Введение в электронику: Понятие электрического сопротивления

June 11, 2014 by admin Комментировать »

Самым распространенным элементом электронных схем являются резисторы, или сопротивления, которые «сопротивляются» протеканию через них электрического тока. Необходимо сразу объяснить понятия силы тока и напряжения, непосредственно связанные с сопротивлением.

Все тела в природе состоят из атомов, а те, в свою очередь, – из ядра, окруженного большим количеством электронов. Атомы веществ отличаются друг от друга составом ядра и числом электронов.

Наиболее простым является атом водорода, состоящий из ядра, вокруг которого вращается единственный электрон, обладающий отрицательным электрическим зарядом. Обычно атомы любого вещества электрически нейтральны, поскольку ядро включает протоны, положительные частицы, количество которых равно числу электронов, вращающихся вокруг ядра. Это число называется атомным.

Если атом содержит несколько электронов, то они распределяются вокруг ядра по концентрическим орбитам, с которых часть электронов вследствие различных причин может «срываться».

В атоме меди содержится двадцать девять электронов, распределенных в нескольких орбитальных слоях, на последнем из них обращается только один электрон, наименее связанный со всей системой. Этот «свободный электрон» имеет явное преимущество – он легко переходит из одного атома меди в другой. Маленький кусочек меди содержит несколько миллиардов атомов и свободных электронов, обладающих отрицательным зарядом и быстро перемещающихся. В обычных условиях, при отсутствии электрического поля, движение электронов хаотично.

Приложение к проводнику электрического поля делает это движение направленным – возникает электрический ток. Единица электрического тока – ампер (А). Ток силой в один ампер соответствует перемещению приблизительно одного миллиона электронов 6,3 млн раз в секунду! В электронике, как правило, используются дробные производные ампера, например микроампер (мкА), равный 10_6 А, и миллиампер (мА), равный 10“3 А. Для того чтобы ток достаточной силы мог пройти через медный проводник, последний должен иметь соответствующее сечение. Чем меньше сечение проводника, тем меньше свободных электронов могут участвовать в направленном движении. Это можно интерпретировать таким образом, будто бы проводник оказывает сопротивление перемещению электронов – сопротивление электрическому току. Ток встречает сопротивление даже в проводе из меди, являющейся хорошим проводником электричества.

Электрическим сопротивлением обладают все материалы, оно определяется количеством содержащихся в них свободных электронов, что зависит от свойств атомов и атомарной структуры веществ.

Величиной, обратной сопротивлению, является проводимость. Все вещества можно разделить на две группы – хорошие и плохие проводники. Изолятор – это просто «плохой» проводник электричества. Единица электрического сопротивления – Ом (Ω – омега). На практике чаще используются ее производные – килоом (кОм, 1000 Ом) и маом (МОм, Ю6Ом).

Помните, что электрический ток не циркулирует самостоятельно. Для того чтобы он возник, необходимо приложить электрическое поле, разность потенциалов которого на концах проводника создает ток. Разность потенциалов называется электрическим напряжением. Единица напряжения – вольт (В).

Между названными электрическими величинами существует определенне соотношение, сформулированное в законе Ома: ток в проводнике прямо пропорционален приложенному к нему напряжению и обратно пропорционален его сопротивлению

При известных двух величинах можно определить третью:

Таким образом, резисторы в схеме служат для того, чтобы обеспечивать в цепи падение напряжения, пропорциональное величине протекающего тока, а выделяющуюся при этом энергию рассеивать в виде тепла. Они также позволяют стабилизировать некоторые характеристики активных компонентов (транзисторов и др.).

Разнообразие функций обусловило множество видов резисторов. В приводимых устройствах будут использоваться только керамические металлизированные резисторы с небольшой рассеиваемой мощностью, как правило, 0,25 и 0,5 Вт. Данная характеристика является показателем их способности рассеивать тепло в воздушной среде при условии, что их собственная температура не достигает предельно допустимой. Мощность рассёивания, выраженная в ваттах, обусловливается силой тока, протекающего по резистору, и падением напряжения на нем:.

Применяя закон Ома, упомянутый выше, можно также записать:

Существуют резисторы (чаще проволочные) большой мощности – на несколько ватт и даже несколько десятков ватт.

Общий вид постоянных резисторов представлен на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Постоянные резисторы

Номиналы резисторов могут указываться не в цифрах, а цветовым кодом (табл. 1.1).

Для определения номинала необходимо начинать чтение с первого кольца, расположенного ближе к краю корпуса резистора.

Четвертое кольцо – как правило, золотого цвета – означает, что допуск указанного номинала составляет 5%. Указанный допуск позволяет вычислить пределы разброса величины сопротивления резистора. Речь идет о точности значения его сопротивления. Например, сопротивление резистора в 10000 Ом ±5% (коричневый, черный, оранжевый, золотой) может быть от 9500 до 10500 Ом. Дри монтаже приводимых в книге схем используются резисторы с допуском ±5%.

Таблица 1.1. Цветовая кодировка резисторов

Итак, первое кольцо указывает первую цифру номинала, второе – вторую, третье – количество нулей, следующих за двумя первыми цифрами. Например, сопротивление 15 кОм (15000 Ом) будет иметь следующую цветовую маркировку: коричневый (1), зеленый (5), оранжевый (3 нуля).

При отсутствии резистора необходимого номинала можно заменить его, соединив имеющиеся последовательно либо параллельно (рис. 1.2).

При последовательном соединении (цепочкой) получается эквивалентное сопротивление, равное сумме сопротивлений двух резисторов:

Рис. 1.2. Последовательное и параллельное соединения резисторов

При параллельном соединении резисторов суммарное сопротивление определяется по формуле

Источник: Фигьера Б., Кноэрр Р., Введение в электронику: Пер. с фр. М.: ДМК Пресс, 2001. – 208 с.: ил. (В помощь радиолюбителю).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты