Kaip veikia rezistoriai ir jų taikymas elektriniuose grandinėse

Varža yra paprasčiasnė elektroninė dalis, ribojanti srovės dydį ir kryptį. Varžos veikia, naudojantis medžiagos varžymo savybėmis, t. y. tuo, kaip gerai ji blokuoja elektros srautą. Varžos vienetas yra omsas (Ω), o varžos dydis priklauso nuo medžiagos tipo, formos ir temperatūros. Varžos reikšmė paprastai nurodoma spalvų šraiso arba skaičių pagalba, ir skirtingos spalvos atstovauja skirtingoms reikšmėms.

Varžos yra plačiai naudojamos elektroniniuose grandinėse. Jos gali atlikti funkcijas, tokias kaip srovės valdymas, potencialo padalinimas, filtravimas, pagalvų nustatymas ir derinimas. Srovės valdymas yra varžos labiausiai pagrindinė funkcija. Ji gali reguliuoti srovės dydį remiantis Ohmo dėsnio (V=IR) principu, kur V yra įtampa, I yra srovė, o R yra varža. Pavyzdžiui, jei yra 5V elektros šaltinis ir $100Ω varža grandinėje, tada srovė per varžą bus 5V/100Ω=0.05A, arba 50mA. Jei varžą pakeisime $200Ω$, srovė taps 5V/200Ω=0.025A, tai yra 25mA. Taip, keičiant varžos reikšmę, galima kontroliuoti srovės dydį.

Orežai taip pat gali būti naudojami kitų elementų apsaugai elektroninėje schema. Pavyzdžiui, jei yra 5V energijos šaltinis ir 1Ω orežas schema, tai orežo einamasis srovė yra 5V/1Ω=5A, kas gali būti per didelis, sukeldamas schemos pakeitimą ar sugadinti ją. Norint išvengti tokių situacijų, į schema galima pridėti tinkamą orežą, pvz., $100Ω$, tada srovė sumažės iki 5V/100Ω=0.05A, tai yra 50mA, užtikrindama schemos saugumą.

Rezistoriai taip pat gali būti naudojami dalijant potencialą, t. y. skaidant vieną potencialą į du ar daugiau skirtingų potencialų. Tai yra pagrįsta rezistorių potencialo dalybos dėsniu, kuris reiškia, kad jei elektrinėje grandyje yra du ar daugiau serija susietų rezistorių, šaltinio potencialas bus paskirstytas kiekviename rezistoriuje proporcingai jo rezistencijai. Pavyzdžiui, jei grandyje yra 10V šaltinis ir du rezistoriai, vienas 100Ω ir kitas 200Ω, tada potencialas per 100Ω rezistoriumi yra 10V × 100Ω/(100Ω+200Ω)=3,33V, o potencialas per 200Ω rezistoriumi yra 10V × 200Ω/(100Ω+200Ω)=6,67V. Taip galima gauti du skirtingus potenciales skirtingiems tikslams.

Orežai taip pat gali būti naudojami filtravimui, kuris yra naudojamas norint pašalinti triukšmą arba sutrikdymo signalus iš apskrities. Tai naudoja orežų ir kondensatorių arba induktyvumų derinį, kad sudarytų žemdažnių, aukštdažnių, juostos dažnių arba juostos blokuojančio filtro derinį. Žemdažnių filtras leidžia einuti tik žemų dažnių signalams, aukštdažnių filtras leidžia einuti tik aukštų dažnių signalams, juostos dažnių filtras leidžia einuti tik tam tikram dažnių diapazonui, o juostos blokuojantis filtras blokuoja tam tikrą dažnių diapazoną. Pavyzdžiui, jei apskrityje yra 100Ω orežas ir 1μF kondensatorius lygiagretinai, tada apskritis yra žemdažnių filtras, ir jo tranzicionios dažnis yra 1/(2pi RC)=1,59kHz, tai yra, tik dažniai žemesni nei 1,59kHz gali einuti per jį, o dažniai aukštesni nei 1,59kHz bus filtruoti.

Oro lygiuokliai taip pat gali būti naudojami kaip pagrindinė esmė, tai yra, siekiant užtikrinti stabilų darbo įtampos ar srovės tam tikriems elementams elektros grandynoje. Oro lygiuoklio įtampos dalijimo funkcija naudojama siekiant pateikti tinkamą pagrindinę įtampos ar srovę tranzistoriams, diodams, operaciniams stiprintuvams ir kitiems elementams grandynoje, kad jie galėtų likti normaliose darbo sąlygose. Pavyzdžiui, jei yra 10V energijos šaltinis ir 100Ω oro lygiuoklis grandynoje, tada oro lygiuoklio krapuose bus 10V įtampos skirtumas. Jei tranzistoriaus bazė yra prijungta prie oro lygiuoklio vieno galo, tai tranzistoriaus bazės įtampa bus 10V, kas įjungia tranzistorių.

Orežai taip pat gali būti naudojami derinimui, t. y., orežų atsparumo skirtingose elektroninio grandinės dalyse padaroma lygi ar panaši, kad būtų padidinta grandinės efektyvumas ir stabilumas. Čia naudojamos orežo impedancijos savybės, t. y., kiek orežas blokuoja kintamąjį signalą. Impedancija taip pat matuojama omenais (Ω), jos dydis priklauso nuo signalo dažnio bei orežo induktyvumo ar kondensatoriaus savybių. Orežo impedanciją galima apskaičiuoti naudojant Omo dėsnį (V=IZ), kur V yra voltas, I yra srovė, o Z yra impedancija. Pavyzdžiui, jei grandinėje yra 10V kintamasis šaltinis ir 100Ω orežas, srovė per orežą bus 10V/100Ω = 0,1A, nepriklausomai nuo šaltinio dažnio. Jei prie orežo vieno galo prijungiate 100Ω apkrovą, tai grandinė yra suderinta, ir jėga iš šaltinio gali būti visiškai perdavima apkrovai. Jei apkrovos impedancija nėra 100Ω, tai grandinė nesuderinta, ir dalis jėgos iš šaltinio bus atspindžiama atgal, sukeldama grandinės praradimus ir sutrikimus.

Kur yra suma, varžovės veikimo principas yra naudoti medžiagos varžymo savybes, kad ribotų ir paskirstytų srovę. Varžovės yra plačiai naudojamos elektriniuose grandiniuose. Jos gali realizuoti srovei valdymą, įtampos padalijimą, filtravimą, nuoteklius, derinimą ir kitus funkcijas, kurios leidžia geriau projektuoti ir optimizuoti grandinius. Supratimas, kaip veikia varžovės ir koks yra grandinės pagrindas, gali padėti mums geriau suprasti ir naudoti elektroninius prietaisus.