شکل 1: مقاومت
مقاومت در کنترل جریان جریان و اطمینان از ایمنی کمک می کند.ساده ترین شکل یک لامپ برقی از یک رشته فلزی ریز درون یک لامپ شیشه ای شفاف تشکیل شده است.هنگامی که جریان الکتریکی به اندازه کافی از رشته عبور می کند ، به دلیل انرژی گرمای تولید شده ، گرمای سفید ("محوطه") می درخشد.لامپ دارای دو نقطه اتصال رسانا است: یکی برای ورود جریان و دیگری برای خروج آن.
درک و کنترل مقاومت برای طراحی مدارهای برقی ایمن و کارآمد مهم است.مقاومت ها بخش های اصلی مدارهای الکترونیکی هستند و راهی برای تنظیم ولتاژ و جریان برای اطمینان از عملکرد مناسب دستگاه ها فراهم می کنند.
مقاومتها به اطمینان حاصل می کنند که قطعات الکترونیکی مقدار مناسب ولتاژ مورد نیاز خود را برای کار صحیح دریافت می کنند.در بسیاری از مدارها ، قطعات مختلف به سطح ولتاژ مختلفی نیاز دارند تا به خوبی کار کنند.مقاومت ها را می توان به روش های خاصی برای تأمین این سطح ولتاژ مورد نیاز تنظیم کرد.
یک روش متداول استفاده از یک مقاومت در مدار تقسیم کننده ولتاژ است.تقسیم ولتاژ یک مدار ساده است که از دو مقاومت در سری ساخته شده است.با تقسیم ولتاژ بین این مقاومتها ، ولتاژ مورد نظر را می توان برای قسمت های مختلف مدار بدست آورد.
به عنوان مثال ، یک مدار LED ساده را در نظر بگیرید.LED ها نسبت به ولتاژ حساس هستند و اگر ولتاژ خیلی زیاد باشد ، می توانند از بین بروند.برای جلوگیری از این امر ، یک مقاومت اغلب به صورت سری با LED قرار می گیرد.این مقاومت سری ولتاژ را به یک سطح امن برای LED کاهش می دهد.
مقاومتها نقش مهمی در کنترل میزان جریان جریان از طریق یک مدار دارند.این به محافظت از قطعات ظریف مانند LED ها ، ترانزیستورها و مدارهای یکپارچه کمک می کند.با محدود کردن جریان ، مقاومت ها این قسمت ها را از گرمای بیش از حد و آسیب دیدن متوقف می کنند.
به عنوان مثال ، یک مقاومت محدود کننده جریان را که با یک LED استفاده می شود در نظر بگیرید.LED یک قسمت ظریف است که فقط می تواند مقدار کمی از جریان را اداره کند.اگر جریان بیش از حد از طریق LED جریان داشته باشد ، گرمای زیادی تولید می کند که می تواند آن را آسیب یا از بین ببرد.مقاومت جریان را در سطح امن نگه می دارد.
از آنجا که مقاومت ها جریان را محدود می کنند ، انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می کنند.این فرآیند به نام اتلاف برق ، به پایداری مدار کمک می کند.انتخاب مقادیر مقاومت مناسب و رتبه بندی قدرت باعث می شود که گرمای تولید شده به مقاومت یا قسمت های اطراف آسیب برساند.مقاومت های پرقدرت برای تحمل گرمای بیشتر ساخته می شود و آنها را برای موقعیت هایی که از قدرت زیادی استفاده می شود ، مناسب می کند.
مقاومت ها به محافظت از مدارها در مدارهای کوتاه کمک می کنند ، که می تواند باعث جریان بیش از حد جریان و خطرات احتمالی شود.با افزودن مقاومت ، آنها به دلیل افزایش ناگهانی جریان ، احتمال آسیب به قطعات و سیم کشی را کاهش می دهند.در صورت داشتن یک مدار کوتاه ، یک مدار به خوبی طراحی شده با مقاومت های مناسب می تواند با کنترل جریان جریان ، به محدود کردن آسیب و تأمین ایمنی کمک کند.
از مقاومت در تهویه سیگنال نیز برای تنظیم سطح سیگنال ، سیگنال های فیلتر و شکل موج شکل استفاده می شود.با انتخاب دقیق مقادیر مقاومت ، طراحان می توانند اطمینان حاصل کنند که سیگنال ها در محدوده مورد نظر برای سایر قسمت های مدار برای پردازش هستند.به عنوان مثال ، در مدارهای آنالوگ ، از مقاومتها می توان با خازن ها استفاده کرد تا فیلترهایی ایجاد شود که سر و صدای ناخواسته را از یک سیگنال خارج کند.
مقاومت ها اطمینان حاصل می کنند که مدارهای الکترونیکی به درستی کار می کنند.آنها ولتاژ و جریان را مدیریت می کنند ، که برای قابلیت اطمینان و عمر طولانی دستگاه های الکترونیکی لازم است.مهندسان با افزودن مقاومت در طرح های مدار ، می توانند سیستم های الکترونیکی پایدار ، قابل پیش بینی و ایمن ایجاد کنند.
حرکت بار الکتریکی از طریق سیم ها اغلب با آب در حال جریان از طریق لوله ها مقایسه می شود.مقاومت در برابر جریان بار الکتریکی در یک مدار شبیه به اصطکاک و موانعی است که آب را در یک لوله کند می کند.این مقاومت باعث می شود جریان آب سخت تر شود و سرعت آن را کاهش دهد.مانند جریان آب ، مقاومت کل در برابر جریان بار الکتریکی در یک سیم تحت تأثیر چندین عامل واضح قرار دارد.
ابتدا طول کل سیمها بر میزان مقاومت تأثیر می گذارد.هرچه سیم طولانی تر باشد ، مقاومت بیشتری در آنجا وجود خواهد داشت.رابطه مستقیمی بین میزان مقاومت و طول سیم که باید از آن عبور کند وجود دارد.اگر مقاومت به دلیل برخورد بین حامل های بار و اتم های سیم اتفاق بیفتد ، یک سیم طولانی تر برخورد بیشتری خواهد داشت.برخورد بیشتر به معنای مقاومت بیشتر است.
دوم ، ضخامت (سطح مقطع) سیمها بر میزان مقاومت تأثیر می گذارد.سیم های گسترده تر دارای یک سطح مقطعی بزرگتر هستند.آب راحت تر از طریق یک لوله وسیع تر از طریق باریک جریان می یابد زیرا مقاومت کمتری در لوله وسیع تر وجود دارد.به طور مشابه ، هر چه سیم گسترده تر باشد ، مقاومت کمتری در برابر جریان بار الکتریکی وجود خواهد داشت.هنگامی که عوامل دیگر یکسان هستند ، شارژ از طریق سیم های گسترده تر با مناطق مقطعی بزرگتر از طریق سیم های نازک تر جریان می یابد.
عامل سوم مؤثر بر مقاومت ، ماده سیم است.همه مواد به خوبی برق را به خوبی انجام نمی دهند.برخی از مواد هادی بهتر هستند و مقاومت کمتری در برابر جریان بار ارائه می دهند.نقره یکی از بهترین هادی ها است اما برای سیم کشی خانگی بسیار گران است.مس و آلومینیوم ارزان تر هستند و به اندازه کافی رفتار می کنند که در مدارهای خانگی مورد استفاده قرار می گیرند.توانایی یک ماده در انجام برق با مقاومت آن نشان داده شده است.مقاومت یک ماده به ساختار و دمای الکترونیکی آن بستگی دارد.برای بیشتر مواد ، مقاومت با درجه حرارت بالاتر افزایش می یابد.
مقاومت مقدار جریان در مدار را با توجه به ولتاژ خاصی از باتری محدود می کند.این محدودیت به مدیریت جریان جریان الکتریکی در قسمت های مختلف مدار کمک می کند.هنگامی که جریان در برابر مقاومت حرکت می کند ، "اصطکاک" را شبیه به اصطکاک مکانیکی ایجاد می کند ، که به عنوان گرما ظاهر می شود.این گرما به دلیل مقاومت در برابر الکترونها هنگام حرکت از طریق یک ماده تولید می شود.مقاومت زیاد این رشته انرژی گرما زیادی را آزاد می کند و باعث درخشش آن و تولید نور می شود.این فرآیند به عنوان لامپ معروف است ، جایی که این رشته ، که معمولاً از تنگستن ساخته می شود ، به اندازه کافی گرم می شود تا نور مرئی ساطع شود.مقاومت بالای این رشته عمدی است و اطمینان حاصل می کند که مقدار قابل توجهی از انرژی الکتریکی به نور و گرما تبدیل می شود.ساختار نازک و خصوصیات مواد این رشته به مقاومت بالا آن می افزاید و آن را به بخشی از نور مؤثر در مدار تبدیل می کند.
در مقابل ، سیم های اتصال دهنده مقاومت بسیار کمتری دارند و در حین حمل همان جریان به سختی گرم می شوند.این تفاوت به این دلیل است که سیمها به طور معمول از مواد بسیار رسانا مانند مس یا آلومینیوم ساخته شده اند که مقاومت کم دارند.این سیم ها همچنین معمولاً ضخیم تر از رشته هستند و مخالفت کمتری با جریان فعلی دارند.مقاومت کم سیمها تضمین می کند که آنها بدون از دست دادن انرژی قابل توجهی در قالب گرما ، برق را به خوبی انجام می دهند.تفاوت مقاومت بین رشته و سیمهای اتصال ، ارزش انتخاب و طراحی مواد را در مدارهای الکتریکی برجسته می کند.مقاومت بالای رشته به آن اجازه می دهد تا به عنوان منبع نور عمل کند ، در حالی که مقاومت کم سیمها تحویل جریان کارآمد را تضمین می کند.این تعادل برای عملکرد مؤثر دستگاه های الکتریکی مهم است ، و اطمینان حاصل می شود که از انرژی استفاده می شود و اجزای آن در اثر گرمای بیش از حد آسیب نمی بینند.
شکل 2: مدارهای باز و بسته
درک مدارهای باز و بسته برای درک نحوه کار سیستم های الکتریکی مورد نیاز است.این اصطلاحات وضعیت مدار و توانایی آن در جریان جریان الکتریکی را توصیف می کند.
مدار باز
شکل 3: مدارهای باز
هنگامی که یک مدار در هر نقطه شکسته می شود ، به یک مدار باز تبدیل می شود.در این حالت ، جریان جریان الکتریکی کاملاً متوقف می شود و هر دستگاه متصل به مدار مانند لامپ متوقف می شود.مدار باز مانع از حرکت الکترون ها از طریق مدار می شود و به طور موثری هرگونه فعالیت الکتریکی را متوقف می کند.در یک مدار باز ، قدرت کامل (ولتاژ) از منبع ، مانند باتری ، در استراحت وجود دارد.علاوه بر این ، یک مدار باز ممکن است دارای باتری ، سیم ، لامپ و سوئیچ باز باشد.هنگامی که سوئیچ باز است ، شکافی در مدار وجود دارد و لامپ روشن نمی شود زیرا هیچ جریان جریان ندارد.
مدار بسته
شکل 4: مدارهای بسته
در یک مدار بسته ، تمام قسمت ها به هم وصل می شوند ، و یک مسیر ناگسستنی برای جریان حرکت از یک انتهای منبع تغذیه به طرف دیگر وجود دارد.الکترون ها از انتهای منفی باتری ، از طریق سیم ها ، به رشته لامپ حرکت می کنند و سپس به انتهای مثبت باتری باز می گردند.این حلقه کامل اجازه می دهد تا لامپ کار کند.هنگامی که مدار بسته شد ، جریان از طریق رشته جریان می یابد.مقاومت این رشته باعث می شود که گرم شود و از نور ساطع شود.گرما تولید می شود زیرا الکترونها در هنگام حرکت از طریق رشته با مقاومت در برابر رشته ، با تغییر انرژی الکتریکی به گرما روبرو می شوند.یک مدار بسته شامل باتری ، سیم ، لامپ و سوئیچ بسته است.هنگامی که سوئیچ بسته شد ، مدار کامل است و لامپ می درخشد زیرا جریان در کل حلقه جریان دارد.
شکل 5: جریان الکترون در یک مدار بسته
در یک مدار بسته ، الکترون ها در یک حلقه مداوم حرکت می کنند و به دستگاه های برقی مانند لامپ ها اجازه می دهند تا به درستی کار کنند.این جریان پایدار الکترونها انرژی الکتریکی را به اشکال دیگر انرژی مانند نور و گرما تغییر می دهد که برای عملکرد دستگاه های مختلف لازم است.بیایید بررسی کنیم که چگونه این روند کار می کند:
این فرآیند در ترمینال منفی باتری آغاز می شود ، جایی که الکترون ها به دلیل واکنش شیمیایی در داخل باتری بیرون رانده می شوند.این واکنش الکترونهای بیشتری را ایجاد می کند و باعث می شود ترمینال با بار منفی بارگذاری شود.باتری مانند پمپ الکترونی عمل می کند و به دلیل واکنش هایی که در داخل آن اتفاق می افتد ، الکترون ها را متحرک می کند.این واکنش ها باعث ایجاد الکترون در ترمینال منفی و کمبود در ترمینال مثبت می شود و ولتاژ بین دو پایانه ایجاد می کند.
هنگامی که الکترون ها ترمینال منفی را ترک می کنند ، از طریق سیم های مدار حرکت می کنند.این سیم ها معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته می شوند زیرا این مواد به خوبی برق را انجام می دهند.مقاومت کم این مواد به الکترون ها اجازه می دهد به راحتی جریان یابد و انرژی بسیار کمی از دست می دهد.این کارآیی تضمین می کند که بیشتر انرژی الکتریکی به لامپ می رسد.با حرکت الکترون ها از طریق سیم ها ، با مقاومت بسیار کمی روبرو می شوند و امکان انتقال صاف و کارآمد انرژی را فراهم می کنند.
وقتی الکترون ها به رشته لامپ می رسند ، با مقاومت زیادی روبرو می شوند.این رشته معمولاً از تنگستن ساخته می شود ، ماده ای که انتخاب می شود زیرا می تواند دمای بالایی را تحمل کند و به راحتی ذوب نشود.بر خلاف سیم هایی که برق را حمل می کنند ، این رشته برای مقاومت در برابر جریان الکترون ها طراحی شده است.این مقاومت باعث می شود الکترونها به اتمهای موجود در رشته ها برسند و انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل کنند.گرما باعث می شود اتمها سریعتر حرکت کنند و باعث شود که رشته گرم شود و از نور ساطع شود.این فرآیند گرمایشی چگونه لامپ های لامپ رشته ای سنتی کار می کنند.مقاومت زیاد این رشته تضمین می کند که به اندازه کافی گرم می شود تا نور تولید کند و در برابر گرمای تولید شده مقاومت کند.
پس از عبور از رشته ، الکترون ها همچنان از طریق مدار حرکت می کنند.مقاومت این رشته انرژی الکتریکی زیادی را به نور و گرما تبدیل کرده است ، اما الکترون ها هنوز انرژی کافی برای بازگشت به باتری دارند.آنها از طریق سیم های باقیمانده حرکت می کنند و به سمت انتهای مثبت باتری حرکت می کنند.پایان مثبت ، که الکترون های کمتری دارد ، این الکترون ها را به داخل می کشد و حلقه را تکمیل می کند.این جریان مداوم الکترون ها ، که ناشی از تفاوت بار ایجاد شده توسط باتری است ، برای ادامه کار لامپ لازم است.باتری در انتهای منفی الکترون ها را اضافه می کند و از جریان مداوم جریان از طریق مدار اطمینان می دهد.
جریان مداوم الکترون ها در یک مدار بسته لازم است تا لامپ به خوبی کار کند.هرگونه وقفه در مدار ، مانند اتصال بد ، فیوز دمیده یا سوئیچ باز ، جریان الکترون ها را متوقف می کند و باعث می شود لامپ کار کند.نگه داشتن مدار بسته برای کار صحیح هر دستگاه برقی لازم است.استراحت در مدار می تواند مشکلاتی ایجاد کند ، مانند دستگاه کار نکردن ، آسیب احتمالی قطعات و خطرات ایمنی.به عنوان مثال ، یک سیم شکسته یا اتصال شل می تواند یک مدار باز ایجاد کند و جریان را متوقف کرده و باعث بیرون آمدن لامپ شود.به طور مشابه ، یک فیوز دمیده می تواند مدار را برای محافظت در برابر جریان بیش از حد ، متوقف کردن جریان الکترون ها و جلوگیری از آسیب یا خطرات آتش سوزی کند.
مقاومت نقش مهمی در ایمن نگه داشتن مدارهای الکتریکی دارد.این امر به کنترل جریان جریان کمک می کند و باعث می شود دستگاه ها بدون آسیب رساندن به درستی کار کنند.به عنوان مثال ، مقاومت در رشته لامپ به آن اجازه می دهد تا بدون اجازه عبور بیش از حد جریان ، نور و گرمایش را تولید کند.این مانع از گرم شدن بیش از حد لامپ و شکستن لامپ می شود.
در بسیاری از دستگاه های برقی ، از مقاومت برای مدیریت نحوه برخورد انرژی الکتریکی استفاده می شود.با کنترل مقاومت ، می توانیم اطمینان حاصل کنیم که مقدار مناسب جریان از طریق هر قسمت از مدار ، که برای ایمنی و کارآیی لازم است ، جریان می یابد.
شکل 6: نمودار یک مقاومت در یک مدار
مقاومت ها قطعات اصلی در ایمن تر شدن مدارهای الکتریکی هستند.آنها جریان را به سطح ایمن محدود می کنند ، از قطعات حساس مانند LED ها ، ترانزیستورها و مدارهای مجتمع در اثر آسیب به دلیل جریان بیش از حد محافظت می کنند.بدون مقاومت ، این قسمت ها می توانند بیش از حد گرم و شکست بخورد.
قطع کننده های مدار و فیوزها دستگاههای ایمنی هستند که از مقاومت برای متوقف کردن گرمای بیش از حد و آتش سوزی الکتریکی استفاده می کنند.قطع کننده های مدار به طور خودکار جریان را قطع می کنند وقتی از سطح امن استفاده می شود.آنها از مقاومت برای حس جریان جریان استفاده می کنند و اگر جریان بیش از حد زیاد باشد ، مدار را می شکنند.فیوزها حاوی یک سیم نازک هستند که وقتی جریان بیش از حد زیاد می شود ، ذوب می شود و جریان برق را متوقف می کند و از آسیب به مدار جلوگیری می کند.
ترمیستورها و واریستورها همچنین به بهبود ایمنی مدار کمک می کنند.ترمیستورها مقاومتهای حساس به دما هستند که مقاومت خود را با تغییرات دما تغییر می دهند.در مدارها ، آنها با افزایش مقاومت در هنگام افزایش درجه حرارت ، در برابر شرایط بیش از حد محافظت می کنند و از این طریق جریان جریان را کاهش می دهند.واریستورها مقاومتهای وابسته به ولتاژ هستند که با تغییر مقاومت خود در پاسخ به ولتاژ کاربردی ، مدارها را از سنبله ولتاژ محافظت می کنند ، بنابراین از آسیب به اجزای حساس جلوگیری می کنند.
شکل 7: عیب یابی و تعمیر
درک چگونگی کار مقاومت و جریان جریان برای رفع مشکلات الکتریکی بسیار مفید است.تکنسین ها و مهندسان از این دانش برای یافتن موضوعاتی مانند مدارهای کوتاه استفاده می کنند ، جایی که جریان به روش اشتباه پیش می رود ، یا مدارهای باز ، جایی که مسیر فعلی خراب است.آنها از نزدیک نگاه می کنند تا علائم خسارت هایی مانند قطعات سوخته یا عایق ذوب شده را پیدا کنند ، که می تواند نشان دهد که یک مدار کوتاه در کجا اتفاق افتاده است.آنها با اندازه گیری مقاومت با مولتی متر ، مقادیر مقاومت کم را نشان می دهند که یک مدار کوتاه را نشان می دهد.
برای مدارهای باز ، تکنسین ها از تست استمرار با مولتی متر استفاده می کنند تا ببینند مسیر فعلی کامل است یا خیر.استراحت در مسیر به عنوان مقاومت بی نهایت یا تداوم نشان می دهد.پس از یافتن گسل با استفاده از ابزارهایی مانند MultiMeters و Osilloscopes ، آنها جایگزین مقاومت های معیوب ، خازن ها یا قسمت های دیگر برای رفع مدار می شوند.پس از رفع ، آنها مدار را آزمایش می کنند تا مطمئن شوند که به درستی و ایمن کار می کند.
درک چگونگی کار مقاومت در مدارهای الکتریکی برای عملکرد و ایمنی بسیاری از دستگاه های الکترونیکی مهم است.مقاومت جریان جریان الکتریکی را کنترل می کند و مطمئن می شود که اجزای الکتریکی با خیال راحت کار می کنند.این مقاله به اصول و کاربردهای مقاومت در مدارها می پردازد ، مانند نحوه مدیریت مقاومت ولتاژ و جریان ، گرمای آزاد شده و خطرات مانند مدارهای کوتاه را متوقف می کند.با بررسی چگونگی جریان جریان از طریق مواد و تنظیمات مختلف ، ما در مورد نقش مقاومت در طراحی و عملکرد مدار می آموزیم.از لامپ های الکتریکی ساده گرفته تا سیستم های ایمنی سیگنال پیچیده و سیستم ایمنی ، مقاومت بخشی از اطمینان از بهره وری و طول عمر سیستم های الکترونیکی است.
مقاومت در یک مدار ساده اندازه گیری می کند که چقدر یک ماده جریان جریان الکتریکی را کند می کند.هنگامی که جریان الکتریکی جریان می یابد ، الکترون ها را از طریق مواد حرکت می دهد.مقاومت در برابر این الکترونها ، شبیه به چگونگی کاهش اصطکاک اشیاء ، برای این الکترون ها را سخت تر می کند.هرچه مقاومت بیشتر باشد ، جریان جریان دشوارتر خواهد بود.
مقاومت به طور مستقیم بر جریان جریان الکتریکی در یک مدار تأثیر می گذارد.مقاومت بالاتر جریان جریان را کاهش می دهد ، به این معنی که کمتر الکترون ها می توانند از طریق مواد عبور کنند.در مقابل ، مقاومت پایین تر اجازه می دهد تا جریان بیشتری جریان یابد.مانند لوله آب به آن فکر کنید: یک لوله باریک (مقاومت بالاتر) به آب کمتری اجازه می دهد ، در حالی که یک لوله گسترده تر (مقاومت پایین) به جریان آب بیشتری می دهد.
در نمودارهای مدار ، مقاومت با استفاده از نماد مقاومت نشان داده می شود ، که به نظر می رسد مانند یک خط زیگزاگ است.مقدار مقاومت ، که در اهم (Ω) اندازه گیری می شود ، معمولاً در کنار این نماد نوشته می شود.این کمک می کند تا مقاومت در برابر مقاومت در مدار کند شود.
اصل اساسی مقاومت الکتریکی این است که با جریان جریان الکتریکی مخالف است.مواد مختلف مقاومت متفاوتی دارند.مواد با مقاومت زیاد ، مانند لاستیک ، جریان جریان را سخت می کند ، در حالی که مواد با مقاومت کم مانند مس اجازه می دهند جریان به راحتی جریان یابد.مقاومت به عواملی مانند خصوصیات مواد ، دما ، طول و سطح مقطع بستگی دارد.
اگر مقاومت در مدار وجود نداشته باشد ، جریان الکتریکی بدون هیچ محدودیتی جریان می یابد.این جریان کنترل نشده می تواند منجر به مشکلات مختلفی شود.گرمای بیش از حد ممکن است رخ دهد زیرا سیم ها و اجزای سازنده می توانند بدون مقاومت بیش از حد گرم شوند تا جریان را محدود کنند ، به طور بالقوه باعث سوختگی یا خطرات آتش سوزی می شوند.آسیب به اجزای الکترونیکی حساس می تواند به دلیل جریان بیش از حد اتفاق بیفتد و منجر به نقص یا خرابی شود.خطرات ایمنی می تواند ایجاد شود زیرا جریان های بالا می توانند شرایط خطرناکی از جمله شوک های الکتریکی و مدارهای کوتاه ایجاد کنند و خطرات جدی را برای کاربران و تجهیزات ایجاد کنند.
لطفاً یک سؤال ارسال کنید ، ما بلافاصله پاسخ خواهیم داد.
در 2024/06/12
در 2024/06/11
در 1970/01/1 2943
در 1970/01/1 2501
در 1970/01/1 2089
در 0400/11/9 1895
در 1970/01/1 1765
در 1970/01/1 1714
در 1970/01/1 1655
در 1970/01/1 1555
در 1970/01/1 1542
در 1970/01/1 1512