Dirençler Nasıl Çalışır ve Devrelerdeki Uygulamaları

Direnç, akımın boyutunu ve yönünü sınırlayan yaygın bir elektronik bileşendir. Dirençler, bir malzemenin direnç özelliklerinden yararlanarak çalışır, bu da elektrik akışını ne kadar iyi engellediğidir. Direnç birimi ohm'dur (Ω) ve direncin boyutu malzemenin türüne, şekline ve sıcaklığına bağlıdır. Bir direncin direnç değeri genellikle bir renk barkodu veya numarası ile tanımlanır ve farklı renkler farklı değerleri temsil eder.

Dirençler devrelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Akım kontrolü, voltaj bölme, filtreleme, önyargılama ve eşleştirme gibi işlevleri gerçekleştirebilirler. Akım kontrolü, bir direncin en temel işlevidir. Akımın boyutunu Ohm yasasına (V=IR) göre ayarlayabilir, burada V voltajdır, I akımdır ve R dirençtir. Örneğin, bir devrede 5V'luk bir güç kaynağı ve 100Ω'luk bir direnç varsa, dirençten geçen akım 5V/100Ω=0.05A veya 50mA'dır. Direnç 0Ω$ ile değiştirilirse, akım 5V/200Ω=0.025A olur, bu da 25mA olur. Bu sayede direncin direnç değeri değiştirilerek akımın büyüklüğü kontrol edilebilir.

Dirençler, devredeki diğer bileşenleri korumak için de kullanılabilir. Örneğin, bir devrede 5V'luk bir güç kaynağı ve 1Ω'luk bir direnç varsa, dirençten geçen akım 5V/1Ω=5A'dır ve bu çok büyük olabilir. , devrenin aşırı ısınmasına veya hasar görmesine neden olur. Bu durumu önlemek için devreye 0Ω$ gibi uygun bir direnç ekleyebilirsiniz, daha sonra akım 5V/100Ω=0.05A'ya düşürülür, bu da 50mA'dır, böylece devrenin güvenliği korunur.

Dirençler ayrıca voltajı bölmek, yani bir voltajı iki veya daha fazla farklı voltaja bölmek için de kullanılabilir. Bu, direncin voltaj bölme yasasından yararlanır, bu da bir devrede seri olarak iki veya daha fazla direnç varsa, güç kaynağından gelen voltajın dirençle orantılı olarak her bir dirence dağıtılacağı anlamına gelir. Örneğin, bir devrenin 10V'luk bir güç kaynağı ve biri 100Ω ve biri 200Ω olmak üzere iki direnci varsa, 100Ω direnç üzerindeki voltaj 10V imes 100Ω/(100Ω+200Ω)=3.33V'dir, 200Ω direnç üzerindeki voltaj 10V imes 200Ω/(100Ω+200Ω)=6.67V'dir. Bu sayede farklı amaçlar için iki farklı voltaj elde edebilirsiniz.

Dirençler, bir devreden gürültüyü veya parazit yapan sinyalleri gidermek için filtreleme için de kullanılabilir. Bu, düşük geçişli, yüksek geçişli, bant geçişli veya bant reddetme filtresi oluşturmak için dirençler ve kapasitörler veya indüktörlerin bir kombinasyonunu kullanır. Alçak geçiren bir filtre yalnızca düşük frekanslı sinyallerin geçmesine izin verir, yüksek geçiren bir filtre yalnızca yüksek frekanslı sinyallerin geçmesine izin verir, bant geçiren bir filtre yalnızca belirli bir frekans sinyali aralığının geçmesine izin verir ve bir bant durdurma filtresi yalnızca belirli bir frekans aralığını engeller. frekans sinyali geçer. Örneğin, bir devrede paralel olarak 100Ω direnç ve 1μF kondansatör varsa, devre alçak geçiren bir filtredir ve kesme frekansı 1/(2pi RC)=1.59kHz'dir, yani yalnızca aşağıdaki frekanslar Yalnızca 1.59kHz'deki sinyaller geçebilir ve 1.59kHz'in üzerindeki sinyaller filtrelenecektir.

Dirençler ayrıca önyargı yapmak, yani bir devredeki belirli bileşenler için sabit bir çalışma voltajı veya akımı sağlamak için de kullanılabilir. Bu, transistörler, diyotlar, op amp'ler ve devredeki diğer bileşenleri normal çalışma durumunda tutmak için uygun bir öngerilim voltajı veya akımı sağlamak için direncin voltaj bölme işlevini kullanır. Örneğin, bir devrede 10V'luk bir güç kaynağı ve 100Ω'luk bir direnç varsa, direnç boyunca 10V'luk bir voltaj olacaktır. Bir transistörün tabanı direncin bir ucuna bağlıysa, transistörün tabanı voltaj 10V'dir, bu da transistörü açar.

Dirençler ayrıca eşleştirmek için de kullanılabilir, yani bir devrenin farklı parçalarının dirençleri, devrenin verimliliğini ve kararlılığını artırmak için eşit veya benzerdir. Bu, direncin empedans özelliklerinden, yani direncin AC sinyallerini ne kadar engellediğinden yararlanır. Empedans ayrıca ohm (Ω) cinsinden ölçülür ve büyüklüğü sinyalin frekansına ve direncin endüktansına veya kapasitansına bağlıdır. Bir direncin empedansı, Ohm yasası (V=IZ) kullanılarak hesaplanabilir, burada V voltaj, I akım ve Z empedanstır. Örneğin, bir devrenin 10V AC kaynağı ve 100Ω direnci varsa, dirençten geçen akım, kaynağın frekansından bağımsız olarak 10V/100Ω = 0.1A'dır. Direncin bir ucuna 100Ω'luk bir yük bağlarsanız, devre eşleştirilir ve güç kaynağından gelen güç yüke tamamen aktarılabilir. Yükün empedansı 100Ω değilse, devre uyumsuzdur ve güç kaynağından gelen gücün bir kısmı geri yansıtılarak devre kaybına ve parazite neden olur.

Özetlemek gerekirse, bir direncin çalışma prensibi, akımı sınırlamak ve dağıtmak için malzemenin direnç özelliklerini kullanmaktır. Dirençler devrelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Devrelerin tasarımını ve optimizasyonunu kolaylaştıran akım kontrolü, voltaj bölme, filtreleme, önyargılama, eşleştirme ve diğer işlevleri gerçekleştirebilirler. Dirençlerin nasıl çalıştığını ve devrelerin temellerini anlamak, elektronik cihazları daha iyi anlamamıza ve kullanmamıza yardımcı olabilir.