Elektrische weerstand: Wat is het en wat doet het? (Voorbeelden inbegrepen)

Veld: Basis Elektrotechniek

China

Wat is een elektrische weerstand?

Een weerstand (ook bekend als elektrische weerstand) wordt gedefinieerd als een twee-polig passief elektrisch element dat elektrische weerstand biedt tegen de stroomstroom. Weerstand is een maat voor de tegenstand die de stroom in een weerstand ondervindt. Hoe groter de weerstand van een weerstand, hoe groter de barrière tegen de stroomstroom. Er zijn veel verschillende soorten weerstanden, zoals een thermistor.

In een elektrisch en elektronisch circuit is de primaire functie van een weerstand om de stroom van elektronen te "remmen", d.w.z., elektrische stroom. Daarom wordt het een "weerstand" genoemd.

Weerstanden zijn passieve elektrische elementen. Dit betekent dat ze geen energie kunnen leveren aan het circuit, maar in plaats daarvan energie ontvangen en deze in de vorm van warmte afgeven zolang er stroom doorheen stroomt.

Verschillende weerstanden worden gebruikt in een elektrisch en elektronisch circuit om de stroomstroom te beperken of om spanningsval te produceren. Weerstanden zijn verkrijgbaar in vele verschillende weerstandswaarden, variërend van fracties van Ohm (Ω) tot miljoenen Ohms.

Volgens Ohm's wet, is de spanning (V) over een weerstand direct evenredig met de stroom (I) die erdoorheen stroomt. Waarbij de weerstand R de constante van evenredigheid is.

Wat doet een weerstand?

In een elektrisch en elektronisch circuit worden weerstanden gebruikt om de stroom te beperken en te reguleren, spanningen te verdelen, signaalniveaus aan te passen, actieve elementen te biasen, enz.

Bijvoorbeeld, veel weerstanden die in serie zijn verbonden worden gebruikt om de stroom door de lichtgevende diode (LED) te beperken. Andere voorbeelden worden hieronder besproken.

Bescherming tegen Spanningspieken

Een snubber-circuit is waar een seriecombinatie van een weerstand en een condensator parallel met de thyristor wordt verbonden om de snelle stijging van de spanning over de thyristor te onderdrukken. Dit wordt een snubber-circuit genoemd en wordt gebruikt om de thyristor te beschermen tegen hoge $\frac{dv}{dt}$ .

Weerstanden worden ook gebruikt om LED-lampen te beschermen tegen spanningspieken. LED-lampen zijn gevoelig voor hoge elektrische stromen, en zullen dus beschadigd raken als er geen weerstand wordt gebruikt om de stroom door de LED te controleren.

Correcte Spanning Bieden Door Een Spanningsval te Creëren

Elk element in een elektrisch circuit, zoals een lamp of een schakelaar, vereist een specifieke spanning. Daarvoor worden weerstanden gebruikt om de juiste spanning te bieden door een spanningval over de elementen te creëren.

Wat is elektrische weerstand gemeten in (weerstandseenheden)?

De SI-eenheid voor een weerstand (elektrische weerstand wordt gemeten in) Ohm en wordt weergegeven als Ω. De eenheid ohm (Ω) is vernoemd naar de grote Duitse natuurkundige en wiskundige Georg Simon Ohm.

In het SI-systeem is een ohm gelijk aan 1 volt per ampère. Dus,

$\begin{align*} 1\,\,Ohm = 1 \frac{Volt}{Ampere} \end{align*}$

Daarom wordt de weerstand ook gemeten in volt per ampère.

Weerstanden worden gemaakt en gespecificeerd over een breed scala aan waarden. Daarom zijn de afgeleide eenheden van weerstanden aangepast aan hun waarden, zoals milliohm (1 mΩ = 10-3 Ω), kiloohm (1 kΩ = 103 Ω) en megaohm (1 MΩ = 106 Ω), enz.

Schakelsymbool voor elektrische weerstand

Er worden twee belangrijke schakelsymbolen gebruikt voor elektrische weerstanden. Het meest gebruikte symbool voor een weerstand is een zigzaglijn, die vooral in Noord-Amerika wordt gebruikt.

Het andere schakelsymbool voor een weerstand is een klein rechthoekig symbool dat vooral in Europa en Azië wordt gebruikt, en dit wordt het internationale weerstands symbool genoemd.

Het schakelsymbool voor weerstanden is getoond in de afbeelding hieronder.

Bedrijfs WeChat-screenshot_1710134355893.png — Symbool voor weerstand

Bedrijfs WeChat-screenshot_1710134362141.png — Symbool voor weerstand

Serie en parallel geschakelde weerstanden

Formule voor seriegeschakelde weerstanden

Het onderstaande schema toont een aantal n weerstanden die in serie zijn verbonden.

Als twee of meer weerstanden in serie zijn verbonden, dan is de equivalente weerstand van de serieverbonden weerstanden gelijk aan de som van hun individuele weerstanden.

Wiskundig wordt dit uitgedrukt als

$\begin{align*} R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} R_n \end{align*}$

Bij een serieschakeling blijft de stroom door elke individuele weerstand constant (dat wil zeggen, de stroom door elke weerstand is hetzelfde).

Voorbeeld

Zoals te zien is in het onderstaande schema, zijn drie weerstanden, 5 Ω, 10 Ω en 15 Ω, in serie verbonden. Bepaal de equivalente weerstand van de in serie verbonden weerstanden.

Oplossing:

Gegevens: $R_1 = 5 \,\,\Omega, R_2 = 10 \,\,\Omega$ en $\,\,R_3 = 15 \,\,\Omega$

Volgens de formule,

$\begin{align*} \begin{split} & R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \\ & = 5 + 10 + 15 \\ & R_e_q_.= 30\,\,\Omega \end{split} \end{align*}$

Dus krijgen we de equivalente weerstand van in serie aangesloten weerstanden is 30 Ω.

(let op dat het schema hierboven 25 Ω zegt. Dit is een typefout, het juiste antwoord is 30 Ω)

Weerstanden parallel formule

Het schema hieronder toont een aantal weerstanden n die parallel zijn aangesloten.

Als twee of meer weerstanden parallel zijn aangesloten, dan is de equivalente weerstand van de parallel aangesloten weerstanden gelijk aan het omgekeerde van de som van de omgekeerden van de individuele weerstanden.

Wiskundig wordt dit uitgedrukt als

$\begin{align*} \frac{1}{R_e_q_.} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ........ + \frac{1}{R_n} \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} \frac{1}{R_n} \end{align*}$

Bij een parallelle schakeling blijft de stroom die door elke individuele weerstand loopt constant (d.w.z. de spanning over elke weerstand is hetzelfde).

Weerstands circuits (voorbeeldtoepassingen)

Stroombegrenzende weerstand voor LED

Het beperken van de stroom is zeer belangrijk in een LED. Als er te veel stroom door een LED loopt, zal deze beschadigd raken. Daarom wordt een stroombegrenzende weerstand gebruikt om de stroom naar een LED te beperken of te verminderen.

Stroombegrenzende weerstanden worden in serie met een LED aangesloten om de stroom door de LED te beperken tot een veilige waarde. Zoals bijvoorbeeld getoond in de afbeelding hieronder, wordt de stroombegrenzende weerstand in serie met de LED aangesloten.

LED – Stroombegrenzende weerstand circuit

Bereken de noodzakelijke waarde van de stroombegrenzende weerstand

Bij het berekenen van de waarde van een stroombegrenzende weerstand moeten we drie specificaties of karakteristieke waarden van de LED kennen:

LED voorwaartse spanning (uit de datasheet)
LED maximale voorwaartse stroom (uit de datasheet)
VS = voedingsspanning

De voorwaartse spanning is de spanning die nodig is om een LED aan te zetten en ligt meestal tussen 1,7 V en 3,4 V, afhankelijk van de kleur van de LED. De maximale voorwaartse stroom is de continue stroom die door de LED loopt en ligt meestal rond de 20 mA voor basis-LED's.

Nu kunnen we de noodzakelijke waarde van de stroombeperkende weerstand berekenen met behulp van de volgende vergelijking,

$\begin{align*} R = \frac{V_S - V_F}{I_F} \end{align*}$

Waarbij, $V_S$ = Voedingsspanning

$V_F$ = Voorwaartse spanning

$I_F$ = maximale voorwaartse stroom

Laten we een voorbeeld zien van het berekenen van de noodzakelijke waarde van de stroombeperkende weerstand met behulp van de bovenstaande formule.

Pull-up weerstanden

Pull-up weerstanden zijn weerstanden die in elektronische logische schakelingen worden gebruikt om een bekende staat voor een signaal te garanderen.

Met andere woorden, pull-up weerstanden worden gebruikt om ervoor te zorgen dat een draad naar een hoog logisch niveau wordt getrokken wanneer er geen ingangstoestand is. Een pull-down weerstand werkt op vergelijkbare wijze als de pull-up weerstanden, behalve dat ze een draad naar een laag logisch niveau trekken.

Moderne IC's, microcontrollers en digitale logische poorten hebben veel ingangs- en uitgangspennen, en deze ingangen en uitgangen moeten correct ingesteld worden. Daarom worden pull-up weerstanden gebruikt om ervoor te zorgen dat de ingangspin van microcontrollers of digitale logische poorten naar een bekende staat wordt voorbezet.

Pull-up weerstanden worden in combinatie gebruikt met transistors, schakelaars, knoppen, etc., die de fysieke verbinding van volgende componenten met de aarde of VCC onderbreken. Bijvoorbeeld, het circuit van de pull-up weerstand is getoond in de afbeelding hieronder.

企业微信截图_17101346272890.png — Circuit van Pull-up Weerstand

企业微信截图_17101346341956.png — Circuit van Pull-up Weerstand

Zoals getoond, wanneer de schakelaar gesloten is, gaat de ingangsspanning (Vin) bij de microcontroller of poort naar de aarde, en wanneer de schakelaar open is, wordt de ingangsspanning (Vin) bij de microcontroller of poort opgetrokken naar het niveau van de ingangsspanning (Vin).

Daarom kan de pull-up weerstand de ingangspin van de microcontroller of poort voorbezetten wanneer de schakelaar open is. Zonder pull-up weerstand zouden de ingangen bij de microcontroller of poort zwevend zijn, d.w.z. in een hoge impedantiestaat.

Een typische waarde van een pull-up weerstand is 4,7 kΩ, maar dit kan variëren afhankelijk van de toepassing.

Spanningsval Over een Weerstand

De spanningsval over een weerstand is niets anders dan de waarde van de spanning over de weerstand. De spanningsval wordt ook wel IR-val genoemd.

Zoals we weten, is een weerstand een passief elektrisch element dat elektrische weerstand biedt aan de stroomstroom. Volgens Ohm's wet zal het een spanningsval creëren wanneer er stroom door de weerstand loopt.

Wiskundig kan de spanning over een weerstand worden uitgedrukt als,

$\begin{align*} V (Voltage \,\, Drop) = I * R \end{align*}$

Teken voor IR-droppings (Spanningsdroppings)

Om het teken van de spanningsdroppingen over een weerstand te bepalen, is de richting van de stroom zeer belangrijk.

Stel je voor dat er in een weerstand met weerstand R een stroom (I) loopt van punt A naar punt B, zoals in de afbeelding hieronder wordt getoond.

Daarom is punt A op hogere potentiaal dan punt B. Als we van A naar B reizen, is V = I R negatief, d.w.z. -I R (dat wil zeggen, daling in potentiaal). Op dezelfde manier, als we van punt B naar punt A reizen, is V = I R positief, d.w.z. +I R (dat wil zeggen, stijging in potentiaal).

Het is dus duidelijk dat het teken van de spanningsdropping over een weerstand afhankelijk is van de richting van de stroom door die weerstand.

Weerstands Kleurcodes

Weerstands kleurcodes worden gebruikt om de weerstandswaarde en het percentage tolerantie van elke weerstand te identificeren. De kleurcodes van de weerstanden gebruiken gekleurde banden om deze te identificeren.

Zoals in de afbeelding hieronder wordt getoond, zijn er vier kleurbanden op de weerstand aangebracht. Drie van de banden zijn naast elkaar gedrukt, en de vierde band is iets verder van de derde band gedrukt.

4 band resistor color code — 4 Band Weerstands Kleurcode

De eerste twee banden van links geven de significante cijfers aan, de derde band geeft de decimale vermenigvuldiger aan en de vierde band geeft de tolerantie aan.

5 band resistor code — Kleurcode voor weerstanden met 5 banden

De onderstaande tabel toont de significante cijfers, de decimale vermenigvuldiger en de tolerantie voor verschillende kleurcodes van weerstanden.

Belangrijke punten:

De gouden en zilveren band staan altijd rechts.
De waarde van de weerstand wordt altijd van links naar rechts gelezen.
Als er geen tolerantieband is, vind dan de kant met een band in de buurt van een aansluiting en maak dat de eerste band.

Voorbeeld (Hoe bereken je de waarde van een weerstand?)

Zoals te zien is in de afbeelding hieronder, heeft een weerstand met koolstofkleurcode de eerste ring groen, de tweede blauw, de derde rood en de vierde goudkleurig. Bepaal de specificaties van de weerstand.

Oplossing:

Volgens de tabel met kleurcodes voor weerstanden,

Groen	Blauw	Rood	Goud
5	6	102	${\pm 5}{\%}$

$\begin{align} R = 56 10^2 \Omega \SI{\pm 5}{\%} \,\, \end{align*}$

Dus is de waarde van de weerstand $5600\,\,\Omega$ met een tolerantie van ${\pm 5}{\%}$ .

Daarom ligt de waarde van de weerstand tussen

$5600 + 5 \% = 5600 + 280 = 5880 \,\,\Omega$

$5600 - 5 \% = 5600 - 280 = 5320 \,\,\Omega$

Dus ligt de waarde van de weerstand tussen $5880\,\,\Omega$ en $5320\,\,\Omega$ .

Teken- of lettercodering (RKM-code)

Soms zijn weerstanden zo klein dat kleurcodering moeilijk te toepassen is. In dergelijke gevallen wordt een teken- of lettercodering gebruikt voor de specificaties van weerstanden. Dit wordt ook wel RKM-code genoemd.

De tekens die worden gebruikt voor de codering van weerstanden zijn R, K en M. Wanneer er een teken tussen twee decimale getallen staat, fungeert het als decimaal punt. Bijvoorbeeld, het teken R geeft Ohm aan, K geeft Kilo-Ohm aan, en M geeft Mega-Ohm aan. Laten we enkele voorbeelden hiervan bekijken.

Weerstand	Lettercode
0,3 Ω	R3
0,47 Ω	R47
1 Ω	1R0
1 KΩ	1K
4,7 KΩ	4K7
22,3 MΩ	22M3
9,7 MΩ	9M7
2 MΩ	2M

Voorbeeld – Letter of Cijfercode

Tolerantie wordt aangegeven als

Karakter	Tolerantie
F	${\pm 1}{\%}$
G	${\pm 2}{\%}$
J	${\pm 5}{\%}$
K	${\pm 10}{\%}$
M	${\pm 20}{\%}$

Voorbeeld – Weerstand met lettercode:

Types van weerstanden

Er zijn verschillende types van weerstanden, elk met hun eigen unieke eigenschappen en specifieke toepassingen.

Er zijn twee basistypen weerstanden beschikbaar: vaste weerstanden en variabele weerstanden. Beide typen staan hieronder vermeld.

Vaste Weerstanden

Vaste weerstanden zijn het meest gebruikte type weerstand. Ze worden breed toegepast in elektronische schakelingen om de juiste omstandigheden in een schakeling te regelen en aan te passen. De types vaste weerstanden staan hieronder vermeld.

Koolstofcompositieweerstanden (Koolstofweerstanden)
Koolstofstapelweerstanden
Koolstoffilmweerstanden
Thermistor (Thermische weerstand)
Draadgewonden weerstanden
Oppervlaktegeplaatste weerstanden
Metaalfilmweerstanden
Metaaloxidefilmweerstanden
Dikfilmweerstanden
Dunfilmweerstanden
Foilweerstanden
Gedrukte koolstofweerstanden
Ammeter shunts weerstand (Stroommeetweerstand)
Roosterweerstand

Variabele Weerstanden

Variabele weerstanden bestaan uit één of meer vaste weerstandselementen en een schuif. Deze geven drie aansluitingen op het element; twee zijn verbonden met het vaste weerstandselement, en de derde is de schuif. Door de schuif naar verschillende terminals te verplaatsen, kunnen we de waarde van de weerstand variëren.

De types variabele weerstanden staan hieronder vermeld.

Aanpasbare weerstanden
Potentiometers
Variabele weerstanden (Rheostat)
Weerstand decennium doos (weerstand substitutie doos)
Varistoren (niet-lineaire weerstand)
Lichtafhankelijke weerstand (LDR) of fotoresistor
Trimmers

Andere speciale soorten weerstanden omvatten:

Waterweerstand (water rheostat, vloeibaar rheostat)
Ballast weerstand
Fenolische gegoten composiet weerstand
Cermet weerstanden
Tantalum weerstanden

Weerstand maten (meest voorkomende weerstandswaarden)

Weerstand maten zijn georganiseerd in verschillende reeksen van standaard weerstandswaarden. In 1952 besloot de International Electrotechnical Commission om de standaard weerstandswaarden en tolerantiewaarden vast te stellen om de compatibiliteit tussen componenten te vergroten en de productie van weerstanden te vereenvoudigen.

Deze standaardwaarden worden aangeduid als de E-reeksen van de IEC 60063 voorkeursnummers. Deze E-reeksen zijn geclassificeerd als E12, E24, E48, E96 en E192 met 12, 24, 48, 96 en 192 verschillende waarden binnen elk decennium.

De meest voorkomende weerstandswaarden staan hieronder vermeld. Het gaat om E3, E6, E12 en E24 standaard weerstandswaarden.

E3 standaard weerstandreeks:

De E3 weerstandreeks zijn de meest voorkomende weerstandswaarden die in de elektronica-industrie worden gebruikt.

1,0

2,2

4,7

E6 standaardweerstandreeks:

De E3 weerstandreeks wordt ook zeer vaak gebruikt en biedt een breed scala aan algemene weerstands-waarden.

1,0	1,5	2,2
3,3	4,7	6,8

E12 standaardweerstandserie:

1,0	1,2	1,5
1,8	2,2	2,7
3,3	3,9	4,7
5,6	6,8	8,2

E24 standaard weerstandsserie:

1.0	1.1	1.2
1.3	1.5	1.6
1.8	2.0	2.2
2.4	2.7	3.0
3.3	3.6	3.9
4.3	4.7	5.1
5.6	6.2	6.8
7.5	8.2	9.1

De tolerantie van weerstanden wordt meestal gespecificeerd als ${\pm 20}{\%}$ , ${\pm 10}{\%}$ , ${\pm 5}{\%}$ , ${\pm 2}{\%}$ , en ${\pm 1}{\%}$ .

Waaraan is een weerstand gemaakt?

Afhankelijk van de toepassing worden er verschillende materialen gebruikt om weerstanden te maken.

Weerstanden worden gemaakt van koolstof of koper, waardoor het voor de elektrische stroom moeilijker is om door het circuit te stromen.
De meest voorkomende en algemene type weerstand is de koolstofweerstand, die het beste geschikt is voor lage vermogens elektronische circuits.
Manganine en constantale legeringen worden gebruikt voor de productie van standaard spoelweerstanden, omdat ze een hoge weerstand hebben en een lage temperatuurcoëfficiënt van weerstand.
Manganinfolie en draad worden gebruikt voor de productie van weerstanden zoals amperemeters shunts, aangezien manganin bijna nul temperatuurcoëfficiënt van weerstand heeft.
Nikkel-koper-mangaanlegeringen worden gebruikt voor de vervaardiging van standaardweerstanden; gewonden weerstanden, precisiegewonden weerstanden, enz. Deze legering heeft een samenstelling: Nikkel = 4%; Koper = 84%; Mangaan = 12%.

Welke zijn de algemene toepassingen van weerstanden (toepassingen van weerstanden)

Enkele toepassingen van weerstanden omvatten:

Weerstanden worden gebruikt in versterkers, oscillators, digitale multimeters, modulators, demodulators, zenders, enz.
Lichtafhankelijke weerstanden zijn gebruikt in inbraakalarmen, vlamdetectoren, fotografische apparaten, enz.
Gewonden weerstanden worden gebruikt in shunts met amperemeters waar hoge gevoeligheid, evenwichtige stroomregeling en nauwkeurige meting vereist zijn.

Bron: Electrical4u.

Verklaring: Respecteer het origineel, goede artikelen zijn de moeite waard om te delen, indien er sprake is van inbreuk neem dan contact op om te verwijderen.

Geef een fooi en moedig de auteur aan

Onderwerpen:

Basis Elektrotechniek

Elektrische weerstand

Over experts

Electrical4u

China

Expertisegebied

Basic Electrical

Professioneel artikel

607