Come funzionano i resistori e le loro applicazioni nei circuiti

Un resistore è un componente elettronico comune che limita le dimensioni e la direzione della corrente. I resistori funzionano sfruttando le proprietà resistive di un materiale, ovvero quanto bene blocca il flusso di elettricità. L'unità di misura della resistenza è ohm (Ω) e la dimensione della resistenza dipende dal tipo, dalla forma e dalla temperatura del materiale. Il valore di resistenza di un resistore è solitamente identificato da un codice a barre o da un numero a colori diversi e colori diversi rappresentano valori diversi.

I resistori sono ampiamente utilizzati nei circuiti. Possono realizzare funzioni come il controllo della corrente, la divisione della tensione, il filtraggio, la polarizzazione e l'abbinamento. Il controllo della corrente è la funzione più basilare di un resistore. Può regolare la dimensione della corrente secondo la legge di Ohm (V=IR), dove V è la tensione, I è la corrente e R è la resistenza. Ad esempio, se in un circuito è presente un alimentatore da 5 V e un resistore da $ 100 Ω, la corrente attraverso il resistore è 5 V/100 Ω = 0,05 A o 50 mA. Se il resistore viene sostituito con 0Ω$, la corrente diventa 5V/200Ω=0,025A, ovvero 25mA. In questo modo, l'entità della corrente può essere controllata modificando il valore di resistenza del resistore.

I resistori possono essere utilizzati anche per proteggere altri componenti del circuito. Ad esempio, se in un circuito è presente un alimentatore da 5 V e un resistore da 1 Ω, la corrente attraverso il resistore è 5 V/1 Ω = 5 A, che potrebbe essere troppo grande. , causando il surriscaldamento o il danneggiamento del circuito. Per evitare questa situazione, è possibile aggiungere un resistore adatto al circuito, ad esempio $ 100 Ω $, quindi la corrente verrà ridotta a 5 V/100 Ω = 0,05 A, ovvero 50 mA, proteggendo così la sicurezza del circuito.

I resistori possono essere utilizzati anche per dividere la tensione, cioè dividere una tensione in due o più tensioni diverse. Ciò sfrutta la legge di divisione della tensione del resistore, il che significa che se ci sono due o più resistori in serie in un circuito, la tensione dell'alimentatore verrà distribuita a ciascun resistore in proporzione al resistore. Ad esempio, se un circuito ha un'alimentazione da 10 V e due resistori, uno da 100 Ω e uno da 200 Ω, la tensione attraverso il resistore da 100 Ω è 10 V e 100 Ω/(100 Ω + 200 Ω) = 3,33 V, la tensione sul resistore da 200 Ω è 10 V e 200 Ω / (100 Ω + 200 Ω) = 6,67 V. In questo modo, è possibile ottenere due tensioni diverse per scopi diversi.

I resistori possono essere utilizzati anche per il filtraggio, ovvero per rimuovere il rumore o i segnali di interferenza da un circuito. Questo utilizza una combinazione di resistori e condensatori o induttori per formare un filtro passa-basso, passa-alto, passa-banda o rifiuto di banda. Un filtro passa-basso consente il passaggio solo dei segnali a bassa frequenza, un filtro passa-alto consente il passaggio solo dei segnali ad alta frequenza, un filtro passa-banda consente il passaggio solo di una certa gamma di segnali di frequenza e un filtro di arresto della banda blocca solo una determinata gamma di frequenze. passa il segnale di frequenza. Ad esempio, se un circuito ha un resistore da 100 Ω e un condensatore da 1 μF in parallelo, il circuito è un filtro passa-basso e la sua frequenza di taglio è 1/(2pi RC) = 1,59 kHz, ovvero solo le frequenze inferiori a Solo i segnali a 1,59 kHz possono passare e i segnali superiori a 1,59 kHz verranno filtrati.

I resistori possono anche essere utilizzati per polarizzare, cioè per fornire una tensione o una corrente di funzionamento stabile per determinati componenti di un circuito. Questo utilizza la funzione di divisione della tensione del resistore per fornire una tensione o una corrente di polarizzazione adeguata per transistor, diodi, amplificatori operazionali e altri componenti nel circuito per mantenerli in condizioni di funzionamento normali. Ad esempio, se in un circuito è presente un alimentatore da 10 V e un resistore da 100 Ω, ci sarà una tensione di 10 V attraverso il resistore. Se la base di un transistor è collegata a un'estremità del resistore, la base del transistor lo farà La tensione è 10 V, che accende il transistor.

I resistori possono anche essere utilizzati per abbinare, cioè le resistenze di diverse parti di un circuito sono uguali o simili per aumentare l'efficienza e la stabilità del circuito. Questo sfrutta le caratteristiche di impedenza del resistore, ovvero quanto il resistore blocca i segnali CA. Anche l'impedenza è misurata in ohm (Ω) e la sua grandezza dipende dalla frequenza del segnale e dall'induttanza o capacità del resistore. L'impedenza di un resistore può essere calcolata utilizzando la legge di Ohm (V=IZ), dove V è la tensione, I è la corrente e Z è l'impedenza. Ad esempio, se un circuito ha una sorgente da 10 V CA e un resistore da 100 Ω, la corrente attraverso il resistore è 10 V/100 Ω = 0,1 A, indipendentemente dalla frequenza della sorgente. Se si collega un carico da 100 Ω a un'estremità del resistore, il circuito viene abbinato e l'alimentazione dall'alimentatore può essere completamente trasferita al carico. Se l'impedenza del carico non è 100 Ω, il circuito non è abbinato e parte della potenza dell'alimentatore verrà riflessa, causando perdite di circuito e interferenze.

Per riassumere, il principio di funzionamento di un resistore è quello di utilizzare le caratteristiche di resistenza del materiale per limitare e distribuire la corrente. I resistori sono ampiamente utilizzati nei circuiti. Possono realizzare il controllo della corrente, la divisione della tensione, il filtraggio, la polarizzazione, l'abbinamento e altre funzioni, che facilitano la progettazione e l'ottimizzazione dei circuiti. Capire come funzionano i resistori e le basi dei circuiti può aiutarci a comprendere e utilizzare meglio i dispositivi elettronici.