Kako otpornici rade i njihove primjene u krugovima

Opornik je uobičajeni elektronički komponent koji ograničava veličinu i smjer struje. Opornici rade iskoristivši otporne svojstva materijala, odnosno koliko dobro blokiraju protok električne energije. Jedinica otpornosti je ohm (Ω), a veličina otpornosti ovisi o vrsti, obliku i temperaturi materijala. Vrijednost otpornika se obično označava bojnim trakom ili brojem, a različite boje predstavljaju različite vrijednosti.

Opori su široko korištene u krugovima. One mogu ostvariti funkcije poput upravljanja strujom, podjele napona, filtriranja, polarizacije i prilagođavanja. Upravljanje strujom je najosnovnija funkcija opore. Ona može prilagoditi veličinu struje prema Ohmovom zakonu (V=IR), gdje je V napon, I struja, a R otpor. Na primjer, ako postoji 5V napajanje i $100Ω$ opor u krugu, struja kroz opor iznosi 5V/100Ω=0.05A, ili 50mA. Ako se opor zamijeni s $200Ω$, tada struja postaje 5V/200Ω=0.025A, što je 25mA. Na ovaj način, veličina struje može biti kontrolirana mijenjanjem vrijednosti otpora opore.

Opori se također mogu koristiti za zaštitu drugih komponenti u krugu. Na primjer, ako postoji napajanje od 5V i opor od 1Ω u krugu, tada je struja kroz opor 5V/1Ω=5A, što može biti preveliko, uzrokujući pregrijavanje ili štete krugu. Da biste spriječili ovu situaciju, možete dodati odgovarajuću opor u krug, na primjer $100Ω$, tada će se struja smanjiti na 5V/100Ω=0.05A, što je 50mA, čime se osigurava sigurnost kruga.

Otpornici se također mogu koristiti za dijeljenje napona, tj. dijeljenje jednog napona u dva ili više različitih napona. Ovo iskorištava zakon podjele napona otpornika, što znači da ako postoje dva ili više otpornika u nizu u krugu, napon iz napajanja će se distribuirati na svaki otpornik proporcionalno otporniku. Na primjer, ako krug ima napajanje od 10 V i dva otpornika, jedan od 100 Ω i jedan od 200 Ω, tada je napon na otporniku od 100 Ω 10 V uz 100 Ω/(100 Ω+200 Ω) = 3,33 V, napon na otporniku od 200 Ω je 10 V uz 200Ω/(100Ω+200Ω)=6,67V. Na taj način možete dobiti dva različita napona za različite namjene.

Opori se također mogu koristiti za filtriranje, što znači uklanjanje šuma ili rušivih signala iz kruga. To koristi kombinaciju opora i kondenzatora ili induktora kako bi se stvorio niskoprohižni, visokoprohižni, pas-banda ili blok-banda filter. Niskoprohižni filter dopušta prolazak samo niskofrekvencijskih signala, visokoprohižni filter dopušta prolazak samo visokofrekvencijskih signala, pas-band filter dopušta prolazak samo određenog raspona frekvencija, a blok-band filter blokira samo određeni raspon frekvencija. Na primjer, ako ima krug s 100Ω oporom i 1μF kondenzatorom u paraleli, tada je taj krug niskoprohižnim filterom, a njegova granična frekvencija je 1/(2pi RC) = 1.59kHz, to jest, samo signali ispod 1.59kHz mogu proći, a signali iznad 1.59kHz će biti odfiltrirani.

Opori se također mogu koristiti za polarizaciju, tj. za pružanje stabilnog radnog napona ili strujanja određenim komponentama u krugu. Ovo koristi funkciju dijeljenja napona opore kako bi se pružio odgovarajući polarizacijski napon ili struja tranzistorima, diodama, operativnim pojačalicama i drugim komponentama u krugu kako bi se držale u normalnom radnom stanju. Na primjer, ako postoji izvješće od 10V i opor od 100Ω u krugu, tada će biti napon od 10V preko opore. Ako je baza tranzistora spojena s jednim krajem opore, tada će napon na bazi tranzistora biti 10V, što će uključiti tranzistor.

Otpornici se također mogu koristiti za usklajivanje, odnosno otpornosti različitih dijelova kruga su jednake ili slične kako bi se povećala učinkovitost i stabilnost kruga. To izvodi prednosti iz impendancijskih karakteristika otpornika, tj. koliko otpornik blokira AC signale. Impedanca se također mjeri u omima (Ω), a njezina veličina ovisi o frekvenciji signala i induktivnosti ili kapacitivnosti otpornika. Impedanca otpornika može se izračunati pomoću Ohmovog zakona (V=IZ), gdje je V napetost, I struja, a Z impedanca. Na primjer, ako ima krug s 10V AC izvorom i 100Ω otpornikom, struja kroz otpornik iznosi 10V/100Ω = 0.1A, neovisno o frekvenciji izvora. Ako spojite opterećenje od 100Ω na jedan kraj otpornika, tada je krug usklađen i snaga iz izvora može biti potpuno prenesena opterećenju. Ako impedanca opterećenja nije 100Ω, tada je krug neusklađen, i dio snage iz izvora bit će reflektiran natrag, što uzrokuje gubitke u krugu i interferenciju.

Ukratko, radni princip otpornika je koristiti otpornost materijala kako bi ograničio i raspodijelio strujnu intensitetu. Otpornici se široko koriste u krugovima. Oni mogu ostvariti upravljanje strujom, podjelu napona, filtriranje, polarizaciju, prilagođavanje i druge funkcije, što olakšava dizajn i optimizaciju krugova. Razumijevanje rada otpornika i osnova krugova može nam pomoći da bolje razumemo i koristimo elektroničke uređaje.