مقاومت الکتریکی

دنیای صنعت برقژانویه 30, 2019

0 343 خواندن این مطلب 12 دقیقه زمان میبرد

مقاومت یا رزیستور نام یکی از قطعات الکترونیکی دوپایه و کنش‌پذیر (مصرف‌کنندهٔ انرژی) است که به عنوان یکی از اجزای منفرد مدارهای الکترونیکی مقاومت الکتریکی مورد نیاز را ایجاد و اعمال می‌کند. در این مدارها از مقاومت برای کم کردن جریان، تنظیم سطح سیگنال‌ها، تقسیم ولتاژ، یا موارد بسیار دیگری استفاده می‌شود.

هنگامی که جریان الکتریکی از یک مقاومت عبور می‌کند اختلاف ولتاژی بر اساس قانون اهم بین پایه‌های آن ایجاد می‌شود. شدت جریانی که از یک مقاومت عبور می‌کند رابطهٔ مستقیمی با ولتا‍‍‍‍ژ دو سر آن مقاومت دارد. این رابطه توسط قانون اهم این‌گونه نمایش داده می‌شود:

I={\frac {V}{R}}

در این معادله؛

R:مقدار مقاومت الکتریکی قطعهٔ مقاوم در یکای اهم.
V:اختلاف پتانسیل دو سر قطعهٔ مقاوم در یکای ولت.
I:جریان الکتریکی عبوری از همان شی در یکای آمپر است.

${\frac {V}{I}}$ نسبتی است که بین ولتاژ دو سر مقاومت؛ (V)، و شدت جریان عبوری از آن؛ (I) پیوسته وجود دارد، و مقدار مقاومت نامیده می‌شود و این نسبت در مقاومت‌های معمولی؛ که با اندازه‌های مقدار مقاومتشان مشخص شده‌اند، می‌تواند ثابت (مستقل از ولتاژ) در نظر گرفته شود.

نمونه‌ای از مقاومت با کدهای رنگی

نمادهای الکترونیک

مقاومت‌ها؛ که اجزای بسیار متداولی را در شبکه‌های الکتریکی و مدارهای الکترونیکی تشکیل می‌دهند، در تجهیزات الکترونیکی با حضوری که در همه‌جا دارند بسیار کاربردی هستند. مقاومت‌های کاربردی متداول می‌توانند از ترکیبات و در اندازه و قیافه‌های متفاوت و همچنین به صورت سیم مقاومتی؛ (سیمی که از جنس آلیاژی با مقاومت حرارتی بالا مانند آلیاژ نیکل و کروم باشد) ساخته شوند.

مقاومت‌ها در داخل تراشه‌ها هم به‌کار رفته‌اند؛ به ویژه در دستگاه‌های آنالوگ، که مقاومت‌ها می‌توانند با مدار چاپی و مدار ترکیبی یک‌پارچه شوند.

کارکرد الکتریکی یک قطعهٔ مقاومت‌کننده با مقدار مقاومتی که در یک مدار ایجاد می‌کند مشخص می‌شود: مقاومت‌های عادی و تجاری تا بیش از نه مرتبه بزرگی ساخته می‌شوند. (مقاومت‌های بسیار پایین نزدیک صفر، و بسیار بالا نزدیک به بینهایت مصرف تجاری ندارند). در یک طراحی الکترونیکی مقدار اسمی یک مقاومت، مقداری است که با توجه به تلرانس ساخت و تولید مقاومت‌ها درنظر گرفته شده‌است، که مطابق با کاربرد ویژهٔ مورد نیاز آن انتخاب می‌شود.

ضریب دمایی میزان مقاومت هم ممکن است در برخی از برنامه‌های کاربردی دقیق در نظر گرفته شود. مقاومت‌های کاربردی همچنین از دیدگاه میزان ماکزیمم توان آن مشخص می‌شوند تا از استفادهٔ بیش از حد توان پیش‌بینی‌شده که سبب گرم شدن مقاومت و اتلاف انرژی و نهایتاً می‌تواند باعث از کار افتادن (سوختن) آن شود جلوگیری شود:

که این یک نگرانی عمده در طراحی و برنامه‌های کاربردی الکترونیکی است. مقاومت‌های با میزان توان بالا از لحاظ فیزیکی بزرگتر هستند و ممکن است به گرماخور نیاز پیدا کنند. در مدارهای با ولتاژ بالا، لازم است که دقت و بررسی بیشتری به حداکثر ولتاژی که می‌توان مقاوت را در آن به کار گرفت در نظر گرفته شود.

مقاومت‌های کاربردی یک القاوری سری و یک ظرفیت خازنی موازی کوچک دارند. این خصوصیات می‌تواند در کاربردهای آن با فرکانس بالا نقش مهمی را ایفا کند. در یک تقویت‌کننده یا یک پیش تقویت‌کننده با نویز پایین، مشخصات نویز یک مقاومت ممکن است مسئله ساز باشد. القاوری ناخواسته، نویز بیش از حد، و ضریب دمایی، بسیار وابسته به فناوری استفاده شده در ساخت و تولید مقاومت هستند.

در حالت عادی این عوامل برای خانوادهٔ خاصی از مقاومت‌های تولید شده جهت استفاده در یک فناوری خاص اختصاص می‌یابند. خانواده‌ای از مقاومت‌های مجزا هم طبق فاکتور فرمش؛ که اندازهٔ دستگاه و موقعیت رساناها (یا هر دو) آن را متناسب با ساخت و تولید کاربردی مدارها در نظر می‌گیرد، به وجود آمده‌است.

واحدها

اهم (نشان:اومگا) واحد دستگاه بین‌المللی یکاها میزان مقاومت الکتریکی است که به پاس خدمات جرج سیمون اهم این نام بر آن نهاده شد. یک اهم معادل یک ولت بر آمپر است. چون مقاومت‌ها، در محدوده مقادیر بسیار زیادی، تولید می‌شوند، واحدهای مشتق شده میلی اهم (۱ mΩ = ۱۰−۳ Ω)، کیلواهم (۱ kΩ = ۱۰۳ Ω)، و مگا اهم (۱ MΩ = ۱۰۶ Ω) هم در حالت کلی برای اندازگیری میزان مقاومت، استفاده می‌شوند.

میزان تقابل مقاومت R را رسانایی الکتریکی نامیده و با G = 1/R نشان می‌دهیم. واحد اندازگیری آن زیمنس (یکا) (در واحددستگاه بین‌المللی یکاها) است ولی گاهی اوقات از واحد قبلی آن یعنیزیمنس (یکا) استفاده می‌شود. زیمنس در تقابل با یک اهم است.

اگرچه مفهوم ضریب هدایت اغلب در تحلیل مدار استفاده می‌شود، مقاومت‌های کاربردی همیشه در حیطه میزان مقاومت آن‌ها (اهم) نسبت به ضریب هدایت ارزیابی می‌شوند.

عوامل مؤثر بر مقاومت

تأثیر جنس طول و مساحت سطح مقطع

مقاومت به اختلاف پتانسیل و جریان عبوری وابسته نیست بلکه جنس و شکل ماده بستگی دارد. مثلاً برای محاسبهٔ مقاومت یک سیم از رابطهٔ زیر استفاده می‌شود:

R={\frac {\rho l}{A}}

که در آن :

R: مقاومت بر حسب اهم (Ω)
ρ: مقاومت مخصوص سیم بر حسب اهم در متر (Ω.m)
l: درازای سیم بر حسب m
A: سطح مقطع سیم برحسب متر مربع (m^2)

اثر دما بر مقاومت

در رساناها، بالارفتن دما سبب افزایش مقاومت می‌شود ولی مقاومتِ نیم‌رساناها در دمای بالاتر کاهش می‌یابد.

در رابطهٔ زیر اثر دما بر مقاومت نشان داده شده‌است:

\Delta \rho =\rho _{0}.\alpha .\Delta t\Rightarrow \rho =\rho _{0}.(1+\alpha .\Delta t)

که در آن:

آلفا: ضریب دمایی مقاومت
ρ۰: مقاومت مخصوص قبلی سیم بر حسب اهم در متر (Ω.m)
ρ: مقاومت مخصوص جدید سیم بر حسب اهم در متر (Ω.m)

و طبق دو فرمول بالا داریم:

\Delta R=R_{0}.\alpha .\Delta T\Rightarrow R=R_{0}.(1+\alpha .\Delta T)

به هم بستن مقاومت‌ها

در مدارهای الکتریکی و الکترونیکی هرگاه چند مقاومت به صورت موازی یا سری با هم قرار گیرند مقدار کل مقاومت اعمال شده توسط آن چند مقاومت کاهش یا افزایش خواهد یافت.
مقدار مقاومتی که مقاومت‌های با هم موازی شده ایجاد می‌کنند برابر با وارون ضربیِ مجموع وارون ضربی‌های آن مقاومت‌هاست.
مقدار مقاومتی که مقاومت‌های با هم سری شده ایجاد می‌کنند برابر با مجموع مقدار مقاومت تک‌تک آن‌هاست.
در یک شبکهٔ مقاومت که مقاومت‌ها به صورت ترکیبی از سری و موازی قرارگرفته‌اند برای محاسبهٔ مقدار مقاومت شبکه می‌توان قسمت‌های کوچک‌تر موازی و سری را محاسبه و سپس نتیجه‌ها را با هم جمع کرد.

مقاومت به صورت موازی

وقتی مقاومت‌ها را به صورت موازی قرار می‌دهیم رفتار می‌کنند متفاوت از سری به‌طور کلی اگر یک مقاومت دارید که مقدار مشخصی دارد و مقاومت‌های دیگر را به صورت موازی قرار دهیم مقاومت کل کمتر می‌شود.

مقاومت‌ها در یک ساختاربندی موازی دارای اختلاف پتانسیل (ولتاژ) یکسان هستند و جریانی که از آن‌ها عبور می‌کند با هم جمع می‌شوند. رسانایی الکتریکی مقاومت‌ها برای تعیین میزان رسانایی شبکه با هم جمع می‌شوند؛ بنابراین مقاومت معادل (Req) موجود در شبکه، قابل محاسبه است:

تعدادی مقاومت که به صورت موازی بسته شده‌اند.

${\frac {1}{R_{\text{eq}}}}={\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{R_{n}}}$ میزان مقاومت معادل موازی را می‌توان در معادلات، با دو خط عمودی “||” (مانندهندسه) به عنوان یک نماد ساده نمایش داد. بعضی اوقات در موردی که صفحه کلید فاقد نشانه خط عمودی است از دو خط مورب “//” به جای “||” استفاده می‌شود. در این مورد دو مقاومت موازی با فرمول زیر قابل محاسبه هستند:

R_{\text{eq}}=R_{1}\|R_{2}={\frac {R_{1}R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}

در حالت خاص میزان مقاومت N مقاومت متصل شده به‌طور موازی که از میزان مقاومت یکسان R هستند با R/N نمایش داده می‌شود.

مقاومت به صورت سری

در ساختاربندی به صورت سری، جریان عبوری از تمام مقاومت‌ها یکسان است ولی ولتاژ دو سر هر مقاومت به میزان مقاومت آن وابسته است. اختلاف پتانسیل (ولتاژ) هنگام عبور از شبکه برابر مجموع آن ولتاژهاست؛ بنابراین میزان مقاومت کلی می‌تواند از حاصل جمع آن مقاومت‌ها بدست آید:

تعدادی مقاومت که به صورت سری بسته شده‌اند.

$R_{\text{eq}}=R_{1}+R_{2}+\cdots +R_{n}$

در حالت خاص، میزان مقاومت N مقاومت اتصال یافته به‌طور سری، که هر کدام با میزان مقاومت R یکسان هستند با NR نمایش داده می‌شود.

ترکیب مقاومتهای سری و موازی

یک شبکه مقاومت که ترکیبی از اتصالات سری و موازی است می‌تواند به قسمت‌های کوچکتری که یا موازی یا سری هستند شکسته شود. برای مثال،

اتصال سری و موازی تعدادی مقاومت.

$R_{\text{eq}}=(R_{1}\|R_{2})+R_{3}={\frac {R_{1}R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}+R_{3}$

به هر حال، بعضی از شبکه‌های مختلط مقاومت‌ها نمی‌توانند در این روش که برای تحلیل مدار پیچیده تری تر نیاز است مورد بررسی قرار گیرند. برای مثال مکعبی را بررسی کنید که هر ضلع آن با مقاومتی جایگزین شود. در این صورت میزان مقاومت قابل اندازگیری میان دو رأس مختلف چقدر است؟ در مورد ۱۲مقاومت معادل، می‌توان نشان داد که میزان مقاومت گوشه به گوشه، ۵/۶ میزان خود مقاومت است. در حالت کلی تر، تبدیل ستاره مثلث یا روش‌های ماتریسی می‌تواند برای حل چنین مسئله‌ای مورد استفاده قرار گیرند.

کاربرد عملی از این روابط این است که درحالت کلی میزان غیر استاندارد اندازه مقاومت می‌تواند در حالت سری یا موازی با اتصال به تعدادی از مقادیر استاندارد، ترکیب شوند. این مورد همچنین برای بدست آوردن یک متغیر با میزان توان بالاتری از آنچه که خود مقاومت‌ها استفاده کرده‌اند به کار برده می‌شود. در مورد خاص، N مقاومت یکسان که همگی به‌طور سری یا به‌طور موازی به هم متصل اند، میزان توان خود مقاومت‌ها، با ضرب در N نتیجه می‌شوند.

نمادسازی و نشانه‌های الکترونیکی

نشانه استفاده شده برای یک مقاومت در دیاگرام مداری، استاندارد به استاندارد و کشور به کشور متفاوت است. دو نوع از آن در زیر قابل رویت هستند.

نشانه‌ها به سبک آمریکایی. (a) مقاومت، (b) رئوستات (مقاومتی متفاوت) و (‍‍c) پتانسیومتر

نشانه مقاومت به سبک
نماد برای بیان میزان مقاومت در دیاگرام مداری هم متفاوت است. نماد اروپایی استفاده از یک ممیز را مجاز نمی‌داند و ممیز را با نشان پیشوندی SI برای یک مقدار خاص جایگزین می‌کند. برای مثال ۸k2 در دیاگرام مداری، مقدار مقاومت ۸٫۲ kΩ را نشان می‌دهد. صفرهای اضافی، تلرانس بیشتری را مانند ۱۵M0 نشان می‌دهند. زمانی که این مقدار بدون نیاز به پیشوندSI توضیح داده شود، از یک ‘R’ به جای ممیز استفاده می‌شود. برای مثال ۱R2، ۱٫۲ Ω، و ۱۸R، ۱۸ Ω را نشان می‌دهد. استفاده از یک نشان پیشوندی SI یا حرف ‘R’ در مسئله‌ای که ممیز قابل صرف نظر کردن است هنگام کپی برداری از یک دیاگرام مداری چاپی رخ می‌دهد.

نظریه عملکرد

قیاس هیدرولیک، جریان الکتریکی جاری در مدارها را با آب جاری در لوله‌ها مقایسه می‌کند. زمانی که یک لوله (چپ) پر از مو (راست) می‌شود برای برقراری جریان مجدد آب، فشار بیشتری وارد می‌شود. افزایش فشار جریان الکتریکی با میزان مقاومت بیشتر، شبیه فشار آوردن بر آب در لوله‌ای که با مو گرفته شده‌است، می‌شود. افزایش فشار(افت ولتاژ) برای ایجاد جریان قبلی (جریان الکتریکی) نیاز است.

قانون اهم

رفتار یک مقاومت ایدئال توسط رابطه‌ای که به قانون اهم معروف است بررسی می‌شود:

V=I\cdot R

قانون اهم نشان می‌دهد که ولتاژ (V) عبوری از یک مقاومت رابطه‌ای مستقیم با جریان (I)، و همچنین میزان مقاومت (R) دارد که جریان (I) در آن برقرار است. به‌طور معادل قانون اهم می‌تواند به صورت زیر نشان داده شود:

I={\frac {V}{R}}

فرمول بندی بر اساس اینکه جریان (I) رابطه مستقیم با ولتاژ (V) و رابطه عکس با میزان مقاومت (R) دارد، انجام می‌شود. این مستقیماً در محاسبات کاربردی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال اگر یک مقاومت ۳۰۰ اهمی به دو سر یک باتری ۱۲ ولتی متصل شود، جریان ۱۲ / ۳۰۰ = ۰٫۰۴ آمپری (یا ۴۰ میلی‌آمپری) در آن مقاومت ایجاد می‌شود.

اتلاف توان

توان P تلف شده توسط یک مقاومت بدین صورت محاسبه می‌شود:

P=I^{2}\cdot R=I\cdot V={\frac {V^{2}}{R}}

که در آن

R: مقاومت بر حسب اهم (Ω)
I: جریان برحسب آمپر(A)
V: ولتاژ برحسب ولت (V)

فرمول اول همان قانون اول ‍ژول است^{^{[نیازمند منبع]}}. با استفاده از قانون اهم، دو فرمول دیگر قابل اثبات است.

میزان کلی انرژی گرمایی انتشار یافته طی یک بازه زمانی از روی انتگرال توان بر بازه زمان، قابل تعیین می‌شود:

W=\int _{t_{1}}^{t_{2}}v(t)i(t)\,dt

که در آن

$W$ : توان برحسب وات (W)
$i(t)$ : جریان در زمان t برحسب آمپر (A)
$v(t)$ : ولتاژ در زمان t برحسب ولت (V)

مقاومت‌ها مطابق اتلاف توان ماکزیممشان ارزیابی می‌شوند. مقاومت‌های مجزا در سیستم‌های الکترونیکی جامد، کمتر از یک وات توان الکتریکی را جذب می‌کنند و هیچ دقتی برای میزان توان آن‌ها نیاز نیست. چنین مقاومت‌هایی در فرم مجزایشان که شامل بیشترین بسته‌ها به شرح زیر می‌باشند و به‌طور معمول دارای مقادیر ۱/۱۰، ۱/۸، یا ۱/۴ وات هستند.

به‌طور کلی مقاومت‌هایی که نیاز به اتلاف مقدار قابل توجهی از توان دارند در حالات خاص مانند منابع تغذیه، مدارهای تبدیل توان، و تقویت‌کننده‌های توان، به عنوان مقاومت‌های توان شناخته می‌شوند. این نامگذاری، با کاربرد مقاومت‌ها به میزان توان ۱ وات یا بیشتر رابطه‌ای ندارد. مقاومت‌های توان از لحاظ فیزیکی بزرگتر هستند و ممکن است برای مقادیر مقدم، کدهای رنگی، و بسته‌های خارجی زیر استفاده نشوند.

اگر میانگین توان تلف شده توسط یک مقاومت بیشتر از میزان توان آن باشد، با تغییر دائمی میزان مقاومت، ممکن است به مقاومت آسیب وارد شود. این مورد از وارونگی در میزان مقاومت با توجه به ضریب دمایی آن در زمان گرم شدن، مجزاست. اتلاف توان بیش از اندازه، ممکن است دمای مقاومت را به نقطه‌ای برساند که فیبر مدار یا قسمت‌های مجاور بسوزد ویا حتی باعث آتش‌سوزی شود. مقاومت‌های ضدحریقی موجود هستند که از داغ شدن بیش از حد آن‌ها به‌طور خطرناک (با باز کردن مدار) جلوگیری می‌کنند

چون احتمال بروز گردش هوای مه آلود، ارتفاع زیاد، یا درجه حرارت بالا وجود دارد، مقاومت‌ها با میزان اتلاف بالاتری از آنچه که در دستگاه‌ها نشان داده خواهد شد، در نظر گرفته می‌شوند.

بعضی از انواع و درجه‌بندی‌های مقاومت‌ها هم ممکن است میزان ولتاژ ماکزیممی داشته باشند. این احتمال وجود دارد که اتلاف توان به میزان مقاومت‌های بالاتری محدود شود.

ساختار

یک رشته در خط، با مقاومت (SIL) با تعداد ۸ مقاومت ۴۷ اهمی، قابل قرار گرفتن در بسته‌است. یک سر هر مقاومت به یک پین مجزا اتصال داده می‌شود و دیگر سرها همگی به همدیگر، برای pin – pin 1 باقی‌مانده (در حالت کلی)، در انتهای محل تعیین شده توسط نقطه سفید، قرار داده و متصل می‌شود.

ترکیب رساناها

مقاومت‌ها با رسانا
مؤلفه‌های عبور از سوراخ به‌طور معمول دارای رساناهای رد شده از بدنه به‌طور محوری هستند. بقیه آن‌ها دارای رساناهای خارج شده از بدنه هستند که در عوض موازی بودن با محور مقاومت، به‌طور شعاعی هستند. دیگر مؤلفه‌ها ممکن استفناوری نصب سطحی (SMT) باشند که در مقاومت‌هایی با توان بالا احتمال اینکه یکی از رساناها به صورت گرماخور قابل طراحی باشد را به وجود می‌آورند.

ترکیب کربنی

سه مقاومت کربنی ترکیبی در سوپاپ (لوله خلأ) رادیو ۱۹۶۰مقاومت‌های ترکیب کربنی شامل عنصر مقاومتی استوانه‌ای جامد با رساناهای سیمی جاسازی شده و درپوش ته فلزی برای الحاق سیم‌های رسانا در نظر گرفته می‌شوند. بدنه مقاومت با رنگ یا پلاستیک محافظت می‌شود. در قرن بیستم مقاومت‌های ترکیب کربنی، بدنه‌ها را لخت‌کرده بودند. سیم‌های رسانا حول دو سرمیله مقاومت و اتصال، پیچیده می‌شدند. مقاومت تکمیل شده با رنگ کدگذاری نسبت به مقدارش، رنگ آمیزی می‌شد.عنصر مقاومت از مخلوط خرده‌ها (پودر) کربن و مواد عایق (مانند سرامیک) ساخته می‌شود. یک چسب این مخلوط را به هم می‌گیرد. میزان مقاومت توسط نسبت مواد متراکم (پودر سرامیک) به کربن تعیین می‌شود. غلظت‌های بالای کربن و یک رسانای خوب، میزان مقاومت پایین‌تری را نتیجه خواهد داد.

مقاومت‌های ترکیبی کربن در حالت کلی در سال ۱۹۶۰ و بعد از آن استفاده می‌شدند ولی در حال حاضر محبوبیت چندان زیادی برای استفاده عمومی به عنوان نوع دیگری که دارای خصوصیات بهتری مانند تلرانس، وابستگی ولتاژ، و فشار (مقاومت‌های ترکیبی کربن، زمانی که ولتاژ بالایی بر آن‌ها وارد شود تغییر خواهند یافت) است وجود ندارد. به علاوه اگر رطوبت داخلی (حاصل از پدیدار شدن در دوره‌ای از زمان برای یک محیط مرطوب) قابل توجه باشد، حرارت لحیم کاری، تغییر غیرقابل بازگشتی در مقدار مقاومت به وجود خواهد آورد. مقاومت‌های ترکیب کربنی دارای پایداری ضعیفی در طول زمان هستند و در کارخانه به همین نحو از بهترین تا تنها ۵٪ تلرانس، طبقه‌بندی می‌شوند. به هر حال این مقاومت‌ها اگر هرگز به ولتاژ بالا یا حرارت بالا نمی‌رسیدند مطمئناً به‌طور قابل ملاحظه‌ای در اندازه مؤلفه مؤثر بودند.

آنها هنوز در دسترس هستند ولی در مقایسه بسیار پر هزینه می‌باشند. مقادیر در محدوده یک اهم تا ۲۲مگااهم هستند. به علت قیمت بالا، این مقاومت‌ها هیچ دارای استفاده دیگری نیستند. به هر حال مقاومت‌های کربنی برای ذخیره توان و کنترل‌های جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پیل کربنی

یک مقاومت پیل کربنی از یک رشته صفحه کربنی فشرده میان دو صفحه فلزی ساخته می‌شود. با تنظیم فشار بسته، مقاومت میان صفحه‌های فلزی تغییر می‌کند. این مقاومت‌ها زمانی که یک بار الکتریکی قابل تنظیمی نیاز است استفاده می‌شود مانند امتحان باتری‌های خودرو یا فرستنده رادیو. یک مقاومت پیل کربنی هم می‌تواند برای کنترل سریع موتورهای کوچک در لوازم خانگی (ماشین‌های بافندگی و میکسرهای دستی) در درجه‌های بالا با چند صد وات، مورد استفاده قرار گیرد. یک مقاومت پیل کربنی توانایی کنترل تنظیمات ولتاژ خودکار مولدهای پیل کربنی میدان جاری محافظ نسبت به ولتاژ را دارد. این قاعده همچنین در میکروفون کربنی به کار برده می‌شود.

نوار کربنی

مقاومت لایه کربنی TR-212 1 kΩ>یک لایه کربنی روی یک لایه عایق گذاشته می‌شود، و مارپیچی در آن برای طراحی یک مسیر مقاومتی باریک و طولانی بریده می‌شود. با تغییر شکل، همراه با مقاومت کربن غیر متبلور (در حد μΩ m 500 تا μΩ m 800) می‌تواند مقدار تفاوت مقاومت‌ها را نشان دهد. مقاومت‌های لایه کربنی میزان توانی در حدود ۰٫۱۲۵ W تا ۵ W در دمای ۷۰ °C را نشان می‌دهند.مقاومت‌ها از ۱ اهم تا ۱۰ مگا اهم در دسترس هستند. مقاومت لایه کربنی دارای دمایی از −۵۵ °C تا ۱۵۵ °C دارند. این مقاومت دارای ماکزیمم ولتا‍‍‍ژ، از ۲۰۰ تا ۶۰۰ ولت هستند. مقاومت‌های نوار کربنی خاص در زمان نیاز به ثبات پالس بالا، استفاده می‌شوند.

مقاومت کربنی چاپی

مقاومت کربنی می‌تواند به‌طور مستقیم بر روی پد SMD روی یک PCB چاپ شود. درسال ۱۹۸۹ طبق فهرست سازمان>مقاومت‌های ترکیب کربنی مستقیماً می‌توانند به روی لایه‌های فیبر مدار چاپی (PCB) به عنوان قسمتی از فرایند تولید PCB چاپ شوند. در حالی که این تکنیک روی مقیاس‌های PCB ترکیبی، فراگیرتر است و توانایی استفاده بر روی فایبرگلاس استاندارد PCBs را داراست. تلرانس به‌طور معمول بسیار زیاد است و می‌تواند به مقدار ۳۰٪ باشد. نوعی کاربرد از مقاومت‌های غیرحساس بالاکش را نشان خواهد داد.

تلف مقاومتی

هنگامی که جریان الکتریکی I از جسمی با مقاومت R عبور می‌کند، انرژی الکتریکی (توان) به گرما تبدیل می‌شود. توان گرمایی تولید شده از رابطهٔ زیر بدست می‌آید:

P={I^{2}\cdot R}\,

در این معادله

P:توان تلف شده در شی در واحد وات.
I:جریان الکتریکی عبوری از شی در واحد آمپر.
R:مقاومت شی به اهم.

این تبدیل انرژی در کاربردهایی مثل روشنایی و گرمادهی الکتریکی مفید است ولی در کاربردهای دیگری مثل انتقال انرژی، اتلاف محسوب می‌شود. به‌طور ایدئال رساناهایی که برای اتصال افزاره‌های الکتریکی استفاده می‌شوند باید مقاومت الکتریکی صفر داشته باشند، ولی در واقعیت فقط ابررساناها به این ایدئال می‌رسند. راه‌های مرسوم برای مقابله با اتلاف مقاومتی در رساناها استفاده از سیم‌های ضخیم‌تر و ولتاژهای بالاست.

منبع : ویکی پدیا

بیشتر بخوانید :