Hoe weerstande werk en hul toepassings in skakels

'n Weerstand is 'n algemene elektroniese komponent wat die grootte en rigting van stroom beperk. Weerstande werk deur die weerstandende eienskappe van 'n materiaal te benut, wat bepaal hoe goed dit die vloei van elektrisiteit blokkeer. Die eenheid van weerstand is oms (Ω), en die grootte van die weerstand hang af van die tipe, vorm en temperatuur van die materiaal. Die weerstandswaarde van 'n weerstand word gewoonlik deur 'n kleurstrykbalkode of nommer geïdentifiseer, en verskillende kleure verteenwoordig verskillende waardes.

Weerstande word wydverspreid in skakels gebruik. Hulle kan funksies soos stroombeheer, spanningverdeling, filtrering, biasing en matching uitvoer. Stroombeheer is die mees basiese funksie van 'n weerstand. Dit kan die grootte van die stroom volgens Ohm se wet (V=IR) aanpas, waar V die spanning, I die stroom en R die weerstand is. Byvoorbeeld, as daar 'n 5V magvoorsiening en 'n $100Ω weerstand in 'n skakel is, is die stroom deur die weerstand 5V\/100Ω=0.05A, of 50mA. As die weerstand vervang word met $200Ω$, word die stroom 5V\/200Ω=0.025A, wat 25mA is. Op hierdie manier kan die grootte van die stroom beheer word deur die weerstandswaarde van die weerstand te verander.

Weerstande kan ook gebruik word om ander komponente in die skakeling te beskerm. Byvoorbeeld, as daar 'n 5V magvoorsiening en 'n 1Ω-weerstand in 'n skakeling is, dan is die stroom deur die weerstand 5V/1Ω=5A, wat te groot mag wees, wat kan lei tot oortemperatuur of skade aan die skakeling. Om hierdie situasie te vermy, kan jy 'n geskikte weerstand by die skakeling voeg, soos $100Ω$, waarna die stroom sal verminder na 5V/100Ω=0.05A, wat 50mA is, en sodoende die veiligheid van die skakeling waarborg.

Weerstand kan ook gebruik word om spanning te verdeel, dws om een spanning in twee of meer verskillende spannings te verdeel. Dit maak gebruik van die weerstandspanningverdelingwet, wat beteken dat as daar twee of meer weerstanders in 'n kring is, die spanning van die kragbron aan elke weerstand verdeel sal word in verhouding tot die weerstand. Byvoorbeeld, as 'n stroombaan 'n 10V kragbron en twee weerstanders het, een 100Ω en een 200Ω, dan is die spanning oor die 100Ω weerstand 10V imes 100Ω/(100Ω+200Ω) = 3.33V, die spanning op die 200Ω weerstand is 10V imes 200Ω/( Op hierdie manier kan jy twee verskillende spannings vir verskillende doeleindes kry.

Wêrsels kan ook gebruik word vir filtrering, wat bedoel is om geraas of storende seiners uit 'n skakeling te verwyder. Dit gebruik 'n kombinasie van wêrsels en kapasitors of induktors om 'n laagdeurslagfilter, hoëdeurslagfilter, banddeurslagfilter of bandafsluifilter te vorm. 'n Laagdeurslagfilter laat slegs laagfrekwensieseine deur, 'n hoëdeurslagfilter laat slegs hoëfrekwensieseine deur, 'n banddeurslagfilter laat slegs 'n sekere frekwensiebereik deur, en 'n bandafsluifilter blok slegs 'n sekere frekwensiebereik. Frekwensieseine wat deur die filter gaan, sal deurlaat word. Byvoorbeeld, as 'n skakeling 'n 100Ω wêrsel en 'n 1μF kapasitor in parallel het, dan is die skakeling 'n laagdeurslagfilter, en sy afsnyfrekwensie is 1/(2pi RC)=1.59kHz, dit wil sê, slegs signale onder 1.59kHz kan deurkom, en signale bo 1.59kHz sal gefiltreer word.

Weerstande kan ook gebruik word om te bias, dit wil sê om 'n stabiele bedryfspanning of -stroom te verskaf vir sekere komponente in 'n skakeling. Hierdie proses maak van die spanning-deelende funksie van die weerstand gebruik om 'n geskikte bias-spanning of -stroom te verskaf vir die transistore, diodes, op-amps en ander komponente in die skakeling om hulle in normale werksvoorwaardes te hou. Byvoorbeeld, as daar 'n 10V magvoorsiening en 'n 100Ω-weerstand in 'n skakeling is, sal daar 'n spanning van 10V oor die weerstand wees. As die basis van 'n transistor aan een kant van die weerstand gekoppel word, sal die spanning by die basis van die transistor 10V wees, wat die transistor aanskakel.

Weerstande kan ook gebruik word om te pas, d.w.s. die weerstande van verskillende dele van 'n skakeling is gelyk of soortgelyk om die doeltreffendheid en stabiliteit van die skakeling te verhoog. Dit maak gebruik van die weerstand se impedansie-eienskappe, wat aandui hoeveel die weerstand AC-sinne blokkeer. Impedansie word ook in oms (Ω) gemeet, en sy grootte hang af van die frekwensie van die sein en die induksie of kapasiteit van die weerstand. Die impedansie van 'n weerstand kan bereken word deur die wet van Ohm (V=IZ) te gebruik, waar V spanning is, I stroom is, en Z impedansie is. Byvoorbeeld, as 'n skakeling 'n 10V AC-bron en 'n 100Ω-weerstand het, is die stroom deur die weerstand 10V/100Ω = 0,1A, ongeag die frekwensie van die bron. As jy 'n 100Ω-lading aan een kant van die weerstand verbind, is die skakeling gepas en kan al die mag van die voeding volledig na die lading oorgedra word. As die impedansie van die lading nie 100Ω is nie, is die skakeling ongepas, en 'n deel van die mag van die voeding sal teruggekaats word, wat skakelingverliese en storing veroorsaak.

Om kort te som, funksioneer die werking van 'n weerstand deur die weerstandeigenskappe van die materiaal te gebruik om die stroom te beperk en te verdeel. Weerstande word wydverspreid in skakels gebruik. Hulle kan stroombeheer, spanningverdeling, filtrering, verforing, afstemming en ander funksies realiseer, wat die ontwerp en optimering van skakels moontlik maak. Verstaan hoe weerstande werk en die grondbeginsels van skakels kan ons help om elektroniese toestelle beter te verstaan en te gebruik.