Jak działają rezystory i ich zastosowania w obwodach

Rezystor to powszechny element elektroniczny, który ogranicza rozmiar i kierunek prądu. Rezystory działają poprzez wykorzystanie właściwości rezystancyjnych materiału, czyli tego, jak dobrze blokuje on przepływ energii elektrycznej. Jednostką rezystancji są omy (Ω), a wielkość rezystancji zależy od rodzaju, kształtu i temperatury materiału. Wartość rezystancji rezystora jest zwykle identyfikowana za pomocą kolorowego kodu kreskowego lub liczby, a różne kolory reprezentują różne wartości.

Rezystory są szeroko stosowane w obwodach. Mogą realizować takie funkcje, jak kontrola prądu, podział napięcia, filtrowanie, polaryzacja i dopasowywanie. Sterowanie prądem jest najbardziej podstawową funkcją rezystora. Może regulować wielkość prądu zgodnie z prawem Ohma (V=IR), gdzie V to napięcie, I to prąd, a R to rezystancja. Na przykład, jeśli w obwodzie znajduje się zasilacz 5 V i rezystor 100 Ω USD, prąd płynący przez rezystor wynosi 5 V / 100 Ω = 0,05 A lub 50 mA. Jeśli rezystor zostanie wymieniony na 0Ω$, prąd stanie się 5V/200Ω=0,025A, czyli 25mA. W ten sposób wielkość prądu można kontrolować, zmieniając wartość rezystancji rezystora.

Rezystory mogą być również używane do ochrony innych elementów w obwodzie. Na przykład, jeśli w obwodzie jest zasilacz 5 V i rezystor 1 Ω, to prąd płynący przez rezystor wynosi 5 V / 1 Ω = 5 A, co może być zbyt duże. , powodując przegrzanie lub uszkodzenie obwodu. Aby uniknąć takiej sytuacji, można dodać do obwodu odpowiedni rezystor, taki jak 0Ω$, wtedy prąd zostanie zmniejszony do 5V/100Ω=0,05A, czyli 50mA, chroniąc w ten sposób bezpieczeństwo obwodu.

Rezystory mogą być również używane do dzielenia napięcia, tj. dzielenia jednego napięcia na dwa lub więcej różnych napięć. Wykorzystuje to prawo podziału napięcia rezystora, co oznacza, że jeśli w obwodzie znajdują się dwa lub więcej rezystorów połączonych szeregowo, napięcie z zasilacza zostanie rozprowadzone do każdego rezystora proporcjonalnie do rezystora. Na przykład, jeśli obwód ma zasilacz 10 V i dwa rezystory, jeden 100 Ω i jeden 200 Ω, to napięcie na rezystorze 100 Ω wynosi 10 V imes 100 Ω / (100 Ω + 200 Ω) = 3,33 V, napięcie na rezystorze 200 Ω wynosi 10 V imes 200 Ω / (100 Ω + 200 Ω) = 6,67 V. W ten sposób można uzyskać dwa różne napięcia do różnych celów.

Rezystory mogą być również używane do filtrowania, czyli usuwania szumów lub sygnałów zakłócających z obwodu. Wykorzystuje on kombinację rezystorów i kondensatorów lub cewek indukcyjnych w celu utworzenia filtra dolnoprzepustowego, górnoprzepustowego, pasmowo-przepustowego lub odrzucającego pasmo. Filtr dolnoprzepustowy przepuszcza tylko sygnały o niskiej częstotliwości, filtr górnoprzepustowy przepuszcza tylko sygnały o wysokiej częstotliwości, filtr pasmowo-przepustowy przepuszcza tylko określony zakres sygnałów częstotliwości, a filtr pasmowo-zaporowy blokuje tylko pewien zakres częstotliwości. przechodzi sygnał częstotliwości. Na przykład, jeśli obwód ma rezystor 100 Ω i kondensator 1 μF równolegle, to obwód jest filtrem dolnoprzepustowym, a jego częstotliwość odcięcia wynosi 1/(2pi RC) = 1,59 kHz, to znaczy tylko częstotliwości poniżej Tylko sygnały o częstotliwości 1,59 kHz mogą przechodzić, a sygnały powyżej 1,59 kHz zostaną odfiltrowane.

Rezystory mogą być również używane do polaryzacji, to znaczy do zapewnienia stabilnego napięcia roboczego lub prądu dla niektórych elementów w obwodzie. Wykorzystuje to funkcję dzielenia napięcia rezystora, aby zapewnić odpowiednie napięcie lub prąd polaryzacji dla tranzystorów, diod, wzmacniaczy operacyjnych i innych elementów w obwodzie, aby utrzymać je w normalnym stanie pracy. Na przykład, jeśli w obwodzie znajduje się zasilacz 10 V i rezystor 100 Ω, to na rezystorze będzie napięcie 10 V. Jeśli baza tranzystora jest podłączona do jednego końca rezystora, to baza tranzystora będzie Napięcie wynosi 10 V, co włącza tranzystor.

Rezystory mogą być również używane do dopasowywania, tj. Rezystancje różnych części obwodu są równe lub podobne, aby zwiększyć wydajność i stabilność obwodu. Wykorzystuje to charakterystykę impedancji rezystora, czyli to, jak bardzo rezystor blokuje sygnały prądu przemiennego. Impedancja jest również mierzona w omach (Ω), a jej wielkość zależy od częstotliwości sygnału oraz indukcyjności lub pojemności rezystora. Impedancję rezystora można obliczyć za pomocą prawa Ohma (V=IZ), gdzie V to napięcie, I to prąd, a Z to impedancja. Na przykład, jeśli obwód ma źródło 10 V AC i rezystor 100 Ω, prąd płynący przez rezystor wynosi 10 V / 100 Ω = 0,1 A, niezależnie od częstotliwości źródła. Jeśli podłączysz obciążenie 100 Ω do jednego końca rezystora, obwód zostanie dopasowany, a moc z zasilacza może być w pełni przekazana do obciążenia. Jeśli impedancja obciążenia nie wynosi 100 Ω, oznacza to, że obwód jest niedopasowany, a część mocy z zasilacza zostanie odbita z powrotem, powodując utratę obwodu i zakłócenia.

Podsumowując, zasada działania rezystora polega na wykorzystaniu charakterystyki rezystancji materiału do ograniczenia i dystrybucji prądu. Rezystory są szeroko stosowane w obwodach. Mogą realizować kontrolę prądu, podział napięcia, filtrowanie, polaryzację, dopasowywanie i inne funkcje, które ułatwiają projektowanie i optymalizację obwodów. Zrozumienie, jak działają rezystory i podstawy obwodów, może pomóc nam lepiej zrozumieć i korzystać z urządzeń elektronicznych.