Elektrisk motstånd: Vad är det och vad gör det? (Exempel inkluderade)

Fält: Grundläggande elteknik

China

Vad är en elektrisk resistor?

En resistor (även känd som en elektrisk resistor) definieras som en tvåpolig passiv elektrisk komponent som ger elektrisk resistans till strömförsättning. Resistansen är ett mått på motståndet mot strömförsättning i en resistor. Ju större resistansen hos en resistor, desto större barriären mot strömförsättning. Det finns många olika typer av resistorer, såsom en termistor.

I en elektrisk och elektronisk krets är den primära funktionen för en resistor att "motstå" flödet av elektroner, dvs. elektriskt ström. Därför kallas det en "resistor".

Resistorer är passiva elektriska komponenter. Det betyder att de inte kan leverera någon energi till kretsen, istället tar de emot energi och dissipar den i form av värme så länge som en ström flyter genom dem.

Olika resistorer används i en elektrisk och elektronisk krets för att begränsa strömförsättningen eller producera spänningsfall. Resistorer finns i många olika resistansvärden från bråkdelar av ohm (Ω) till miljontals ohm.

Enligt Ohms lag är spänningen (V) över en resistor direkt proportionell till strömmen (I) som flödar genom den. Där resistansen R är proportionalitetskonstanten.

Vad gör en resistor?

I en elektrisk och elektronisk krets används resistorer för att begränsa och reglera strömmen, dela upp spänningar, justera signalnivåer, förspänna aktiva komponenter, etc.

Till exempel används många resistorer i seriekoppling för att begränsa strömmen genom lysande diod (LED). Andra exempel diskuteras nedan.

Skydda mot spikspänningar

En snubber-krets är där en seriekombination av en resistor och en kapacitor är kopplad parallellt med tyristorn för att undertrycka den snabba spänningsökningen över tyristorn. Detta kallas en snubber-krets som används för att skydda tyristorn mot hög $\frac{dv}{dt}$ .

Resistorer används också för att skydda LED-lampor mot spikspänningar. LED-lampor är känsliga för hög elektrisk ström och kommer därför att skadas om en resistor inte används för att styra strömmen genom LED:n.

Leverera rätt spänning genom att skapa spänningsfall

Varje komponent i en elektrisk krets, som en lampa eller en brytare, kräver en specifik spänning. För detta används resistorer för att leverera rätt spänning genom att skapa ett spänningsfall över komponenterna.

Vad mäts elektrisk motstånd i (motstånds enheter)?

SI-enheten för en resistor (elektriskt motstånd mäts i) ohm och representeras som Ω. Enheten ohm (Ω) är uppkallad efter den stora tyska fysikern och matematikern Georg Simon Ohm.

I SI-systemet är ett ohm lika med en volt per ampere. Således,

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

Därför mäts resistorn också i volt per ampere.

Resistorer tillverkas och specificeras över ett brett värdespektrum. Därför görs de härledda enheterna för resistorer enligt deras värden, såsom milliohm (1 mΩ = 10-3 Ω), kiloohm (1 kΩ = 103 Ω) och megaohm (1 MΩ = 106 Ω), etc.

Kretsdiagramsymbol för elektrisk resistor

Det finns två huvudsakliga kretsdiagramsymboler som används för elektriska resistorer. Den vanligaste symbolen för en resistor är en zick-zacklinje som används omfattande i Nordamerika.

Den andra kretsdiagramsymbolen för en resistor är en liten rektangel som används omfattande i Europa och Asien, och denna kallas den internationella resistorsymbolen.

Kretsdiagramsymbolen för resistorer visas i bilden nedan.

Företags-WeChat-screenshot_1710134355893.png — Motståndssymbol

Företags-WeChat-screenshot_1710134362141.png — Motståndssymbol

Serie och parallellkopplade motstånd

Formel för seriekopplade motstånd

Nedan visas en krets med ett antal n stycken motstånd kopplade i serie.

Om två eller fler motstånd är kopplade i serie, då är det ekvivalenta motståndet för de seriekopplade motstånden lika med summan av deras individuella motstånd.

Matematiskt uttrycks detta som

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

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

I en seriekoppling är strömmen genom varje enskild resistor konstant (det vill säga, strömmen genom varje resistor är densamma).

Exempel

Som visas i kretsen nedan är tre resistorer, 5 Ω, 10 Ω och 15 Ω, kopplade i serie. Hitta den ekvivalenta resistansen för de seriellt kopplade resistorn.

Lösning:

Givna data: $R_1 = 5 \,\,\Omega, R_2 = 10 \,\,\Omega$ och $\,\,R_3 = 15 \,\,\Omega$

Enligt formeln,

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

Så får vi den ekvivalenta resistansen för seriekopplade resistorer som är 30 Ω.

(observera att det står 25 Ω i kretsdiagrammet ovan. Detta är ett tryckfel, det korrekta svaret är 30 Ω)

Formel för resistorer i parallell

Kretsen nedan visar en mängd n resistorer kopplade i parallell.

Om två eller flera resistorer är kopplade i parallell, då är den ekvivalenta resistansen för de parallellkopplade resistorerna lika med reciprokvärdet av summan av reciprokvärdena för de enskilda resistanserna.

Matematiskt uttrycks detta som

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

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

I en parallell anslutning förblir spänningen genom varje enskild resistor konstant (dvs. spänningen genom varje resistor är densamma).

Resistorerkretsar (exempel på tillämpningar)

Strömbegränsande resistor för LED

Det är mycket viktigt att begränsa strömmen i en LED. Om för mycket ström passerar genom en LED kan den skadas. Därför används en strömbegränsande resistor för att begränsa eller minska strömmen till en LED.

Strömbegränsande resistorer kopplas i serie med en LED för att begränsa strömmen som passerar genom LED:n till ett säkert värde. Till exempel, som visas i bilden nedan, är strömbegränsande resistorn kopplad i serie med LED:n.

Beräkna det nödvändiga värdet för strömbegränsande resistor

När vi beräknar värdet för en strömbegränsande resistor måste vi känna till tre specifikationer eller karakteristiska värden för LED:n:

LED:s framåtspänning (från dataspec)
LED:s maximala framåtström (från dataspec)
VS = försörjningsspänning

Framåtspänningen är den spänning som krävs för att tända en LED, och den ligger vanligtvis mellan 1,7 V och 3,4 V beroende på färgen på LED-ljuset. Den maximala framåtströmmen är den kontinuerliga strömmen som passerar genom LED:n, och den ligger vanligtvis runt 20 mA för grundläggande LED:er.

Nu kan vi beräkna den nödvändiga värdet för strömbegränsande resistorn med följande ekvation,

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

Där, $V_S$ = Spänningsförsörjning

$V_F$ = Framåtspänning

$I_F$ = maximal framåtström

Låt oss se ett exempel på hur man beräknar det nödvändiga värdet för strömbegränsande resistorn med ovanstående formel.

Pull-up resistorer

Pull-up resistorer används i elektroniska logiska kretsar för att säkerställa en känd tillstånd för ett signal.

Med andra ord, pull-up resistorer används för att säkerställa att en tråd dras till ett högt logiskt nivå när det inte finns något indata. En pull-down resistor fungerar liknande pull-up resistorer, men de drar en tråd till en låg logisk nivå.

Modererna IC:n, mikrokontroller och digitala logiska grindar har många ingångar och utgångspinner, och dessa ingångar och utgångar behöver korrekt ställas in. Därför används pull-up motstånd för att säkerställa korrekt bias av mikrokontrollerens eller digitala logiska grindens ingång till ett känd tillstånd.

Pull-up motstånd används i kombination med transistorer, knappar, etc., som bryter den fysiska anslutningen av efterföljande komponenter till marken eller VCC. Till exempel visas pull-up motståndsströmkretsen i bilden nedan.

企业微信截图_17101346272890.png — Pull-up Motståndsströmkrets

企业微信截图_17101346341956.png — Pull-up Motståndsströmkrets

Som visas, när kontakten är stängd, går ingångsspänningen (Vin) på mikrokontrollern eller grinden till marken, och när kontakten är öppen, dras ingångsspänningen (Vin) på mikrokontrollern eller grinden upp till nivån av ingångsspänningen (Vin).

Därför kan pull-up motståndet biasa mikrokontrollerens ingångspinne eller grind när kontakten är öppen. Utan ett pull-up motstånd skulle ingångarna på mikrokontrollern eller grinden vara flytande, dvs. i ett högt impedanstillstånd.

Ett typiskt värde för pull-up motstånd är 4,7 kΩ men det kan variera beroende på tillämpningen.

Spänningsfall över ett motstånd

Spänningsfallet över ett motstånd är inget annat än en värde av spänning över motståndet. Spänningsfallet kallas också IR-fall.

Som vi vet, är ett motstånd en passiv elektrisk komponent som ger elektrisk resistans mot strömflödet. Enligt Ohms lag skapar det därför ett spänningsfall när strömmen passerar genom motståndet.

Matematiskt kan spänningsfallet över en resistor uttryckas som,

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

Tecken för IR-fall (spänningsfall)

För att bestämma tecknet för spänningsfallet över en resistor är riktningen för strömmen mycket viktig.

Betrakta en resistor med motståndet R där strömmen (I) flödar från punkt A till punkt B, som visas i bilden nedan.

Därför är punkt A vid ett högre potential än punkt B. Om vi reser från A till B, V = I R negativ, dvs -I R (det vill säga, fall i potential). På samma sätt, om vi reser från punkt B till punkt A, V = I R positiv, dvs +I R (det vill säga, stigning i potential).

Det är därför klart att tecknet för spänningsfallet över en resistor beror på riktningen för strömmen genom resistorn.

Resistorfärgkoder

Resistorfärgkoder används för att identifiera resistansvärde och procentuell tolerans för vilken resistor som helst. Resistorfärgkoderna använder färgade band för att identifiera det.

Som visas i figuren nedan finns det fyra färgband tryckta på resistorn. Av dessa tre band är tryckta bredvid varandra, och det fjärde bandet är tryckt något ifrån det tredje bandet.

4 band resistor color code — 4-band resistorfärgkod

De två första banden från vänster anger signifikanta siffror, det tredje bandet anger decimalmultiplikatorn och det fjärde bandet anger toleransen.

5 band resistor code — Färgkodning av 5-bandiga resistorer

Tabellen nedan visar signifikanta siffror, decimalmultiplikatorer och toleranser för olika färgkodningar av resistorer.

Nyckelpunkter:

Gult och silver band placeras alltid till höger.
Värdet på resistorn läses alltid från vänster till höger.
Om det inte finns något toleransband, hitta sidan med ett band nära en kontakt och gör det till det första bandet.

Exempel (Hur beräknar man resistansvärdet?)

Som visas i bilden nedan har en kolfärgkodad resistor det första bandet grön, det andra blå, det tredje röd och det fjärde gyllene färg. Hitta specifikationerna för resistorn.

Lösning:

Enligt tabellen över färgkodning av resistorer,

Grön	Blå	Röd	Gul
5	6	102	${\pm 5}{\%}$

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

Således är resistansens värde $5600\,\,\Omega$ med ${\pm 5}{\%}$ tolerans.

Därmed ligger resistansens värde mellan

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

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

Därmed ligger resistansens värde mellan $5880\,\,\Omega$ och $5320\,\,\Omega$ .

Tecken- eller bokstavskodning (RKM-kod)

Ibland kan resistorer vara så små att färgkodning är svår att tillämpa. I sådana fall används en tecken- eller bokstavskodning för resistorspecifikationer. Det kallas också RKM-kod.

De tecken som används för kodning av resistorer är R, K och M. När det finns ett tecken mellan två decimaltal fungerar det som ett decimaltecken. Till exempel anger tecknet R ohm, K kiloohm och M megaohm. Låt oss se några exempel på detta.

Motstånd	Bokstavskod
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

Exempel – bokstavs- eller sifferskod

Tolerans anges som

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

Exempel – Resistans med bokstavskod:

Typer av resistorer

Det finns olika typer av resistorer, varje med sina egna unika egenskaper och specifika användningsområden.

Det finns två grundläggande typer av resistorer tillgängliga: fasta resistorer och variabla resistorer. Båda typerna är listade nedan.

Fasta resistorer

Fasta resistorer är den mest vanligt förekommande typen av resistor. De används vidt och brett i elektroniska kretsar för att justera och reglera rätt villkor i en krets. Typerna av fasta resistorer är listade nedan.

Kolkompositionsresistorer (kolresistorer)
Kolbunke resistorer
Kolfilm resistorer
Termistor (termisk resistor)
Trådvikta resistorer
Ytmonterade resistorer
Metalfilm resistorer
Metalloxidfilm resistorer
Tjockfilm resistorer
Tunnfilm resistorer
Folieresistorer
Tryckta kolresistorer
Strömmätare shunts resistor (strömavläsningsresistor)
Gitterresistor

Variabla resistorer

Variabla resistorer består av en eller flera fasta resistor element och en skjutreglage. Dessa ger tre anslutningar till elementet; två är anslutna till det fasta resistor elementet, och den tredje är skjutreglaget. Genom att flytta skjutreglaget till olika terminaler kan vi variera resistansvärdet.

Typerna av variabla resistorer är listade nedan.

Justerbara motstånd
Spänningsdelare (potentiometer)
Variabla motstånd (rheostat)
Tendensbok med motstånd (motståndsersättningsbok)
Varistorer (icke-linjära motstånd)
Ljusberoende motstånd (LDR) eller fotoresistor
Trimmares

Andra specialvarianter av motstånd inkluderar:

Vattenmotstånd (vattenrheostat, vätskerheostat)
Bollastmotstånd
Fenolisk formad kompositmotstånd
Cermettmotstånd
Tantalumsmotstånd

Motståndsstorlekar (de vanligaste motståndsvalören)

Motståndsstorlekar är organiserade i olika serier av standardmotståndsvalörer. År 1952 bestämde International Electrotechnical Commission de standardiserade resistans- och toleransvärdena för att öka kompatibiliteten mellan komponenter och underlätta tillverkningen av motstånd.

Dessa standardvärden kallas E-serien enligt IEC 60063:s föredragna nummer. Dessa E-serier är indelade i E12, E24, E48, E96 och E192 med 12, 24, 48, 96 och 192 olika värden inom varje decennium.

De vanligaste motståndsvalörerna visas nedan. Det är E3, E6, E12 och E24-standardmotståndsvalörer.

E3-standardmotståndsserie:

E3-motståndsserien är de vanligaste motståndsvalörerna som används inom elektronikindustrin.

1,0

2,2

4,7

E6-standardserie för resistorer:

E3-resistorserien används också mycket vanligt och erbjuder en bred palette av vanliga resistansvärden.

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

E12-standardserien för resistorer:

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 standard resistor series:

E24-standardserie för motstånd:

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

Tolerans för resistorer anges generellt som ${\pm 20}{\%}$ , ${\pm 10}{\%}$ , ${\pm 5}{\%}$ , ${\pm 2}{\%}$ , och ${\pm 1}{\%}$ .

Vad är en resistor gjord av?

Beroende på tillämpningen används olika material för att tillverka resistorer.

Resistorer tillverkas av kol eller koppar, vilket gör det svårt för elektrisk ström att flöda genom en krets.
Den vanligaste typen och allmänna resistoren är en kolresistor som är bäst lämpad för lågspänningskretsar.
Manganin och constantanlegeringar används för tillverkning av standardviktningsresistorer eftersom de har hög motståndsförmåga och låg temperaturkoefficient för motstånd.
Manganinplåt och tråd används för att tillverka resistorer som strömmätare shunts, eftersom manganin har nästan noll temperaturkoefficient motstånd.
Nikkel-koppar-mangan-legering används för att tillverka standardresistorer; trådvikta resistorer, precisions-trådvikta resistorer, etc. Denna legering har följande sammansättning: Nikkel = 4%; Koppar = 84%; Mangan = 12%.

Vilka är de vanliga användningarna av resistor (Användningar av resistor)

Några av de vanliga användningarna av resistor inkluderar:

Resistorer används i förstärkare, oscyllatorer, digital multimeter, modulatorer, demodulatorer, sändare, etc.
Ljusberoende resistorer används i inbrottslarm, flammdetektorer, fotografiska enheter, etc.
Trådvikta resistorer används i shunt med ampermätare där hög känslighet, balanserad strömbegränsning och noggrann mätning krävs.

Källa: Electrical4u.

Uttryck: Respektera originaltexten, bra artiklar är värda att dela, om det finns upphovsrättsskyddade material kontakt oss för borttagning.

Ge en tips och uppmuntra författaren

Ämnen:

Grundläggande el

Elektrisk resistor

Om experter

Electrical4u

China