Как работают резисторы и их применение в цепях

Резистор — это распространенный электронный компонент, который ограничивает величину и направление тока. Резисторы работают, используя резистивные свойства материала, которые заключаются в том, насколько хорошо он блокирует поток электричества. Единицей сопротивления является Ом (Ω), а величина сопротивления зависит от типа, формы и температуры материала. Значение сопротивления резистора обычно определяется цветным штрих-кодом или цифрой, а разные цвета представляют разные значения.

Резисторы широко используются в цепях. Они могут реализовывать такие функции, как управление током, разделение напряжения, фильтрация, смещение и согласование. Управление током является самой основной функцией резистора. Он может регулировать величину тока в соответствии с законом Ома (V = IR), где V — напряжение, I — ток, а R — сопротивление. Например, если в цепи есть источник питания 5 В и резистор 100 Ом, ток через резистор составляет 5 В/100 Ом = 0,05 А, или 50 мА. Если резистор заменить на 0Ω$, то ток становится 5V/200Ω=0.025A, что составляет 25mA. Таким образом, величиной тока можно управлять, изменяя значение сопротивления резистора.

Резисторы также могут использоваться для защиты других компонентов в цепи. Например, если в цепи есть источник питания 5 В и резистор 1 Ом, то ток через резистор составляет 5 В/1 Ом = 5 А, что может быть слишком большим. , что приводит к перегреву или повреждению цепи. Для того, чтобы избежать такой ситуации, вы можете добавить в схему подходящий резистор, например, 0Ω$, тогда ток снизится до 5В/100Ом=0,05А, что составляет 50мА, тем самым защитив безопасность цепи.

Резисторы также могут использоваться для деления напряжения, т.е. разделения одного напряжения на два или более разных напряжения. При этом используется закон деления напряжения резистора, который означает, что если в цепи есть два или более последовательно соединенных резисторов, напряжение от источника питания будет распределяться на каждый резистор пропорционально резистору. Например, если цепь имеет источник питания 10 В и два резистора, один 100 Ом и один 200 Ом, то напряжение на резисторе 100 Ом составляет 10 В при 100 Ом / (100 Ом + 200 Ом) = 3,33 В, напряжение на резисторе 200 Ом составляет 10 В при 200 Ом / (100 Ом + 200 Ом) = 6,67 В. Таким образом, вы можете получить два разных напряжения для разных целей.

Резисторы также могут использоваться для фильтрации, то есть для удаления шумов или мешающих сигналов из цепи. В нем используется комбинация резисторов и конденсаторов или катушек индуктивности для формирования фильтра нижних частот, высоких частот, полосовых или полосовых фильтров. Фильтр нижних частот пропускает только низкочастотные сигналы, фильтр высоких частот пропускает только высокочастотные сигналы, полосовой фильтр пропускает только определенный диапазон частотных сигналов, а полосовой фильтр блокирует только определенный диапазон частот. Частотный сигнал проходит. Например, если схема имеет параллельный резистор 100 Ом и конденсатор 1μF, то схема представляет собой фильтр нижних частот, и его частота среза составляет 1/(2pi RC)=1.59 кГц, то есть могут проходить только частоты ниже Только сигналы на частоте 1.59 кГц, а сигналы выше 1.59 кГц будут отфильтрованы.

Резисторы также могут использоваться для смещения, то есть для обеспечения стабильного рабочего напряжения или тока для определенных компонентов в цепи. При этом используется функция деления напряжения резистора для обеспечения подходящего напряжения смещения или тока для транзисторов, диодов, операционных усилителей и других компонентов в цепи, чтобы поддерживать их в нормальном рабочем состоянии. Например, если в цепи есть источник питания 10 В и резистор 100 Ом, то напряжение на резисторе будет 10 В. Если база транзистора подключена к одному концу резистора, то база транзистора будет иметь напряжение 10В, что и включает транзистор.

Резисторы также могут использоваться для согласования, т.е. сопротивления различных частей цепи равны или похожи для повышения эффективности и стабильности цепи. При этом используются характеристики импеданса резистора, то есть то, насколько резистор блокирует сигналы переменного тока. Импеданс также измеряется в Омах (Ω), а его величина зависит от частоты сигнала и индуктивности или емкости резистора. Импеданс резистора можно рассчитать с помощью закона Ома (V = IZ), где V — напряжение, I — ток, а Z — импеданс. Например, если цепь имеет источник переменного тока 10 В и резистор 100 Ом, ток через резистор составляет 10 В/100 Ом = 0,1 А, независимо от частоты источника. Если подключить нагрузку 100 Ом к одному концу резистора, то схема согласована и питание от блока питания может быть полностью передано на нагрузку. Если импеданс нагрузки не составляет 100 Ом, то цепь не согласована, и часть мощности от источника питания будет отражена обратно, что приведет к потерям в цепи и помехам.

Подводя итог, можно сказать, что принцип работы резистора заключается в использовании характеристик сопротивления материала для ограничения и распределения тока. Резисторы широко используются в цепях. Они могут реализовывать управление током, разделение напряжения, фильтрацию, смещение, согласование и другие функции, которые облегчают проектирование и оптимизацию цепей. Понимание того, как работают резисторы и основы схем, может помочь нам лучше понять и использовать электронные устройства.