Резисторы: зачем они нужны?

Резисторы — одни из самых фундаментальных и широко используемых компонентов в электронике. Эти небольшие элементы играют критически важную роль в регулировании тока и напряжения в электрических и электронных схемах. В данной статье мы рассмотрим, что такое резисторы, их виды, принцип работы и области применения.

Что такое резистор?

Резистор — это пассивный электронный компонент, основное назначение которого — создание заданного значения электрического сопротивления в электрической цепи. Сопротивление резистора ограничивает проходящий через него ток в соответствии с законом Ома, который гласит, что ток в цепи пропорционален напряжению на компоненте и обратно пропорционален его сопротивлению.

Как устроены и как работают резисторы?

Резисторы могут быть изготовлены из различных материалов, таких как углерод, металлические сплавы и оксиды металлов. Конструкция резистора может быть как проволочной (в основном для мощных резисторов), так и непроволочной (для резисторов общего назначения). Сопротивление резистора зависит от его материала, длины и площади поперечного сечения проводящего элемента.

Зачем нужны резисторы?

1. Ограничение тока: резисторы применяются для ограничения тока до безопасного уровня, чтобы защитить чувствительные компоненты схемы, такие как транзисторы и микросхемы.
2. Делители напряжения: резисторы используются для создания делителей напряжения, позволяющих получать различные напряжения от одного источника питания, что критически важно в аналоговых электронных схемах.
3. Подтягивающие (стягивающие) резисторы: эти резисторы используются для установления требуемого логического уровня напряжения на выводах микроконтроллеров и других логических устройств в отсутствие других сигналов.
4. Термисторы: это специализированные резисторы, сопротивление которых изменяется с температурой. Они применяются для обеспечения температурной компенсации режимов работы схемы и в качестве датчиков температуры.
5. Варисторы: эти резисторы изменяют своё сопротивление в зависимости от приложенного напряжения и используются для защиты цепей от перенапряжений.
6. Фоторезисторы: cопротивление этих компонентов изменяется в зависимости от интенсивности света, что позволяет их использовать в световых датчиках.

Виды резисторов

• Постоянные резисторы имеют фиксированное сопротивление и являются наиболее часто используемым типом.
• Переменные резисторы (потенциометры) позволяют регулировать уровень сопротивления, что находит применение в настройке громкости звука, регулировке освещения и т.д.
• Специализированные резисторы, такие как термисторы, варисторы и фоторезисторы, используются для конкретных функций в схемах.

Резисторы играют ключевую роль в ограничении тока в электронных и электрических цепях, что является критически важным для обеспечения безопасности и надёжности работы устройств. Давайте подробнее рассмотрим, как резисторы выполняют эту функцию и почему это так важно.

Принцип работы резисторов в ограничении тока

Резисторы сопротивляются прохождению электрического тока, основываясь на законе Ома, который формулируется как I=V/R, где:

• V — напряжение на резисторе,
• I — ток, проходящий через резистор,
• R — сопротивление резистора.

Увеличение сопротивления R приводит к уменьшению тока I, проходящего через резистор, при заданном напряжении V. Это основной механизм, посредством которого резисторы ограничивают ток.

Назначение ограничения тока

1. Защита компонентов: Многие электронные компоненты, такие как микросхемы, транзисторы и светодиоды чувствительны к избыточному току, который может вызвать их перегрев и выход из строя. Резисторы помогают ограничивать ток до безопасного уровня.
2. Стабилизация работы схем: Неконтролируемые токи могут привести к нестабильности схемы, шуму и другим нежелательным эффектам. Использование резисторов позволяет управлять этими параметрами, обеспечивая её стабильную и предсказуемую работу.
3. Распределение напряжения: Резисторы могут использоваться для создания делителей напряжения, которые задают определённое напряжение в различных частях схемы. При этом они также ограничивают ток, который проходит через каждую из таких частей.
4. Поглощение энергии: В некоторых случаях, например, в цепях питания, резисторы могут использоваться для рассеивания избыточной энергии в виде тепла. Отдельно стоит упомянуть тормозные резисторы — очень мощные резисторные сборки, которые могут рассеивать несколько киловатт тепла и применяются для торможения мощных двигателей методом закорачивания их обмоток таким резистором.

Примеры использования

• Защитные резисторы в LED схемах: При подключении светодиодов к источнику питания часто используются резисторы для ограничения тока через светодиод, так как превышение допустимого тока может приведёт к его быстрой деградации и выходу из строя.
• Резисторы в зарядных устройствах: В зарядных устройствах для мобильных телефонов и других электронных устройств резисторы используются для контроля и ограничения тока зарядки, что обеспечивает безопасность и эффективность процесса.

Принцип работы делителя напряжения

Резисторы, используемые в качестве делителей напряжения, выполняют важную функцию в электронных схемах, позволяя получить желаемое напряжение от более высоковольтного источника. Делитель напряжения — это схема, состоящая из двух или более последовательно соединённых резисторов, подключённых к источнику напряжения. Рассмотрим, как это работает и для чего это нужно.

Когда два резистора R1​ и R2​ соединены последовательно и подключены к источнику напряжения Vin​, напряжение на каждом резисторе будет пропорционально его сопротивлению. Напряжение Vout​, которое падает на R2​, можно вычислить по формуле:

Vout​=Vin​*R2​/R1​+R2​​

Таким образом, изменяя значения R1​ и R2​, можно контролировать Vout​, получая на выходе нужное напряжение от источника с более высоким напряжением. out​

Зачем нужны делители напряжения

1. Подача оптимального напряжения на компоненты: Многие электронные компоненты требуют для своей работы напряжения, отличного от напряжения питания. При определённых условиях, делители напряжения позволяют точно настроить напряжение для этих компонентов.
2. Измерение высоких напряжений: Делители напряжения могут использоваться для снижения высоких напряжений до безопасных уровней, чтобы их можно было измерять стандартными измерительными приборами.
3. Создание опорного напряжения: В аналоговых схемах делители напряжения часто используются для создания опорного напряжения, необходимого для операционных усилителей и других устройств управления.
4. Регулировка уровней сигнала: В аудио и видео оборудовании делители напряжения могут применяться для регулировки уровня сигналов, обеспечивая их согласование с требованиями входов последующих усилителей или процессоров.

Примеры применения

• Регулировка громкости в аудиосистемах: Переменные резисторы (потенциометры) в аудиосистемах часто используются как делители напряжения для регулировки уровня звукового сигнала.
• Настройка сенсорных экранов: Некоторые сенсорные экраны используют делители напряжения для определения координат касания путём измерения напряжения на определённых точках экрана.

Делители напряжения являются простыми, но крайне важными элементами схемы, позволяющими эффективно управлять и распределять напряжение в электронных устройствах.

Резисторы — это неотъемлемая часть любой электронной схемы. Без них невозможно было бы контролировать токи и напряжения, что необходимо для корректной работы электронных устройств. Вариативность типов и конструкций резисторов позволяет использовать их в широком спектре приложений, от простых бытовых устройств до сложных промышленных систем. Купить резисторы любых типов с большим выборов производителей и по приемлемым ценам можно в Интернет-магазине Созвездие.