Điện trở hoạt động như thế nào và ứng dụng của chúng trong mạch

Điện trở là một thành phần điện tử phổ biến giới hạn kích thước và hướng của dòng điện. Điện trở hoạt động bằng cách khai thác các tính chất điện trở của vật liệu, đó là mức độ nó chặn dòng điện. Đơn vị điện trở là ohms (Ω) và kích thước của điện trở phụ thuộc vào loại, hình dạng và nhiệt độ của vật liệu. Giá trị điện trở của điện trở thường được xác định bằng mã vạch màu hoặc số và các màu khác nhau đại diện cho các giá trị khác nhau.

Điện trở được sử dụng rộng rãi trong các mạch. Họ có thể nhận ra các chức năng như điều khiển dòng điện, phân chia điện áp, lọc, sai lệch và khớp. Điều khiển dòng điện là chức năng cơ bản nhất của điện trở. Nó có thể điều chỉnh kích thước của dòng điện theo định luật Ohm (V = IR), trong đó V là điện áp, I là dòng điện và R là điện trở. Ví dụ: nếu có nguồn điện 5V và điện trở $ 100Ω trong mạch, dòng điện qua điện trở là 5V / 100Ω = 0,05A hoặc 50mA. Nếu điện trở được thay thế bằng $ 200Ω $, thì dòng điện trở thành 5V / 200Ω = 0,025A, tức là 25mA. Bằng cách này, cường độ của dòng điện có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi giá trị điện trở của điện trở.

Điện trở cũng có thể được sử dụng để bảo vệ các thành phần khác trong mạch. Ví dụ: nếu có nguồn điện 5V và điện trở 1Ω trong mạch, thì dòng điện qua điện trở là 5V / 1Ω = 5A, có thể quá lớn. , khiến mạch điện quá nóng hoặc bị hỏng. Để tránh tình trạng này, bạn có thể thêm một điện trở phù hợp vào mạch, chẳng hạn như $ 100Ω $, sau đó dòng điện sẽ giảm xuống 5V / 100Ω = 0,05A, tức là 50mA, do đó bảo vệ sự an toàn của mạch.

Điện trở cũng có thể được sử dụng để phân chia điện áp, tức là chia một điện áp thành hai hoặc nhiều điện áp khác nhau. Điều này tận dụng định luật phân chia điện áp của điện trở, có nghĩa là nếu có hai hoặc nhiều điện trở nối tiếp trong một mạch, điện áp từ nguồn điện sẽ được phân phối đến từng điện trở tương ứng với điện trở. Ví dụ, nếu một mạch có nguồn điện 10V và hai điện trở, một 100Ω và một 200Ω, thì điện áp trên điện trở 100Ω là 10V imes 100Ω / (100Ω + 200Ω) = 3.33V, điện áp trên điện trở 200Ω là 10V imes 200Ω / (100Ω + 200Ω) = 6.67V. Bằng cách này, bạn có thể nhận được hai điện áp khác nhau cho các mục đích khác nhau.

Điện trở cũng có thể được sử dụng để lọc, đó là để loại bỏ nhiễu hoặc tín hiệu gây nhiễu từ mạch. Điều này sử dụng sự kết hợp của điện trở và tụ điện hoặc cuộn cảm để tạo thành bộ lọc low-pass, high-pass, band-pass hoặc band-reject. Bộ lọc thông thấp chỉ cho phép tín hiệu tần số thấp đi qua, bộ lọc thông cao chỉ cho phép tín hiệu tần số cao đi qua, bộ lọc truyền băng tần chỉ cho phép một dải tín hiệu tần số nhất định đi qua và bộ lọc dừng băng tần chỉ chặn một dải tần số nhất định. tín hiệu tần số đi qua. Ví dụ: nếu mạch có điện trở 100Ω và tụ điện 1μF song song, thì mạch là bộ lọc thông thấp và tần số cắt của nó là 1 / (2pi RC) = 1,59kHz, nghĩa là chỉ các tần số dưới Chỉ các tín hiệu ở 1,59kHz mới có thể đi qua và các tín hiệu trên 1,59kHz sẽ được lọc ra.

Điện trở cũng có thể được sử dụng để sai lệch, nghĩa là để cung cấp điện áp hoặc dòng điện hoạt động ổn định cho một số thành phần nhất định trong mạch. Điều này sử dụng chức năng phân chia điện áp của điện trở để cung cấp điện áp hoặc dòng điện thiên vị phù hợp cho các bóng bán dẫn, điốt, op ampe và các thành phần khác trong mạch để giữ cho chúng ở trạng thái hoạt động bình thường. Ví dụ, nếu có nguồn điện 10V và điện trở 100Ω trong mạch, thì sẽ có điện áp 10V trên điện trở. Nếu đế của bóng bán dẫn được kết nối với một đầu của điện trở, thì đế của bóng bán dẫn sẽ Điện áp là 10V, bật bóng bán dẫn.

Điện trở cũng có thể được sử dụng để khớp, tức là điện trở của các phần khác nhau của mạch bằng hoặc tương tự để tăng hiệu quả và độ ổn định của mạch. Điều này tận dụng các đặc tính trở kháng của điện trở, nghĩa là điện trở chặn tín hiệu AC bao nhiêu. Trở kháng cũng được đo bằng ohms (Ω), và cường độ của nó phụ thuộc vào tần số của tín hiệu và độ tự cảm hoặc điện dung của điện trở. Trở kháng của điện trở có thể được tính bằng định luật Ohm (V = IZ), trong đó V là điện áp, I là dòng điện và Z là trở kháng. Ví dụ: nếu mạch có nguồn AC 10V và điện trở 100Ω, dòng điện qua điện trở là 10V / 100Ω = 0,1A, bất kể tần số của nguồn. Nếu bạn kết nối tải 100Ω với một đầu của điện trở, thì mạch được khớp và nguồn điện từ nguồn điện có thể được truyền hoàn toàn sang tải. Nếu trở kháng của tải không phải là 100Ω, thì mạch không khớp và một phần nguồn điện từ nguồn điện sẽ bị phản xạ trở lại, gây mất mạch và nhiễu.

Tóm lại, nguyên lý làm việc của điện trở là sử dụng các đặc tính điện trở của vật liệu để giới hạn và phân phối dòng điện. Điện trở được sử dụng rộng rãi trong các mạch. Họ có thể nhận ra điều khiển dòng điện, phân chia điện áp, lọc, sai lệch, phù hợp và các chức năng khác, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế và tối ưu hóa các mạch. Hiểu cách thức hoạt động của điện trở và những điều cơ bản của mạch có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn và sử dụng các thiết bị điện tử.