Резистор в физике это

В этой статье я объясню, что такое резистор, его основные свойства, различия между идеальным резистором и резистивным элементом, а также применение резисторов в электрических схемах.

Основы резисторов: определение, свойства и применение в электрических схемах обновлено: 24 ноября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Помощь в написании работы

В электротехнике резистор является одним из основных элементов, который широко применяется в различных электрических схемах. Резистор представляет собой п passivный электронный компонент, который обладает сопротивлением электрическому току. В данной статье мы рассмотрим основные свойства и применение резисторов, а также различия между идеальным резистором и резистивным элементом. Также мы рассмотрим расчет сопротивления идеального резистора и его влияние на температуру. Наконец, мы рассмотрим различные типы резисторов и их характеристики, а также приведем примеры практического использования резисторов.

Нужна помощь в написании работы?

Написание учебной работы за 1 день от 100 рублей. Посмотрите отзывы наших клиентов и узнайте стоимость вашей работы.

Что такое резистор?

Название этого электронного элемента произошло от латинского слова resisto — сопротивляюсь. То есть – это пассивный элемент применяемый в электрических цепях, действие которого основано на сопротивлении току. Основной характеристикой этого электронного компонента является величина его электрического сопротивления.

Пассивность данного электронного компонента означает то, что основной его функцией является поглощение электрической энергии. В отличие от активных элементов электроники, он ничего не генерирует, а только пассивно рассеивает электричество, преобразуя его в тепло. В схемах замещения сопротивление является основным параметром, в то время как ёмкость и индуктивность – паразитные величины.

Применение

Резисторы применяются во всех электрических схемах для установления нужных значений тока в цепях, с целью демпфирования колебаний в различных фильтрах, в качестве делителей напряжений и т. п.

Резисторы выполняют функции нагрузки в резистивных цепях, используются в качестве делителя напряжения (см. рисунок ниже) и тока, являются элементами фильтров, применяются для формирования импульсов, выполняют функции шунтов и многое другое. Сегодня трудно себе представить электрическую схему, в которой не задействованы несколько резистивных элементов.

делитель напряжения на резисторах

Без резисторов не работает ни один электронный прибор.

Устройство и принцип работы

Конструкция постоянных резисторов довольно простая. Они состоят из керамической трубки, поверх которой намотана проволока или нанесена резистивная плёнка с определённым сопротивлением. На концы трубки вставлены металлические колпачки с припаянными выводами для поверхностного монтажа. Для защиты слоя используется лакокрасочное покрытие.

Зачем нужны резисторы?

Устройство таких элементов можно понять из рисунка 2 ниже.

В большинстве моделей такая конструкция традиционно сохраняется, но сегодня существуют различные виды сопротивлений с использованием резистивного материала, устройство которых немного отличается от конструкции описанной выше.

Строение резистора

Современную электронную аппаратуру наполняют платы, начинённые миниатюрными деталями. Поскольку тенденция к уменьшению размеров электронных приборов сохраняется, то требования к уменьшению габаритов коснулись и резисторов. Для этих целей идеально подходят непроволочные сопротивления. Они просты в изготовлении, а их номинальные мощности хорошо согласуются с параметрами маломощных цепей.

Казалось бы, что эра проволочных резисторов постепенно уходит в прошлое. Однако это не так. Спрос на проволочные сопротивления остаётся в тех сферах, где транзисторы с металлоплёночным или с композитным резистивным слоем не справляются с мощностями электрических цепей.

Для непроволочных резисторов используются следующие резистивные материалы:

  • нихром;
  • манганин;
  • константан;
  • никелин;
  • оксиды металлов;
  • металлодиэлектрики;
  • углерод и другие материалы.

Перечисленные вещества обладают высокими показателями удельного сопротивления. Это позволяет изготавливать электронные компоненты с очень маленькими корпусами, сохраняя при этом значения номинальных величин.

Размеры и формы корпусов, проволочных выводов современных резисторов соответствуют стандартам, разработанным для автоматической сборки печатных плат. С целью надёжного соединения выводов способом пайки, выводы деталей проходят процесс лужения.

Конструкция регулировочных (рис. 3) и подстроечных резисторов (рис.4) немного сложнее. Эти переменные транзисторы состоят из кольцевой резистивной пластины, по которой скользит бегунок. Перемещаясь по кругу, подвижный контакт изменяет расстояние между точками на резистивном слое, что приводит к изменению сопротивления.

Регулировочные резисторы Подстроечные резисторы

Принцип действия.

Работа резистора основана на действии закона Ома: I = U/R , где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление на участке цепи. Из формулы видно как зависят от величины сопротивления параметры тока и напряжения.

Подбирая резисторы соответствующего номинала, можно изменять на участках цепей величины тока и напряжения. Например, увеличивая сопротивление последовательно включённого резистора на участке цепи, можно пропорционально уменьшить силу тока.

Условно резистор можно представить себе в виде узкого горлышка на участке трубки, по которой течёт некая жидкость (см. рис. 5). На выходе из горлышка давление будет ниже, чем на его входе. Примерно, то же самое происходит и с потоком заряженных частиц – чем больше сопротивление, тем слабее ток на выходе резистора.

Принцип работы

Виды резисторов

Все виды резистора имеют ряд отличительных характеристик, помимо сопротивления. Для их изготовления применяют различные материалы. Количество контактов у них также разное.

Никакая электронная аппаратура не может обойтись без указанных компонентов. Но в некоторых образцах они используются в качестве дискретных элементов, в других же — это составляющие интегральных микросхем. Резистор, характеристики которого различны, подбирается под конкретные задачи.

Рассмотрим основные разновидности указанных электронных образцов.

виды резистров

Имея разное назначение, резисторы делят на:

  • общего назначения;
  • специального назначения.

По типу смены сопротивления в цепи тока:

  • постоянные;
  • переменные подстроечные;
  • переменные регулировочные.

По характеру защиты от действия влаги:

  • незащищенные;
  • компаундированные;
  • впрессованные в пластмассу;
  • герметизированные;
  • лакированные;
  • вакуумные.

По способу сборки:

  • для печатной сборки;
  • для навесной:
  • для микросхем;
  • для микромодулей.

По вольт-амперным показателям:

По типу проводки:

  • проволочные;
  • ленточные.

По исходному материалу:

  • углеродистые;
  • металлопленочные;
  • металлоокисные;
  • композиционные;
  • проволочные;
  • интегральные.

По используемому материалу, из которого изготовлены

В производстве резисторов могут использовать проволоку, металлическую фольгу и неметаллические исходники. В первых, преимущественно в качестве сырья для производства проволоки берут нихром, никелин, константан. Для непроволочных образцов применяют пленки, у которых максимальные показатели сопротивления. В фольговых образцах резисторов применяется специальная фольга с необходимыми для резистора показателями. В толстопленочных образцах привлекают такие вещества как рутенит свинца, висмут, диоксид рутения.

Непроволочные модели бывают тонкослойными и композиционными. Тонкослойные получили такое название благодаря толщине: она составляет всего несколько нанометров. Композиционные намного толще — до десятых миллиметра.

Среди тонкослойных выделяют такие группы:

  • металлоокисные;
  • металлизированные;
  • углеродистые;
  • бороуглеродистые;
  • металлодиэлектрические.

Среди композиционных выделяют следующие типы резисторов:

Последние могут быть с органическим и неорганическим диэлектриком. Следует иметь в виду, что оба конца резистора идентичны в плане полярности.

По предназначению сопротивления

Резистивное сопротивление у компонентов постоянного и переменного характера имеет различные показатели. Постоянные образцы делятся на компоненты общего и специального назначения.

Полупроводники специального назначения делятся на группы:

  • высоковольтные;
  • высокочастотные;
  • высокомегаомные;
  • прецизионные.

Все эти компоненты имеют высокую стабильность, этим объясняется их задействование в приборах измерительного характера.

Переменные резисторы относятся к подстроечным или регулировочным образцам.

По числу контактов

Резисторы характеризуются контактами от одного до нескольких, этим и объясняется их основное назначение. Контакты тоже разнятся: SMD-резисторы оснащены соединительной площадкой, проволочные — спиралью из особого материала, металлопленочные — специальной пленкой, квантовые — контактами точечного воздействия, переменные — мобильными.

Основные характеристики электронных компонентов

К основным параметрам относят:

  • сопротивление номинального характера;
  • предельная рассеиваемая мощность;
  • коэффициент сопротивления (температурный);
  • технологический разброс (отличие/изменение от номинального показателя);
  • граничное рабочее напряжение;
  • предельный показатель температуры;
  • термоустойчивость;
  • влагостойкость;
  • коэффициент напряжения (связан с приложенным напряжением).

Сферы применения резисторов

Изделия применяется в электронике и радиоэлектронике. Позволяют ограничить электрический ток в электроцепи. Если резистор в электрической цепи подобран правильно, то достичь нужного показателя довольно легко. Если напряжение стабильное, то чем выше напряжение, тем ниже сила тока на выходе.

Таким образом, резисторы имеют цель преобразовать напряжение в электрический ток, а ток — в напряжение. В устройствах, предназначенных для измерения разных величин, резисторы делят напряжение, а также снижают или устраняют помехи радиохарактера.

Отображение в схемах

схема электроцепей резисторов

Если рассмотреть схемы электроцепей, то в российских и европейских вариантах будут похожие изображения — прямоугольник 4х10 миллиметров. А для обозначения показателей сопротивления используется отдельные знаки.

Принцип работы резистора

Что такое резистор, уже было рассмотрено выше. А как они функционируют?

Их работу полностью регулирует закон Ома. То есть, напряжение напрямую связано с величиной тока и показателями напряжения. Использование различных деталей дают возможность изменить указанные показатели до необходимой величины. Причина этого в том, что ток, двигаясь по цепи и попадая в резистор, снижает свою активность и продвигается медленнее далее по электрической цепи. Это и есть их принцип.

схема работы резисторов

Резистор в цепи может быть подсоединен несколькими способами. Используется параллельное и последовательное подключение. Но зачастую их компонуют вместе и получают смешанный способ соединения.

Способ монтажа

По технологии монтажа резисторы разделяют на выводные и SMD.

Выводные резисторы

Радиальный выводной резистор фото Аксиальный выводной резистор фото

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.

Резисторы

Более половины деталей, используемых в современных радиоэлектронных устройствах, составляют резисторы.

Резистором (от лат. resisto — сопротивляюсь) называют выпускаемую промышленностью деталь, обеспечивающую заданное (номинальное) электрическое сопротивление цепи. Сопротивление резистора указывают на его корпусе либо в виде числового значения, либо в закодированной форме (например, в виде определенных цветных полосок). Условное обозначение резистора приведено в таблице 2 (см. § 9).

Резисторы

В зависимости от материала, из которого изготовлена токопроводящая часть резистора, различают металлические, углеродистые, керамические и другие резисторы. Для защиты от пыли, влаги и механических повреждений снаружи их покрывают стеклоэмалью или каким-либо другим твердым материалом (рис. 34, а).

Лабораторные резисторы, используемые в школе, имеют вид проволочных спиралей, помещенных в углубление пластмассовой колодки (рис. 34, б).

В школьных экспериментах применяют также демонстрационные магазины сопротивлений, состоящие из нескольких резисторов в виде проволочных спиралей, рассчитанных на 1, 2 и 5 Ом (рис. 34, в).

Существуют резисторы как с постоянным сопротивлением, так и с переменным. К последним относятся реостаты. Условное обозначение реостата приведено в таблице 2.

Действие реостатов основано на зависимости сопротивления проводника от его длины. Конструкция реостатов позволяет изменять длину участка, по которому идет ток. При увеличении этой длины сопротивление реостата возрастает, при уменьшении убывает.

Различают рычажные и ползунковые реостаты.

Рычажный реостат изображен на рисунке 35. Передвигая рычаг реостата от одного контакта к другому, можно вводить в цепь большее или меньшее число проволочных спиралей и тем самым скачком (ступенчато) изменять сопротивление цепи.

Рычажный и ползунковый реостаты

Ползунковый реостат изображен на рисунке 36. Его сопротивление можно изменять плавно. Для этого реостат снабжен скользящим контактом (ползунком). Перемещая его, мы постепенно включаем большую или меньшую часть обмотки реостата, и его сопротивление плавно изменяется.

Путем изменения сопротивления цепи можно влиять на силу тока в ней. От нее, в свою очередь, зависят действия, оказываемые током в различных устройствах. Реостаты позволяют эти действия как усиливать, так и ослаблять.

. 1. Что такое резистор? Как он обозначается на схемах? 2. Что такое реостат? 3. Какие виды реостатов вы знаете? Чем они отличаются друг от друга? 4. Как обозначается реостат на схемах? 5. Зачем нужны реостаты? 6. В какую сторону следует передвинуть рычаг реостата, изображенного на рисунке 35, чтобы его сопротивление уменьшилось? 7. В какую сторону следует переместить ползунок реостата, изображенного на рисунке 36, чтобы его сопротивление увеличилось?

Номиналы

Существуют стандартные значения сопротивлений для резистивных элементов, называемые «номинальным рядом резисторов». В основу подхода при создании этого ряда положено следующее соображение: шаг между значениями должен перекрывать допустимую величину отклонения (погрешность). Пример — если номинал элемента 100 Ом, а допустимое отклонение 10%, то следующее значение в ряду будет 120 Ом. Такой шаг позволяет избежать лишних значений, поскольку соседние номиналы вместе с разбросом погрешности практически перекрывают весь диапазон значений между ними.

Выпускаемые резисторы объединяются в серии, отличающиеся по допускам. Для каждой серии составлен свой номинальный ряд.

Отличия между сериями:

  • Е 6 — допуск 20%;
  • E 12 — допуск 10%;
  • E 24 — допуск 5% (бывает 2%);
  • Е 48 — допуск 2%;
  • E 96 — допуск 1%;
  • E 192 — допуск 0,5% (бывает 0,25%, 0,1% и ниже).

Самая широко распространенная серия Е 24 включает в себя 24 номинала сопротивлений.

Маркировка

Размер резистивного элемента напрямую связан с его мощностью рассеивания, чем она выше, тем крупнее габариты детали. Если на схемах легко указать любое численное значение, то маркировка изделий бывает затруднена. Тенденция миниатюризации в производстве электроники вызывает необходимость использования элементов все меньших размеров, что повышает сложность как нанесения информации на корпус, так и ее прочтения.

Для облегчения идентификации резисторов в российской промышленности применяют буквенно-цифровую маркировку. Сопротивление обозначается так: цифрами указывают номинал, а букву ставят либо за цифрами (в случае десятичных значений), либо перед ними (для сотен). Если номинал менее 999 Ом, то число наносится без буквы (или могут стоять буквы R либо Е). Если же значение указано в кОм, то за числом ставится буква К, букве М соответствует значение в МОм.

Номиналы американских резисторов обозначаются тремя цифрами. Первые две из них предполагают номинал, третья — количество нулей (десятков), добавляемых к значению.

При роботизированном производстве электронных узлов нанесенные символы нередко оказываются на той стороне детали, которая обращена к плате, это делает прочтение информации невозможным.

markirovka rezistora

Подстроечный резистор.

На радиосхемах подстроечные резисторы обозначаются следующим образом:

Что такое резистор

Чтобы переменный потенциометр использовать в качестве переменного реостата, нужно соединить два вывода между собой.

Термисторы, варисторы и фоторезисторы.

Кроме реостатов и потенциометров есть и другие виды резисторов: термисторы, варисторы и фоторезисторы. Это интересно, но термисторы, в свою очередь, делятся на термисторы и позисторы. Позистор – это термистор, у которого сопротивление возрастает вместе с ростом температуры окружающей среды. У термисторов, наоборот, чем выше температура вокруг, тем меньше сопротивление. Это свойство обозначают как ТКС – тепловой коэффициент сопротивления.

Что такое резистор

В зависимости от ТКС (отрицательный он или положительный) обозначают на схеме термисторы следующим образом:

Что такое резистор

Следующий особый класс резисторов – это варисторы. Они изменяют силу сопротивления в зависимости от подаваемого на них напряжения. Ни картинке ниже вы видите, как выглядят варисторы

Что такое резистор

Зная свойства варистора, можно догадаться, что такой резистор защищает электрическую цепь от перенапряжения. На схемах варисторы обозначаются так:

Что такое резистор

В зависимости от интенсивности освещения изменяет свое сопротивление еще один вид резисторов – фоторезисторы. Причем не важно, каков источник освещения: искусственный или естественный. Их особенность еще и в том, что ток в них протекает как в одном, так и в другом направлении, то есть еще говорят, что фоторезисторы не имеют p-n перехода. Выглядят фоторезисторы так:

Что такое резистор

А на схемах изображаются так:

Что такое резистор

Сегодня невозможно изготовить ни одно, сколько-нибудь функциональное, электронное устройство без резисторов. Они используются везде: от компьютеров до систем охраны.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий