Какие есть формулы для вычисления сопротивления резистора
Содержание
- 1 Что такое резистор
- 2 Сопротивление резистора
- 3 Последовательная цепь источника и сопротивлений
- 4 Параллельная схема элементов
- 5 Расчет смешанного соединения элементов схемы
- 6 Мощность рассеивания
- 7 Параметры резисторов
- 8 Определение параметров по маркировке и схеме
- 9 Видео по теме
Сопротивление направленному движению электронов (электрическому току) в проводах электроснабжения чаще всего провоцирует потери. Они зависят от площади сечения (S), длины (L), удельного сопротивления вещества провода (ρ). Однако, сопротивление послужило созданию самого распространенного элемента в электронике — резистора.
Что такое резистор
Деталь электрической или электронной схемы, сопротивляющаяся прохождению электрического тока, называется резистор (от латинского resisto — сопротивляюсь). Падение или изменение напряжения на этом элементе используется в схемотехнике для получения нужных процессов управления автоматикой или преобразования электричества в свет, тепло, звук или движение.
Наиболее удобно классифицировать резисторы по следующим признакам:
- назначение. Для различных сфер используют элементы с
общими свойствами или специфическими по частоте тока, точности изготовления или ограничения по напряжению;
- способ управления сопротивлением. Постоянные резисторы в определенном диапазоне напряжения и тока не меняют сопротивление. У переменных можно менять вручную данный параметр с целью управления процессами. Подстроечные используются для корректировки режимов при наладке и после ремонта;
- материал рабочей части резистора. Металлы, их окислы и сплавы, графитовые или композитные смеси;
- вид резистивных тел. Проволока, фольга или ленты из метала, напыление пленки на керамику, интегрированные каналы в микросхеме;
- способ размещения. Резисторы могут быть впаяны в электронную плату, устанавливаться отдельно на панели управления или закладываться при создании микросхемы внутри изделия;
- характер изменения падения напряжения на элементе от внешних условий (ВАХ). Вольт-амперная характеристика в рабочем диапазоне резистора может быть линейной или нелинейной.
Нелинейная ВАХ отражает изменение сопротивления компонента от внешних условий. Такие резисторы служат датчиками напряжения (варисторы), магнитного поля (магниторезисторы), уровня освещенности (фоторезисторы), перепада температуры (терморезисторы), изменения деформации (тензорезисторы).
Сопротивление резистора
У тех, кто только начинает изучать азы электротехники, часто возникает вопрос, а чем отличается резистор от сопротивления. Разница в том, что резистор является пассивным элементом электроцепи, а сопротивление — это характеристика данного элемента, которую можно рассчитать, определить по маркировке или измерить. Но зачастую сопротивление используется в качестве синонима слова «резистор».
Рассчитать внутреннее сопротивление резистора в сети постоянного тока помогает формула закона Ома для элемента цепи:
Эту формулу применяют также для расчета активного сопротивления в сети переменного тока, но используют действующий ток через элемент. Он равен постоянному току, при котором выделяется на резисторе столько же теплоты, сколько за одинаковое время при прохождении импульсного или синусоидального тока различной частоты.
Суммарное электрическое сопротивление в сетях переменного тока вычисляется при учете активной и реактивной составляющей участка цепи. Любой вид сопротивления измеряется в омах.
Одинокий резистор в схеме часто используется как ограничитель тока. На электронных платах этих элементов много. Друг с другом они соединяются в различных комбинациях: последовательно, параллельно или по смешанной системе.
Последовательная цепь источника и сопротивлений
В замкнутом контуре из последовательно соединенных резисторов и батареи ток в разных точках цепи имеет одинаковое значение. Показание вольтметра на отдельном резисторе будет отражать произведение его внутреннего сопротивления на ток в контуре. Суммарные показания вольтметров будут равны напряжению источника, а для определения общего сопротивления резисторов надо сложить сопротивления всех элементов.
Последовательную цепочку сопротивлений часто используют как делитель напряжения в маломощных измерительных или задающих ступенчатое управление параметрами устройствах. Сопротивление нагрузки Rн, подключенной параллельно R1 вместо вольтметра, должно быть немного больше, чтобы делитель работал стабильно.
Параллельная схема элементов
При параллельном соединении на каждом элементе присутствует напряжение источника, общий ток равен сумме токов резисторов. Расчет сопротивления участка цепи осуществляется по формуле R = (R1 • R2) / (R1 + R2).
Отличие параллельного соединения от последовательного заключается в том, что каждый резистор получает напряжение, которое равно напряжению источника, а общее сопротивление участка меньше меньшего из его составляющих.
Расчет смешанного соединения элементов схемы
Перед тем как рассчитать общее сопротивление схемы, состоящей из параллельных и последовательных участков, используют методы упрощения. На каждом шаге упрощенные эквивалентные схемы можно посчитать по уже известным формулам. Полученный в результате резистор будет обладать общим сопротивлением исходной схемы.
Мощность рассеивания
Для надежной работы электрической схемы нужно знать и сопротивление резистора, и мощность рассеивания, формула для вычисления последней имеет вид:
Правильно подобранный элемент схемы должен рассеять мощность Р (Вт) не разрушаясь и не нагревая другие детали.
Параметры резисторов
Выбор резисторов происходит чаще всего по следующим основным параметрам:
- номинальному сопротивлению. Подбирается или подгоняется ближайшее к расчетному;
- допуску — характеристика, отражающая точность при изготовлении номинального сопротивления. Она составляет 5–20%;
- номинальной мощности рассеивания. Наибольшая величина рассеянного тепла без изменения характеристик меньше номинала элемента;
- предельному рабочему напряжению. Приложенное к выводам резистора наибольшее напряжение, которое не разрушает его;
- температурный коэффициент. Показывает, как изменится сопротивление резистора при колебании на один градус температуры среды.
Для переменных резисторов учитывают ряд дополнительных характеристик:
- износоустойчивость — число циклов;
- функцию изменения сопротивления (линейная, логарифмическая, обратнологарифмическая);
- уровень шума при движении ползунка.
Определение параметров по маркировке и схеме
Некоторые из параметров наносятся непосредственно на резисторы, например, сопротивление и допуск. Раньше для информации о них использовали буквы и цифры. Номинальное сопротивление резисторов имеет диапазон от 0.01 Ом до 1 ГОм. Цифры в маркировке обозначают номинал, а буквы — множитель. Конкретная величина получается умножением или делением цифр.
Буквенно-цифровая маркировка предполагает использование букв Е и R для сопротивлений до 99 Ом, выше — К, а уровень мегаомов обозначается буквой М. В зависимости от того, какую позицию занимает буква в цифровом коде, определяются целые числа или дробные. Узнать, какому множителю соответствует определенная буква, поможет специальная таблица, которую можно найти в любом справочном пособии.
Элементы с цифро-буквенной маркировкой сейчас можно найти преимущественно в старой аппаратуре. В ходе ее ремонта часто приходится менять резисторы, поэтому необходимо уметь расшифровывать такое обозначение.
Сейчас в угоду минимизации отказались от буквенно-цифровых обозначений. На поверхность резисторов наносится маркировка кольцами или точками разных цветов. Чтобы определить по полоскам сопротивление резистора, следует начинать со смещенной к одному из выводов или самой широкой цветной полоски.
Набор цветов первых трех колец при 5 и 6-полосной раскраске означает шифр сопротивления резистора, цвет четвертого кольца обозначает определенное значение множителя для него. Цвет пятого кольца показывает точность изготовления резистора. При шестиполосной окраске цвет последнего кольца обозначает изменение сопротивления (процент) при перепаде температуры окружающей среды на 1 градус. Четырех и пятиполосная раскраска его не имеет.
При четырехполосной маркировке сопротивление резисторов определяется по цветам первых двух. Цвет третьей полосы — это множитель для точного определения сопротивления. Последняя полоса своей расцветкой говорит о допуске в процентах от номинала.
На электрической схеме резистор изображается в виде прямоугольника с размерами 4×10 мм. Рядом с изображением указывается буква R и цифра, обозначающая порядковый номер элемента на схеме, например, R1. Указывается также номинальное сопротивление. Как определить его по буквенно-цифровой маркировке, было рассказано выше.
Мощность рассеивания указывается на графическом изображении специальными метками, если этот параметр меньше 1 ватта. Как узнать мощность по ним подскажет таблица, приведенная ниже.
Если мощность рассеивания выше одного ватта, то внутри прямоугольника ставят римскую цифру. Например, V используется для мощности величиной 5 Вт, Х — 10 Вт и т. п.
Бывают случаи, когда нет возможности воспользоваться маркировкой, например, если она повреждена или стерта. В таком случае нужно знать, как измерить сопротивление специальным прибором. Это может быть омметр или мультиметр. Они мало чем отличаются, но последний является многофункциональным прибором. Принцип измерений основывается на законе Ома. Перед тем как проверить резистор, следует выставить рабочий режим и диапазон измеряемого сопротивления.
Алгоритм по измерению сопротивления используется такой:
Резистор является довольно простым элементом и по своему устройству, и по принципу работы. Поэтому его сопротивление определяется также довольно просто. Еще больше облегчают задачу онлайн-калькуляторы. Ими можно воспользоваться, если возникает необходимость рассчитывать сопротивление многих элементов, для соединения которых применяются разные способы, а также для расшифровки маркировки в виде цветных полос.
Видео по теме
Новый видеоразбор посвящен тому, как работает резистор и как именно через него проходит электрический ток. Наш эксперт ЕГЭ покажет, из каких элементов состоит резистор, где в нем находятся заряженные ядра и что происходит при пуске электрического тока.
Теория о резисторах на ЕГЭ
Что такое резистор? Это некоторый цилиндрический кусок проводящего материала (железо, медь и пр.). Как только резистор подключается к цепи с электрическим током, то электроны начинают двигаться, а положительно заряженные ядра остаются практически в том же положении.
А теперь пришла пора поговорить о сопротивлении (R). Это фактически величина, показывающая, насколько сложно электронам пройти сквозь резистор. Какие параметры влияют на сопротивление:
- тип материала;
- длина резистора;
- площадь сечения.
С помощью простых сравнительных экспериментов преподаватель объясняет, как взаимосвязаны эти параметры и выводит формулу: R=p*l/S.
Еще больше статей по физике ЕГЭ в нашем блоге https://godege.ru/8bit/
Соединение проводников
Резисторы, как и любые другие проводники, можно соединить двумя основными способами: последовательно и параллельно. Если комбинировать эти варианты с участием нескольких проводников, то получим смешанное соединение.
Как возникает напряжение на резисторе? Фактически это разность потенциалов стационарного электрического поля между концами резистора. Причем неважно, какие именно взять концы для применения в формуле. Обычно удобнее согласовывать разность потенциалов с направлением тока.
Как разобраться с теорией о резисторах на ЕГЭ?
Фактически, многие понятия в физике можно объяснить на пальцах. Например, зная, что резистор греется, можно понять, что ядра внутри резистора бьются друг о друга и выдают определенную энергию, связанную с температурой. Соответственно, чем больше электрического тока проходит через резистор, тем больше электронов будут биться о ядра – и резистор начнет нагреваться.
Теория о резисторах для ЕГЭ очень поможет тебе при решении задач по физике. Смотри наши видеообзоры и будь в курсе всех нюансов, которые позволят тебе сдать экзамен на 80+ баллов с первой попытки. Остались вопросы – обсуди их с нашим экспертом ЕГЭ на пробном уроке в учебном центре Годограф.
На чтение 7 мин. Просмотров 3.8k. Опубликовано 13.05.2020
В чем измеряется сопротивление резистора
Чтобы ответить на вопрос в чем измеряется сопротивление резистора, нужно обратиться к стандартизации и наукам об измерениях. Международная и общепринятая схема цветовых кодов резисторов была разработана много лет назад как простой и быстрый способ определения омического значения резистора независимо от его размера или состояния. Он состоит из набора отдельных цветных колец или полос в спектральном порядке, представляющих каждую цифру значения резисторов. Сила сопротивления определеяет качество резистора.
Цветовая маркировка резистора всегда считывается по одной полосе за раз, начиная слева направо, с большей полосой допуска ширины, ориентированной на правую сторону, что указывает на ее допуск. Путем сопоставления цвета первой полосы с соответствующим номером в столбце цифр цветовой диаграммы под первой цифрой идентифицируется, и это представляет первую цифру значения сопротивления.
Опять же, сопоставляя цвет второй полосы с соответствующим номером в столбце цифр цветовой диаграммы, мы получаем вторую цифру значения сопротивления и так далее. Затем цветовой код резистора читается слева направо, как показано ниже:
Это система маркировки. Резисторы бывают разных размеров и значений сопротивления, а чтобы вычислить нужный, и существуют формулы расчета. Резисторы изготавливаются по определенной стандартной сетке, которая подходит для большинства целей. Чтобы не быть голословными, нужно приложить цветовую таблицу.
Вместо последовательных значений сопротивления от 1 Ом (базовая единица измерений) и выше, определенные значения резисторов существуют в определенных пределах допуска. Допуск резистора представляет собой максимальную разницу между его фактическим значением и требуемым значением и обычно выражается как зависимость положительного или отрицательного значения в процентах. Например, резистор с допуском 1 кОм ± 20% может иметь максимальное и минимальное значение сопротивления:
Максимальное значение сопротивления
- 1 кОм или 1000 Ом + 20% = 1200 Ом
Минимальное значение сопротивления
- 1 кОм или 1000 Ом — 20% = 800 Ом
От чего зависит сопротивление резистора
Температура и последовательность включения — два главных фактора, которые определяют сопротивление в цепи. Но помимо этих показателей есть и допуски. Как же измерять? В большинстве электрических или электронных цепей большой 20% -ный допуск на один и тот же резистор, как правило, не является проблемой, но если для высокоточных цепей, таких как фильтры, генераторы или усилители и т. д., требуются резисторы с малым допуском, то необходимо использовать резистор с правильным допуском. Так как резистор с допуском 20% обычно не может использоваться для замены типа допуска 2% или даже 1%.
Цветовой код пяти- и шестиполосного резистора чаще всего ассоциируется с высокопрецизионными типами пленок 1% и 2%, в то время как универсальные садовые разновидности 5% и 10% общего назначения обычно используют четырехполосный цветовой код резистора. Резисторы имеют различные допуски, но наиболее распространенными являются E12 и E24 .
Е12 серия поставляется в двенадцати значений сопротивления за десятилетие (А десятилетие , представляющее кратные 10, то есть 10, 100, 1000 и т.д.), в то время как Е24 серия приходит в двадцать четыре значений за десятилетие и E96 серии девяносто шесть значений за десятилетие. Серия E192 с очень высокой точностью теперь доступна с допусками до ± 0,1%, что дает массивные 192 значения отдельных резисторов за десятилетие.
Как зависит от температуры
Чем выше температура, тем выше сопротивление. Это связано с быстрой скоростью движения атомов внутри твердого тела. Обратное явление — сверхпроводимость при низких температурах. Опять же, не забываем про погрешность.
От других параметров
Если резистор подключен в сложную цепь с множеством преобразующих, защитных, трансформирующих, компрессирующих устройств, то он будет иметь другое, отличное от стандартного, сопротивление, так как часть напряжения все равно будет проходить через него в нескомпрессированном виде, что не позволит ему отработать как следует. Чтобы более точно узнать удельный ток и сопротивление, показатель, полученный в расчетах, нужно уменьшить или увеличить на заданную величину.
Как найти сопротивление резистора в цепи
Система цветового кода резистора хороша, но нам нужно понять, как ее применять, чтобы получить правильное значение резистора. «Левая» или наиболее значимая цветная полоса — это полоса, ближайшая к соединительному выводу, полосы с цветовой кодировкой читаются слева направо следующим образом:
Цифра, цифра, множитель = цвет, цвет х 10 цветов в омах (Ω)
Например, резистор имеет следующие схемы маркировки;
Желтый Фиолетовый Красный = 4 7 2 = 4 7 x 10 2 = 4700 Ом или 4 кОм Ом.
Типичные допуски на резисторы для пленочных резисторов варьируются от 1% до 10%, в то время как для углеродных резисторов допуски составляют до 20%. Резисторы с допусками ниже 2% называются прецизионными, а резисторы с более низким допуском более дорогими. Само напряжение играет малую роль.
Большинство пятиполосных резисторов являются прецизионными резисторами с допусками 1% или 2%, в то время как большинство четырехполосных резисторов имеют допуски 5%, 10% и 20%. Цветовой код, используемый для обозначения номинального допуска резистора, имеет вид:
Коричневый = 1%, красный = 2%, золото = 5%, серебро = 10%
При параллельном соединении
Как находить сопротивление при параллельном соединении? По формуле: 1 / Rобщ = (1 / R1) + (1 / R2) + … + (1 / Rn).
При последовательном соединении
Общее сопротивление цепи при последовательном соединении в электрической цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников (или отдельных участков цепи): R = R 1 + R 2.
Могут ли быть погрешности и какие
Если резистор не имеет четвертой полосы допусков, тогда допуск по умолчанию будет обозначаться 20% . Остальной ток будет рассеиваться.
Иногда проще запомнить цветовой код резистора, используя короткие, легко запоминающиеся предложения в форме выражений, рифм и фраз, называемых акростихами , в которых есть отдельное слово в предложении для представления каждого из десяти + двух цветов.
Полученная мнемоника сопоставляет первую букву каждого слова каждому цвету, который составляет цветовой код резисторов в порядке возрастания величины, и есть много разных мнемонических фраз, которые можно использовать. Однако эти высказывания часто бывают очень грубыми, но тем не менее эффективными для запоминания цветов резисторов, но все же помогают определить сопротивление.
Таблица погрешнойстей для более точного определения сопротивления
| Коды допусков для резисторов (±) |
| B = 0,1% |
| С = 0,25% |
| D = 0,5% |
| F = 1% |
| G = 2% |
| J = 5% |
| К = 10% |
| М = 20% |
Кроме того, при чтении этих письменных кодов соблюдайте осторожность, чтобы не перепутать букву сопротивления k для килограммов с буквой допуска K для допуска 10% или буквой сопротивления M для мегаом с буквой допуска M для допуска 20%.
Как использовать на практике
Существует множество различных типов резисторов, которые можно использовать как в электрических, так и в электронных цепях для управления током или для падения напряжения различными способами. Но для того, чтобы сделать это, реальный резистор должен иметь некоторую форму «резистивного» или «резистивного» значения. Резисторы доступны в диапазоне различных значений сопротивления от долей Ом ( Ом ) до миллионов Ом.
Очевидно, что было бы нецелесообразно иметь в наличии резисторов каждого возможного значения , например, 1 Ом , 2 Ом , 3Ω , 4Ω и т.д., потому что буквально десятки сотен тысяч, если не десятки миллионов различных резисторов должны существовать , чтобы покрыть все возможные значения. Вместо этого резисторы изготавливаются в так называемых «предпочтительных значениях», а их значения сопротивления печатаются на корпусе цветными чернилами.
Значение сопротивления, допуск и номинальная мощность обычно печатаются на корпусе резистора в виде цифр или букв, когда корпус резистора достаточно большой, чтобы считывать отпечаток, например, большие силовые резисторы. Но когда резистор маленький, такой как углеродный или пленочный тип на 1/4 Вт, эти характеристики должны быть показаны другим способом, так как отпечаток будет слишком маленьким для чтения. Подача большого напряжения нагреет краску и расплавит надписи.
Таким образом, чтобы преодолеть это, маленькие резисторы используют цветные окрашенные полосы, чтобы указать как их значение сопротивления, так и их допуск с физическим размером резистора, указывающим его номинальную мощность. Эти цветные окрашенные полосы производят систему идентификации, обычно известную как цветовой код резисторов.
Что такое резистор
Что такое резистор и расчет резистора.
- Что такое резистор
- Закон Ома
- Резисторы параллельно
- Резисторы последовательно
- Размеры и материал влияет
- Изображение резистора
- Обозначения резисторов
- Цветовой код резистора
- Типы резисторов
Что такое резистор
Резистор – это электрический компонент, который снижает электрический ток.
Способность резистора уменьшать ток называется сопротивлением и измеряется в омах (обозначение: Ω).
Если провести аналогию с потоком воды по трубам, резистор представляет собой тонкую трубку, которая уменьшает поток воды.
Закон Ома
Ток резистора I в амперах (А) равен напряжению резистора V в вольтах (В).
деленное на сопротивление R в омах (Ом):
Потребляемая мощность резистора P в ваттах (Вт) равна току резистора I в амперах (A).
умноженное на напряжение резистора V в вольтах (В):
P = I × V
Потребляемая мощность резистора P в ваттах (Вт) равна квадрату силы тока резистора I в амперах (A).
умноженное на сопротивление резистора R в омах (Ом):
P = I 2 × R
Потребляемая мощность резистора P в ваттах (Вт) равна квадрату напряжения резистора V в вольтах (В).
деленное на сопротивление резистора R в омах (Ом):
P = V 2 / R
Резисторы параллельно
Общее эквивалентное сопротивление резисторов, включенных параллельно R Total , определяется как:
Поэтому, когда вы добавляете резисторы параллельно, общее сопротивление уменьшается.
Резисторы последовательно
Общее эквивалентное сопротивление резисторов в серии R total является суммой значений сопротивлений:
R всего = R 1 + R 2 + R 3 + …
Поэтому, когда вы добавляете резисторы последовательно, общее сопротивление увеличивается.
Размеры и материал влияет
Сопротивление резистора R в Ом (Ом) равно удельному сопротивлению ρ в Ом-метрах (Ом ∙ м), умноженному на длину резистора l в метрах (м), деленному на площадь поперечного сечения резистора A в квадратных метрах (м 2. ):
Изображение резистора
Обозначения резисторов
 |
Резистор (IEEE) | Резистор снижает ток. |
 |
Резистор (IEC) | |
 |
Потенциометр (IEEE) | Регулируемый резистор – имеет 3 вывода. |
 |
Потенциометр (IEC) | |
 |
Переменный резистор / реостат (IEEE) | Регулируемый резистор – имеет 2 вывода. |
 |
Переменный резистор / реостат (IEC) | |
 |
Подстроечный резистор | Пресест резистор |
 |
Термистор | Терморезистор – изменение сопротивления при изменении температуры |
 |
Фоторезистор / светозависимый резистор (LDR) | Изменяет сопротивление в зависимости от света |
Цветовой код резистора
Сопротивление резистора и его допуски отмечены на резисторе полосами цветного кода, которые обозначают значение сопротивления.
Есть 3 типа цветовых кодов:
- 4 полосы: цифра, цифра, множитель, допуск.
- 5 полос: цифра, цифра, цифра, множитель, допуск.
- 6 диапазонов: цифра, цифра, цифра, множитель, допуск, температурный коэффициент.
Расчет сопротивления 4-х полосного резистора
R = (10 × цифра 1 + цифра 2 ) × множитель
Расчет сопротивления 5-ти или 6-ти полосного резистора
R = (100 × цифра 1 + 10 × цифра 2 + цифра 3 ) × множитель
Типы резисторов
| Переменный резистор | Переменный резистор имеет регулируемое сопротивление (2 клеммы) |
| Потенциометр | Потенциометр имеет регулируемое сопротивление (3 клеммы) |
| Фоторезистор | Снижает сопротивление при воздействии света |
| Силовой резистор | Силовой резистор применяется в цепях большой мощности и имеет большие габариты. |
| Поверхностный монтаж
(SMT / SMD) резистор |
Резисторы SMT / SMD имеют небольшие габариты. Резисторы устанавливаются на печатную плату (PCB), этот метод быстрый и требует небольшой площади платы. |
| Сеть резисторов | Сеть резисторов – это микросхема, содержащая несколько резисторов с одинаковыми или разными номиналами. |
| Углеродный резистор | |
| Чип резистор | |
| Металлооксидный резистор | |
| Керамический резистор |
Подтягивающий резистор
В цифровых схемах подтягивающий резистор – это обычный резистор, который подключен к источнику высокого напряжения (например, + 5 В или + 12 В) и устанавливает уровень входа или выхода устройства на «1».
Подтягивающий резистор устанавливает уровень на «1», когда вход / выход отключен. Когда вход / выход подключен, уровень определяется устройством и отменяет подтягивающий резистор.
Понижающий резистор
В цифровых схемах понижающий резистор – это обычный резистор, который подключен к земле (0 В) и устанавливает уровень входа или выхода устройства на «0».
Понижающий резистор устанавливает уровень на «0», когда вход / выход отключен. Когда вход / выход подключен, уровень определяется устройством и перекрывает понижающий резистор.
Электрическое сопротивление ►
Смотрите также
- Электрическое сопротивление
- Обозначения резисторов
- Ом
- Закон Ома
- Конденсатор
- Катушка индуктивности
