Kako rade otpornici i njihova primjena u krugovima

Otpornik je uobičajena elektronička komponenta koja ograničava veličinu i smjer struje. Otpornici djeluju iskorištavanjem otpornih svojstava materijala, a to je koliko dobro blokira protok električne energije. Jedinica otpora su ohmi (Ω), a veličina otpora ovisi o vrsti, obliku i temperaturi materijala. Vrijednost otpora otpornika obično se identificira crtičnim kodom ili brojem u boji, a različite boje predstavljaju različite vrijednosti.

Otpornici se široko koriste u krugovima. Oni mogu ostvariti funkcije kao što su kontrola struje, podjela napona, filtriranje, pristranost i usklađivanje. Kontrola struje najosnovnija je funkcija otpornika. Može podesiti veličinu struje prema Ohmovom zakonu (V=IR), gdje je V napon, I struja, a R otpor. Na primjer, ako u krugu postoji napajanje od 5 V i otpornik od 100 USD, struja kroz otpornik je 5V/100Ω=0.05A ili 50mA. Ako se otpornik zamijeni s 0Ω$, tada struja postaje 5V/200Ω=0.025A, što je 25mA. Na taj se način veličina struje može kontrolirati promjenom vrijednosti otpora otpornika.

Otpornici se također mogu koristiti za zaštitu drugih komponenti u krugu. Na primjer, ako u krugu postoji napajanje od 5 V i otpornik od 1 Ω, tada je struja kroz otpornik 5V/1Ω=5A, što može biti preveliko. , uzrokujući pregrijavanje ili oštećenje kruga. Kako biste izbjegli ovu situaciju, u krug možete dodati odgovarajući otpornik, kao što je 0Ω$, tada će se struja smanjiti na 5V/100Ω=0.05A, što je 50mA, čime se štiti sigurnost kruga.

Otpornici se također mogu koristiti za podjelu napona, odnosno podijelite jedan napon na dva ili više različitih napona. Time se iskorištava zakon o podjeli napona otpornika, što znači da ako postoje dva ili više otpornika u nizu u krugu, napon iz napajanja će se raspodijeliti na svaki otpornik proporcionalno otporniku. Na primjer, ako krug ima napajanje od 10V i dva otpornika, jedan 100Ω i jedan 200Ω, tada je napon na otporniku od 100Ω 10V imes 100Ω/(100Ω+200Ω)=3.33V, napon na otporniku od 200Ω je 10V imes 200Ω/(100Ω+200Ω)=6.67V. Na taj način možete dobiti dva različita napona za različite svrhe.

Otpornici se također mogu koristiti za filtriranje, a to je uklanjanje šuma ili ometajućih signala iz kruga. Ovo koristi kombinaciju otpornika i kondenzatora ili induktora za formiranje niskopropusnog, visokopropusnog, propusnog ili odbačenog filtra. Niskopropusni filtar dopušta prolaz samo niskofrekventnih signala, visokopropusni filtar dopušta prolaz samo visokofrekventnih signala, pojasni filtar dopušta prolaz samo određenog raspona frekvencijskih signala, a pojasni filtar blokira samo određeni raspon frekvencija. frekvencijski signal prolazi. Na primjer, ako krug ima otpornik od 100Ω i kondenzator od 1μF paralelno, tada je krug niskopropusni filtar, a njegova granična frekvencija je 1/(2pi RC)=1.59kHz, odnosno samo frekvencije ispod Samo signali na 1.59kHz mogu proći, a signali iznad 1.59kHz će biti filtrirani.

Otpornici se također mogu koristiti za pristranost, odnosno za osiguravanje stabilnog radnog napona ili struje za određene komponente u krugu. Ovo koristi funkciju podjele napona otpornika kako bi se osigurao odgovarajući napon ili struja pristranosti za tranzistore, diode, op pojačala i druge komponente u krugu kako bi ih održali u normalnom radnom stanju. Na primjer, ako u krugu postoji napajanje od 10 V i otpornik od 100 Ω, tada će na otporniku biti napon od 10 V. Ako je baza tranzistora spojena na jedan kraj otpornika, tada će baza tranzistora Napon je 10V, što uključuje tranzistor.

Otpornici se također mogu koristiti za usklađivanje, tj. Ovo iskorištava karakteristike impedancije otpornika, odnosno koliko otpornik blokira AC signale. Impedancija se također mjeri u ohmima (Ω), a njezina veličina ovisi o frekvenciji signala i induktivnosti ili kapacitivnosti otpornika. Impedancija otpornika može se izračunati pomoću Ohmovog zakona (V=IZ), gdje je V napon, I struja, a Z impedancija. Na primjer, ako krug ima izvor izmjenične struje od 10 V i otpornik od 100 Ω, struja kroz otpornik je 10 V/100 Ω = 0.1 A, bez obzira na frekvenciju izvora. Ako na jedan kraj otpornika spojite opterećenje od 100Ω, tada se krug podudara i snaga iz napajanja može se u potpunosti prenijeti na opterećenje. Ako impedancija opterećenja nije 100Ω, tada se krug ne podudara, a dio napajanja iz napajanja će se odbiti natrag, uzrokujući gubitak kruga i smetnje.

Ukratko, princip rada otpornika je korištenje karakteristika otpora materijala za ograničavanje i distribuciju struje. Otpornici se široko koriste u krugovima. Oni mogu realizirati kontrolu struje, podjelu napona, filtriranje, pristranje, usklađivanje i druge funkcije, koje olakšavaju dizajn i optimizaciju krugova. Razumijevanje načina rada otpornika i osnova sklopova može nam pomoći da bolje razumijemo i koristimo elektroničke uređaje.