Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление. Определение, единицы измерения, удельное, полное, активное, реактивное.

Электрическое сопротивление — электротехническая величина, которая характеризует свойство материала препятствовать протеканию электрического тока. В зависимости от вида материала, сопротивление может стремиться к нулю — быть минимальным (мили/микро омы — проводники, металлы), или быть очень большим (гига омы — изоляция, диэлектрики). Величина обратная электрическому сопротивлению — это проводимость.

Единица измерения электрического сопротивления — Ом. Обозначается буквой R. Зависимость сопротивления от тока и напряжения в замкнутой цепи определяется законом Ома.

Омметр — прибор для прямого измерения сопротивления цепи. В зависимости от диапазона измеряемой величины, подразделяются на гигаомметры (для больших сопротивление — при измерении изоляции), и на микро/милиомметры (для маленьких сопротивлений — при измерении переходных сопротивлений контактов, обмоток двигателей и др.).

Существует большое разнообразие омметров по конструктиву разных производителей, от электромеханических до микроэлектронных. Стоит отметить, что классический омметр измеряет активную часть сопротивления (так называемые омики).

Любое сопротивление (металл или полупроводник) в цепи переменного токаимеет активную и реактивную составляющую. Сумма активного и реактивного сопротивления составляют полное сопротивление цепи переменного тока и вычисляется по формуле:

где, Z — полное сопротивление цепи переменного тока;

R — активное сопротивление цепи переменного тока;

Xc — емкостное реактивное сопротивление цепи переменного тока;

( С- емкость, w — угловая скорость переменного тока)

Xl — индуктивное реактивное сопротивление цепи переменного тока;

( L- индуктивность, w — угловая скорость переменного тока).

Активное сопротивление— это часть полного сопротивления электрической цепи, энергия которого полностью преобразуется в другие виды энергии (механическую, химическую, тепловую). Отличительным свойством активной составляющей — полное потребление всей электроэнергии (в сеть обратно в сеть энергия не возвращается), а реактивное сопротивление возвращает часть энергии обратно в сеть (отрицательное свойство реактивной составляющей).

  1. Физический смысл активного сопротивления
  2. Физический смысл реактивного сопротивления
  3. Удельное сопротивление

Обозначение резисторов на схеме.

Давайте рассмотрим обозначение резисторов на схемах. Существуют два возможных варианта:

Кроме того, используются немного измененные символы, которые характеризуют резисторы на схеме по величине номинальной мощности рассеивания. Тут возникает вполне закономерный вопрос – а что это за параметр такой – номинальная мощность рассеивания? При протекании тока через резистор в нем будет выделяться мощность, что приведет к нагреву резистора. И если мощность будет превышать допустимую величину, то резистор будет перегреваться и просто сгорит. Таким образом, номинальная рассеиваемая мощность – это величина мощности, которая может рассеиваться резистором без превышения предельно допустимой температуры. То есть если мощность в цепи будет меньше или равна номинальной, то с резистором все будет в порядке! Итак, вернемся к обозначению резисторов:

Вот так обозначаются наиболее часто встречающиеся на схемах резисторы в зависимости от их номинальной рассеиваемой мощности. Тут даже особо нечего дополнительно комментировать

Сопротивление резистора на схемах указывается рядом с условным обозначением, причем единицу измерения обычно опускают. Если увидите на схеме рядом с резистором число 68, то не сомневайтесь ни секунды – сопротивление резистора равно 68 Ом. Если же величина сопротивления составляет, к примеру, 1500 Ом (1,5 КОм), то на схеме будет обозначение “1.5 К”:

С этим все просто… Несколько сложнее ситуация обстоит с цветовой маркировкой резисторов. Сейчас мы разберемся и с этим!

Резистор

Резистор служит для ограничения тока в электрической цепи, создания падений напряжения на отдельных её участках и пр. Применений очень много, всех и не перечесть.

Другое название резистора – сопротивление. По сути, это просто игра слов, так как в переводе с английского resistance – это сопротивление (электрическому току).

Когда речь заходит об электронике, то порой можно встретить фразы типа: «Замени сопротивление», «Два сопротивления сгорели». В зависимости от контекста под сопротивлением может подразумеваться именно электронная деталь.

На схемах резистор обозначается прямоугольником с двумя выводами. На зарубежных схемах его изображают чуть-чуть иначе. «Тело» резистора обозначают ломаной линией – своеобразная стилизация под первые образцы резисторов, конструкция которых представляла собой катушку, намотанную высокоомным проводом на изоляционном каркасе.

Рядом с условным обозначением указывается тип элемента (R) и его порядковый номер в схеме (R1). Здесь же указано его номинальное сопротивление. Если указана только цифра или число, то это сопротивление в Омах. Иногда, рядом с числом пишут Ω – так, греческой заглавной буквой «Омега» обозначают омы. Ну, а, если так, – 10к, то этот резистор имеет сопротивление 10 килоОм (10 кОм – 10 000 Ом). Про множители и приставки «кило», «мега» можете почитать здесь.

Не стоит забывать о переменных и подстроечных резисторах, которые всё реже, но ещё встречаются в современной электронике. Об их устройстве и параметрах я уже рассказывал на страницах сайта.

Основные параметры резисторов.

Номинальное сопротивление.

Это заводское значение сопротивления конкретного прибора, измеряется это значение в Омах (производные килоОм – 1000 Ом, мегаОм – 1000000 Ом). Диапазон сопротивлений простирается от долей Ома (0,01 – 0,1 Ом) до сотен и тысяч килоОм (100 кОм – 1МОм). Для каждой электронной цепи необходимы свои наборы номиналов сопротивлений. Поэтому разброс значений номинальных сопротивлений столь велик.

Рассеиваемая мощность.

Более подробно о мощности резистора я уже писал здесь.

При прохождении электрического тока через резистор происходит его нагрев. Если пропускать через него ток, превышающий заданное значение, то токопроводящее покрытие разогреется настолько, что резистор сгорает. Поэтому существует разделение резисторов по рассеиваемой мощности.

На графическом обозначении резистора внутри прямоугольника мощность обозначается наклонной, вертикальной или горизонтальной чертой. На рисунке обозначено соответствие графического обозначения и мощности указанного на схеме резистора.

К примеру, если через резистор потечёт ток 0,1А (100 mA), а его номинальное сопротивление 100 Ом, то необходим резистор мощностью не менее 1 Вт. Если вместо этого применить резистор на 0,5 Вт, то он вскоре выйдет из строя. Мощные резисторы применяются в сильноточных цепях, например, в блоках питания или сварочных инверторах.

Если необходим резистор мощностью более 2 Вт (5 Вт и более), то внутри прямоугольника на условном графическом обозначении пишется римская цифра. Например, V – 5 Вт, Х – 10 Вт, XII – 12 Вт.

Допуск.

При изготовлении резисторов не удаётся добиться абсолютной точности номинального сопротивления. Если на резисторе указано 10 Ом, то его реальное сопротивление будет в районе 10 Ом, но никак не ровно 10. Оно может быть и 9,88 и 10,5 Ом. Чтобы как-то обозначить пределы погрешности в номинальном сопротивлении резисторов, их делят на группы и присваивают им допуск. Допуск задаётся в процентах.

Если вы купили резистор на 100 Ом c допуском ±10%, то его реальное сопротивление может быть от 90 Ом до 110 Ом. Узнать точное сопротивление этого резистора можно лишь с помощью омметра или мультиметра, проведя соответствующее измерение. Но одно известно точно. Сопротивление этого резистора не будет меньше 90 или больше 110 Ом.

Читайте также  Гравюра на цинке

Строгая точность номиналов сопротивлений в обычной аппаратуре важна не всегда. Так, например, в бытовой электронике допускается замена резисторов с допуском ±20% от того номинала, что требуется в схеме. Это выручает в тех случаях, когда необходимо заменить неисправный резистор (например, на 10 Ом). Если нет подходящего элемента с нужным номиналом, то можно поставить резистор с номинальным сопротивлением от 8 Ом (10-2 Ом) до 12 Ом (10+2 Ом). Считается так (10 Ом/100%) * 20% = 2 Ом. Допуск составляет -2 Ом в сторону уменьшения, +2 Ом в сторону увеличения.

Для тех, кто ещё не знает, существует ещё одна возможность подобрать необходимое сопротивление – его можно составить, соединив вместе несколько резисторов разных номиналов. Об этом читайте в статье про соединение резисторов.

Существует аппаратура, где такой трюк не пройдёт – это прецизионная аппаратура. К ней относится медицинское оборудование, измерительные приборы, электронные узлы высокоточных систем, например, военных. В ответственной электронике используются высокоточные резисторы, допуск их составляет десятые и сотые доли процента (0,1-0,01%). Иногда такие резисторы можно встретить и в бытовой электронике.

Стоит отметить, что в настоящее время в продаже можно встретить резисторы с допуском не более 10% (обычно 1%, 5% и реже 10%). Высокоточные резисторы имеют допуск в 0,25. 0,05%.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

Под влиянием внешней температуры или собственного нагрева из-за протекающего тока, сопротивление резистора меняется. Иногда в тех пределах, которые нежелательны для работы схемы. Чтобы оценить изменение сопротивления из-за воздействия температуры, то есть термостабильность резистора, используется такой параметр, как ТКС (Температурный Коэффициент Сопротивления). За рубежом принято сокращение T.C.R.

В маркировке резистора величина ТКС, как правило, не указывается. Для нас же необходимо знать, что чем меньше ТКС, тем лучше резистор, так как он обладает лучшей термостабильностью. Более подробно о таком параметре, как ТКС, я рассказывал тут.

Первые три параметра основные, их надо знать!

Перечислим их ещё раз:

Номинальное сопротивление (маркируется как 100 Ом, 10кОм, 1МОм. )

Рассеиваемая мощность (измеряется в Ваттах: 1 Вт, 0,5 Вт, 5 Вт. )

Допуск (выражается в процентах: 5%, 10%, 0,1%, 20%).

Так же стоит отметить конструктивное исполнение резисторов. Сейчас можно встретить как микроминиатюрные резисторы для поверхностного монтажа (SMD-резисторы), которые не имеют выводов, так и мощные, в керамических корпусах. Существуют и невозгораемые, разрывные и прочее. Перечислять можно очень долго, но основные параметры у них одинаковые: номинальное сопротивление, рассеиваемая мощность и допуск.

В настоящее время номинальное сопротивление резисторов и их допуск маркируют цветными полосами на корпусе самого элемента. Как правило, такая маркировка применяется для маломощных резисторов, которые имеют небольшие габариты и мощность менее 2. 3 ватт. Каждая фирма-изготовитель устанавливает свою систему маркировки, что вносит некоторую путаницу. Но в основном присутствует одна устоявшаяся система маркировки.

Новичкам в электронике хотелось бы рассказать и о том, что кроме резисторов, цветовыми полосами маркируют и миниатюрные конденсаторы в цилиндрических корпусах. Иногда это вызывает путаницу, так как такие конденсаторы ложно принимают за резисторы.

Таблица цветового кодирования.

Рассчитывается сопротивление по цветным полосам так. Например, три первых полосы – красные, последняя четвёртая золотистого цвета. Тогда сопротивление резистора 2,2 кОм = 2200 Ом.

Первые две цифры согласно красному цвету – 22, третья красная полоса, это множитель. Стало быть, по таблице множитель для красной полосы – 100. На множитель необходимо умножить число 22. Тогда, 22 * 100 = 2200 Ом. Золотистая полоса соответствует допуску в 5%. Значит, реальное сопротивление может быть в пределе от 2090 Ом (2,09 кОм) до 2310 Ом (2,31 кОм). Мощность рассеивания зависит от размеров и конструктивного исполнения корпуса.

На практике широкое распространение имеют резисторы с допуском 5 и 10%. Поэтому за допуск отвечают полосы золотого и серебристого цвета. Понятно, что в таком случае, первая полоса находится с противоположной стороны элемента. С неё и нужно начинать считывание номинала.

Но, как быть, если резистор имеет небольшой допуск, например 1 или 2% ? С какой стороны считывать номинал, если с обеих сторон присутствуют полосы красного и коричневого цветов?

Этот случай предусмотрели и первую полосу размещают ближе к одному из краёв резистора. Это можно заметить на рисунке таблицы. Полоски, обозначающие допуск расположены дальше от края элемента.

Конечно, бывают случаи, когда нет возможности считать цветовую маркировку резистора (забыли таблицу, стёрта/повреждена сама маркировка, некорректное нанесение полос и пр.).

В таком случае, узнать точное сопротивление резистора можно только, если измерить его сопротивление мультиметром или омметром. В таком случае вы будете 100% знать его реальную величину. Также при сборке электронных устройств рекомендуется проверять резисторы мультиметром для того, чтобы отсеить возможный брак.

Ом, как единица измерения:

Ом – единица измерения электрического сопротивления в Международной системе единиц (СИ), названная в честь немецкого учёного Георга Симона Ома.

Ом как единица измерения имеет русское обозначение – Ом и международное обозначение – Ω.

Ом равен электрическому сопротивлению проводника , между концами которого возникает напряжение 1 вольт при силе постоянного тока 1 ампер.

1 ом представляет собой электрическое сопротивление между двумя точками проводника , когда постоянная разность потенциалов 1 вольт, приложенная к этим точкам, создаёт в проводнике ток 1 ампер, а в проводнике не действует какая-либо электродвижущая сила.

Ом = (кг · м 2 ) / (А 2 · с 3 ) = В / А.

1 Ом = (1 кг · 1 м 2 ) / (1 А 2 · 1 с 3 ) = 1 В / 1 А.

В Международную систему единиц ом введён решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году, одновременно с принятием системы СИ в целом. В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы «ом» пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной (Ом). Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях производных единиц, образованных с использованием ома.

Единицей, обратной ому, является сименс — единица измерения электрической проводимости в СИ.

Зачем кнопка hold в мультиметре и для чего она нужна?

Кнопка Data hold, которая имеется у мультиметра одними считается бесполезной, другие, наоборот, пользуются ей часто. Означает она удержание данных. Если нажать на кнопку hold, то данные, отображаемые на дисплее зафиксируются и будут отображаться постоянно. При повторном нажатии мультиметр вновь вернется в рабочий режим.

Функция эта бывает полезна, когда у Вас к примеру ситуация когда вы пользуйтесь поочередно двумя приборами. Вы провели какое-то эталонное измерение, вывели его на экран, а другим прибором продолжаете измерять, постоянно сверяясь с эталоном. Эта кнопка есть не на всех моделях, предназначена она для удобства.

Онлайн-калькулятор

Интерфейс программы “Резистор 2.2”

Современные технологии и сегодня во многом облегчают работу как профессионалам, так и радиолюбителям. Кроме доступной измерительной аппаратуры, сегодня в интернет-ресурсах, посвященных радиотехнике, в огромном количестве находятся онлайн-калькуляторы определения сопротивления резисторов по маркировке.

Читайте также  Тиристор ку202н

Простые, и в общем-то надежные программы, позволяют с высокой точностью определить номинал практически любой радиодетали, более продвинутые и мощные инженерные программы, используемые в пакетах для инженеров-конструкторов, позволяют не только узнать значение сопротивления, но и найти соответствующую замену и определить вариант работоспособности самой схемы.

Одной из таких программ является программа Резистор 2.2, она проста, удобна и не требует глубоких знаний компьютерной техники. Простой интерфейс и удобные рабочие органы позволяют работать как в сети, так и без неё.

Как пользоваться?

Как и большинство прикладных инженерных программ, программа Резистор 2.2 является онлайн-калькулятором, позволяющим определять номинал сопротивления по различным наиболее распространенным видам кодировки:

  1. Стандартной 4 или 5 цветной маркировке.
  2. Фирменной маркировке Philips различных видов сопротивлений.
  3. Нестандартной цветовой кодировки фирм Panasonic, Corning Glass Work.
  4. Обычной кодовой маркировке.
  5. Обычной кодировке Panasonic, Philips, Bourns.

После распаковки архива, не требующая регистрации программа сразу готова к работе. В окне, из предложенных вариантов, выбирается нужный параметр и производится дальнейшая идентификация по имеющемуся коду на корпусе элемента.

Для удобства идентификации, в верхнем окне наглядно показывается изображение определяемой кодировки. На корпусе радиодетали наносятся цветные кольца в соответствии с теми значениями, которые указываются пользователем, таким образом, появляется возможность наглядно сравнить кодировку с реальным элементом.

Внизу сразу высвечивается числовое значение номинала элемента.

Какие материалы используют для изготовления резисторов?

В качестве материалов используют сплавы высоко сопротивления, напыление материала на керамическую основу и уголь. Резисторы могут использоваться дискретно, как отдельный элемент, так и в составе интегральных электросхем.

В одном компьютере около нескольких тысяч резисторов и отобразить их все на схеме весьма сложно.

Как отличить резисторы на электросхемах?

Любой тип резистора на схемах отечественных производителей отображается в виде прямоугольника. На некоторых зарубежных схемах в виде зигзагообразной линии. Подключение к схеме указывается линиями, нарисованными от середины сторон прямоугольника. Если резистор меняет своё сопротивление от воздействия внешних факторов (управление оператором или действие окружающей среды), то на схеме добавляется дополнительная линия или отрезок со стрелкой на конце или без, расположенный к середине прямоугольника или пересекает его.

Но есть ещё резисторы, изменяющие свои характеристики, которые можно использовать для своих целей. Когда в качестве материала для изготовления резистора используют высокотемпературные сплавы и подают на него напряжение, то такой резистор превращается в источник тепла. Как правило, такие элементы всегда проволочные и могут быть открытого и закрытого типа, то есть помещаться внутрь полости, изолирующей его от внешней среды.

Самый широко распространённый подобный элемент — это трубчатый электронагреватель (ТЭН). Используется везде, где требуется получить тепло. Ну, да. Вы догадались. Это бойлер, котёл, плита, чайник и многие другие электронагревательные приборы.

На схемах такие сопротивления обозначаются прямоугольником, разделённым внутри на четыре равные части. Буквенное обозначение термоэлемента всегда одно — EK.

Основными характеристиками резистора являются: указанное на нём величина сопротивления, которая является его номинальным значением; номинальная мощность рассеяния и возможные отклонения действительного значения сопротивления от номинального, указанного на корпусе.

Мощность электрического тока, которую резистор может длительное время выдержать и рассеивать в виде тепла без ущерба для его работы, принято называть мощностью рассеяния и обозначать её в ваттах.

К примеру: резистор с сопротивлением 100 Ом пропускающий через себя электрический ток силой 0,1А, рассеивает мощность в виде тепла около 1Вт. При меньшей расчётной характеристике мощности рассеяния резистора и большем токе, проходящем через него, данный резистор быстро сгорает, то есть электрически недостаточно прочен.

Обозначение мощности на рисунке с резистором наносится непосредственно в значок, отображающий резистор или рядом с ним и выражается в виде римских цифр, за исключением указанной мощности 0,5Вт — поперечная черта, 0,25Вт — одна косая черта, 0,125Вт — две косые черты.

Отклонение действительного сопротивления от номинального выражают в процентах. К примеру: номинал резистора 100Ом с допуском 10% означает, что фактическое — действительное сопротивление может находится в пределах от 90Ом до 110Ом. Чем меньше величина процента указана на корпусе резистора, тем более близка действительная величина сопротивления к указанной.

Как понять какой резистор?

Когда на схеме обозначены два вывода, это значит, что резистор постоянный и рабочее сопротивление его не изменяется в нормальном режиме. А вот третий вывод или пересекаемая линия говорят о переменном, подстроечном или нелинейном сопротивлении (зависит от внешних факторов: свет, влага, температура, магнитное поле, напряжение, освещённость).

Обозначение у каждого типа своё: на рисунке постоянных, переменных и подстроечных резисторов рядом наносится буква R; нелинейные — обозначаются буквой R с добавленным буквенного символом, в зависимости от типа воздействия физического фактора (температура — t, напряжение — u и т.д.). Пример: Ru, Rt. Символ может стоять рядом и может указываться на дополнительной линии, пересекаемой изображение резистора.

Варистор (сопротивление зависит от приложенного напряжения) — Ru.

Термистор (сопротивление зависит от температуры) — Rt.

Фоторезистор (сопротивление зависит от его освещённости) — Rf.

Величина сопротивления резисторов указывается на рисунке рядом с изображением резистора, в изображении или в специальной таблице величин, приложенной к схеме.

Маркировка на корпусе резисторов наносится цифровая или цветовая, которая более удобна при определении всех величин сопротивления.

Сопротивление проводника

Так почему бы все эти свойства не применить также к проводнику? Чем тоньше и длиннее проводник, тем больше его сопротивление электрическому току. Большую роль играет также материал, из которого он изготовлен.

Поэтому, окончательная формула будет принимать вид

формула сопротивления проводника

В технике до сих пор применяется устаревшая единица измерения удельного сопротивления Ом × мм 2 /м. Чтобы перевести в Ом × м, достаточно умножить на 10 -6 , так как 1 мм 2 =10 -6 м 2 .

удельное сопротивление веществ

Как вы видите из таблицы выше, самым маленьким удельным сопротивлением обладает серебро, поэтому провод из серебра будет наилучшим проводником. Ну а самым распространенными и дешевыми проводниками являются медь и алюминий. Именно эти два металла в основном используются во всей электронной и электротехнической промышленности.

Вещества, которые оказывают наименьшее сопротивление электрическому току и обладают очень малым сопротивлением называются проводниками, а вещества, которые обладают ну очень большим сопротивлением электрическому току и почти его не пропускают через себя, называются диэлектриками. Между ними стоит класс полупроводников.

Заключение

Рассмотрим на примере как определяются основные параметры резисторов в соответствии с таблицей маркировки резисторов по ГОСТ 28883-90.

Пример: Определим параметры резистора с пятью кольцами: красный, фиолетовый, черный, коричневый, зеленый, номиналы резисторов указаны в Ом.

  • первая цифра (1 — элемент) – 2;
  • вторая цифра (2 — элемент) – 7;
  • третья цифра (3 — элемент) – 0;
  • множитель – 10;
  • допуск,% – ±0,5.

Соответственно получается: 270 * 10 = 2700 Ом ±0,5% или 2,7 кОм ± 0,5%.

Читайте также  Что такое траверсы

Более подробно о маркировке резисторов можно прочитать в статье маркировка резисторов. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.