Высокоомные резисторы служат для ограничения тока в дозиметрах, приборах ночного видения и других приборах с малыми токами.
• Прецизионные и сверхпрецизионные. Эти устройства имеют высокий класс точности: допустимое значение сопротивления составляет 1% от номинального и менее. Для сравнения: у обычных резисторов допустимый диапазон составляет 5% и более. Прецизионные устройства используются в основном в приборах измерения высокой точности.

Шумы резисторов и способы их уменьшения

Собственные шумы резистивных элементов состоят из тепловых и токовых шумов. Тепловые шумы, спровоцированные движением электронов в токопроводящем слое, усиливаются при повышении температуры нагрева детали и температуры окружающей среды. При протекании тока генерируются токовые шумы. Токовые шумы, значение которых существенно выше тепловых, в основном характерны для непроволочных резисторов.

Способы борьбы с шумами:

• Применение в схеме типов резисторов, в которых шумы невелики, благодаря технологии изготовления.
• Переменные резисторы шумят больше постоянных, поэтому в схеме стараются использовать элементы с переменным сопротивлением минимального номинала или не применять их вообще.
• Использование резюков с бОльшей мощностью, чем требуется по технологии.
• Принудительное охлаждение элемента путем установки поблизости вентилятора.

Обозначение резисторов на схеме

Обозначение по ГОСТ 2.728-74	Описание
	Постоянный резистор без указания номинальной мощности рассеивания
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,05 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,125 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,25 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 1 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 2 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 5 Вт

Обозначение переменных, подстроечных и нелинейных резисторов на схемах:

Условное обозначение резистора на схеме – прямоугольник размерами 4х10 мм. На схемах значение сопротивления постоянного резюка менее кОма проставляется рядом с его условным обозначением числом без единицы измерения. При номинале от одного кОм до 999 кОм рядом с числом ставят букву «К», от одного МОм – букву «М». Характеристики резисторов указывают на их поверхности, для чего применяют буквенно-цифровой код или группу цветных полосок.

Примеры буквенно-цифрового обозначения для сопротивления, выраженного целым числом:

• 25 Ом – 25 R;
• 25 кОм – 25 K;
• 25 МОм – 25 M.

Если для выражения величины сопротивления используется десятичная дробь, то порядок расположения цифр и букв будет иным, например:

• 0,25 Ом – R 25;
• 0,25 кОм – K 25;
• 0,25 МОм – M 25.

Если сопротивление выражается числом, отличным от нуля и с десятичной дробью, то буква в обозначении играет роль запятой, например:

• 2,5 Ом – 2R5;
• 2,5 кОм – 2K5;
• 2,5 МОм – 2M5.

Производители в силу несовершенства производственной технологии не в состоянии на 100% гарантировать соответствие заявленного значения сопротивления фактическому. Допустимая погрешность обозначается в % и проставляется после номинального значения, например ±5%, ±10%, ±20%. Класс точности может определяться буквой, в зависимости от производителя, – русской или латинской.

Допустимая погрешность, ±%

Что такое резистор: для чего нужен в электрической цепи, как узнать сколько Ом, как определить резисторы по цвету для чайников?

Одним из основных строительных блоков в электротехнике является резистор. С первых уроков электротехники мы знаем, что с точки зрения электричества материалы делятся на две категории: проводники и изоляторы. Электрический ток может протекать через проводники, но не через изоляторы.

Для чего нужен резистор в электрической цепи

Определение резистора заключается в том, что это основной двухконтактный электрический и электронный компонент, используемый для ограничения тока в электрической цепи (ЭЦ). Сопротивление протеканию тока вызывает падение напряжения. Эти устройства могут обеспечивать постоянное, регулируемое значение сопротивления.

Основные характеристики резисторов

Резистор — это базовый электронный компонент (элемент) с четко определенным, постоянным (при определенных условиях) значением электрического сопротивления.

Номинальное сопротивление измеряется в омах (Ω). Как следствие закона Ома, сопротивление между двумя точками имеет значение 1 Ом, если при падении напряжения в 1 вольт величина тока равна 1 амперу. Они являются пассивными элементами, что означает, что они не могут производить энергию, а только потреблять ее.

У них есть и другие характеристики. Поскольку их сопротивление может изменяться в зависимости от температуры, они имеют так называемый температурный коэффициент сопротивления, который показывает, насколько изменяется сопротивление при изменении температуры на 1 градус. Изменения настолько малы, что измеряются в промилле (частях на миллион).

Другой важной характеристикой является максимальная рассеиваемая мощность резистора, то есть максимальная нагрузка, которую он может выдержать без повреждения.

Третья характеристика, которую полезно знать, — это точность, или максимально допустимое отклонение от номинального сопротивления. Он выражается в процентах.

Способ подключения резистора

Для работы с резисторами нам потребуется знание закона Ома. Это говорит нам о нашем резисторе, что напряжение, которое будет на нем, будет равно сопротивлению, умноженному на ток, протекающий через резистор.

То есть, если мы знаем протекающий ток, то мы знаем, какое напряжение будет на резисторе. И наоборот, если мы знаем напряжение, то можем рассчитать, какой ток будет протекать через резистор — напряжение в вольтах, деленное на сопротивление.

Резисторы, как и катушки индуктивности и конденсаторы, могут быть соединены двумя основными способами. Один из этих способов — последовательное соединение, другой — параллельное.

Выводные резисторы

Нерегулируемые пассивные элементы ЭЦ, которые оказывают сопротивление проходящему току называются вводными резисторами. Чем больше знчение сопротивления, тем больше значение напряжения ЭЦ и наоборот. Таким образом, главное назначение резисторов — ограничение тока заданным значением.

SMD-резисторы

Одними из самых популярных типов резисторов являются SMD-резисторы, которые охотно используются профессиональными инженерами в области электроники и робототехники.

SMD-резистор — это компонент, используемый для поверхностного монтажа. Он встречается практически во всех схемах. В связи со структурой различают:

• Пленочные резисторы, в которых резистивная функция может выполняться углеродным слоем, металлическим слоем или пленкой из металлического сплава;
• Проволочные резисторы — в этом случае проволока с высоким сопротивлением наматывается вокруг сердечника, который изготовлен из изолятора.

Перечисленные выше резисторы являются линейными элементами, что означает, что падение напряжения на них прямо пропорционально протекающему в них току. Они имеют два введения, сопротивление между ними измеряется в омах, а избыточный ток преобразуется в тепловую энергию.

SMD-элементы могут быть соединены вместе последовательно, параллельно или в более сложных схемах, так что выходное напряжение делится на два или более значений. SMD-резисторы используются для создания падения напряжения или для ограничения тока.

Виды резисторов по характеру изменения сопротивления:

ермистор

На сопротивление любого объекта, включая обычные резисторы, влияет температура. Это связано с характерной структурой окружающей нас материи — чем выше температура, тем сильнее естественные колебания кристаллической решетки, состоящей из атомов.

Если попытаться пропустить через такую структуру электрический ток, носители заряда начнут «разбиваться» о вибрирующие атомы, что затруднит их прохождение.

Таким образом, естественным следствием повышения температуры является также повышение сопротивления: нагретый материал, например, металл, хуже проводит электричество.

Обычно эта характеристика беспокоит нас потому, что она изменяет свойства электронных схем при нагревании. Но не всегда.

Термистор — это компонент, в котором эта характеристика подчеркивается. Это становится возможным благодаря использованию подходящих материалов.

Интересно, что термисторы могут иметь сопротивление, изменяющееся в обоих направлениях. У нас есть три типа этих компонентов:

Фоторезисторы

Здесь используется еще одна особенность полупроводников — способность изменять свое сопротивление под воздействием освещения.

Кванты светового излучения, падающие на светочувствительную поверхность, сбивают валентные электроны атомов со своих орбит. При этом они производят свободные носители заряда, которые могут участвовать в прохождении тока через фоторезист.

Чем больше света падает, тем больше фотонов выбивает большее количество носителей. Ток, протекающий через фоторезист, может увеличиться, поэтому его сопротивление уменьшится.

Это явление называется внутренним фотоэлектрическим эффектом и является предметом многих исследований на протяжении многих лет. Его возникновение является одним из доказательств квантовой природы светового излучения.

Типы резисторов по характеру вольтамперной характеристики

Линейные резисторы. Фоторезистор, несмотря на свою полупроводниковую конструкцию, является линейным элементом. Также эти характеристики будут прямыми линиями , но их наклон будет переменным. Более вертикальные линии соответствуют более высокой освещенности, а самые горизонтальные — полной темноте .

Нелинейные резисторы. Термисторы обычно имеют характеристики, близкие к экспоненциальным.

Шумы резисторов и способы их уменьшения

Снижение сопротивления всегда уменьшает шум и улучшает производительность

Это известные отношения. Уровень шума (напряжения) увеличивается по мере увеличения сопротивления, согласно уравнению Джонсона:

Это уравнение приводит многих инженеров к выводу, что для снижения уровня шума необходимо снизить сопротивление. Иногда это решение работает, хотя и не во всех случаях.

Это связано с тем, что бывают случаи, когда для эффективного снижения уровня шума необходимо повысить сопротивление. Все зависит от конкретных параметров рассматриваемой схемы.

Примером могут служить системы измерения тока. Как известно, такие системы часто основаны на измерении напряжения на резисторе, через который протекает измеряемый ток, в соответствии с законом Ома.

Здесь, однако, чтобы улучшить SNR примерно на 3 дБ, сопротивление придется поднять дважды. Это можно делать до тех пор, пока напряжение не будет слишком высоким или рассеиваемая мощность не будет слишком высокой, что приведет к перегреву резистора.

Обозначение резисторов на схеме

В электрических схемах для обозначения резистора используется стандартный графический символ:

или используются как взаимозаменяемые:

Сам резистор обозначается на электрических схемах символом сопротивления — буквой ‘R’ — или описывается значением сопротивления.

Основной единицей сопротивления, согласно Международной системе единиц, обычно называемой системой СИ, является Ом, символом которого является буква греческого алфавита [Ω] (омега).

Цветовая маркировка резисторов с проволочными выводами

Многие резисторы имеют сопротивление и допуск, закодированные в виде цветных полос . Последний всегда означает допуск, предпоследний множитель и первые 2 (иногда 3) сопротивления.

Как это использовать? Достаточно поставить резистор перед собой и распознать цвета полосок на его корпусе. Вам может понадобиться помощь увеличительного стекла для этих особенно мелких предметов.

Виды соединения резисторов в электроцепи

Резисторы могут быть соединены двумя основными способами. Один из этих способов — последовательное соединение, другой — параллельное.

Последовательное подключение резисторов

Если несколько резисторов расположены один за другим и соединены проводами так, что разность потенциалов U приложена к одному концу и другому концу такого массива резисторов, такое соединение резисторов называется последовательным.

На рисунке ниже показана простая электрическая цепь, состоящая из идеального источника электродвижущей силы и резисторов, соединенных последовательно между точками A и B, между которыми источник поддерживает постоянную разность потенциалов ε.

Параллельное соединение резисторов

Второй способ соединения резисторов — параллельное соединение, то есть когда резисторы с одной и другой стороны соединены общими проводами, к концам которых приложена разность потенциалов U.

Подключение резисторов таким образом приводит к тому, что к каждому резистору прикладывается одинаковое напряжение U, которое создает ток разной силы на каждом резисторе (в случае резисторов с одинаковым сопротивлением ток, протекающий через резисторы, конечно же, будет иметь одинаковое значение).

Обратите внимание, что, согласно рисунку ниже, ток от источника может идти по нескольким путям (ток, втекающий в узел, подвергается ветвлению), что подтверждает истинность предыдущего утверждения.

Смешанное соединение

Цепь, состоящая из параллельной и последовательной цепей, называется смешанной. Иногда также используется термин групповая схема.

Смешанные схемы также могут состоять из конденсаторов и катушек. Хотя расчет последовательной и параллельной цепей отличается, процедура расчета общей емкости (конденсатора) и общей индуктивности (катушки) одинакова.

Соединение нескольких резисторов в одной схеме

При последовательном соединении резисторов в одной электрической схеме, мы должны сложить сопротивление каждого резистора, чтобы посчитать обще сопротивление цепи.

Иная ситуация обстоит с параллельным соединением резисторов. Соединив несколько резисторов, мы получим эквивалентное сопротивление, которое будет меньше сопротивления самого «наименьшего» из резисторов. Это явление полезно, когда у нас есть только высокоомные резисторы, а нам нужно получить более низкое сопротивление. Такие приемы часто бывают полезны на этапе создания прототипов.

Резисторы: последовательное и параллельное соединение, токоограничивающие и подтягивающие сопротивления

Резистор (сопротивление) — один из наиболее распространённых компонентов в электронике. Его назначение — простое: сопротивляться течению тока, преобразовывая его часть в тепло.

Основной характеристикой резистора является сопротивление. Единица измерения сопротивления — Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление, тем большая часть тока рассеивается в тепло. В схемах, питаемых небольшим напряжением (5 – 12 В), наиболее распространены резисторы номиналом от 100 Ом до 100 кОм.

Закон Ома

Закон Ома позволяет на заданном участке цепи определить одну из величин: силу тока I, напряжение U, сопротивление R, если известны две остальные:

Расчитаем силу тока, проходящего через резистор R1 и, соответственно, затем через лампу L1. Для простоты будем предполагать, что сама лампа обладает нулевым собственным сопротивлением.