Woraus besteht ein Widerstand und wie sieht er aus, Zweck im Stromkreis, Funktionsweise und Kennzeichnung

Wasserkocher, Glühlampen, elektrische Geräte von Maschinen und viele andere elektrische Geräte enthalten Widerstände. Sie haben sich so stark verändert, dass es manchmal schwierig ist, sie zu definieren, ohne ihre Besonderheiten zu kennen. Die Nachschlagewerke geben eine Definition: Ein Widerstand ist ein Element mit einem gegebenen konstanten oder variablen Widerstand. In der Praxis ist dies eine Reihe von Elementen, die in den unerwartetsten Designs verwendet werden. Um zu verstehen, woraus ein Widerstand besteht, müssen Sie wissen, aus welchem ​​Material er besteht.

Widerstandsgerät von innen

Der einfachste Widerstand ist ein Rheostat. Auf den Rahmen ist ein Draht mit hohem Widerstand gewickelt und an eine Stromquelle angeschlossen. Daraus können wir schließen: Die erste Voraussetzung für dieses Element ist ein hochohmiger Leiter. Verwenden Sie für die Herstellung dieses Elements:

• Kabel;
• Metallfilm, Metallfolie;
• Verbundwerkstoff;
• Halbleiter.

Drahtwiderstände sind einfach herzustellen, können maximale Leistung ableiten, haben jedoch einen wesentlichen Nachteil: Sie haben die höchste Induktivität. Die Drahtdurchmesser reichen von wenigen Mikrometern bis zu einigen Millimetern.

Auf den Rahmen ist eine Metallfolie aus einem hochbeständigen Material gewickelt. Wenn der Widerstand erhöht werden muss, wird er in eine Spur geschnitten, wodurch die Länge und dementsprechend der Widerstand erhöht wird. Ein Metallfilmwiderstand wird durch Sputtern eines Metalls auf eine Basis erhalten.

Als Verbundwerkstoff wird Graphit mit organischen oder anorganischen Zusätzen verwendet. Der Widerstand kann vollständig aus einem solchen Material bestehen oder aus der Bahn, auf der dieses Material aufgebracht ist.

Mit Beginn der Herstellung von Mikroschaltungen erschienen neue Widerstände, die als Integralwiderstände bezeichnet werden. Die Herstellung erfolgt auf molekularer Ebene. Auf einen hochdotierten Halbleiter, der als Widerstand dient, wird eine dünne Schicht hochohmigen Metalls aufgesprüht.

Aufteilung nach Typ

Da Widerstand eine der am häufigsten verwendeten Formen von Teilen ist, ist ihre Anwendung sehr vielfältig. Je nach Verwendungszweck des Widerstands es kann in drei Kategorien unterteilt werden:

• dauerhaft;
• Trimmer;
• regulatorisch.

Die erste Kategorie - Festwiderstände - haben einen bestimmten Widerstand und werden mehr als andere in elektrischen Schaltungen verwendet. Dennoch hängt die Resistenz immer noch von externen Faktoren ab. Auf dieser Grundlage werden sie in die folgenden Typen eingeteilt:

• linear;
• nichtlinear.

Lineare werden so genannt, weil sich ihr Widerstand fließend, dh linear, in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen ändert. Nichtlineare haben keine solche Glätte. Wenn Sie beispielsweise den Widerstand einer Glühlampe im kalten Zustand messen, ist dies eine Sache, in einem heißen jedoch völlig anders und 10-15 mal mehr.

Wenn es eine solche Vielfalt gibt, stellt sich eine natürliche Frage - wie ist zu verstehen, wo sich der Widerstand befindet? Tatsächlich könnte der Widerstand wie ein Kreis, eine Röhre oder ein Quadrat aussehen. Sie sind in verschiedenen Formen, Größen, Farben erhältlich. Um festzustellen, ob es sich um einen Widerstand handelt, müssen Sie sich manchmal den Schaltplan ansehen.

Die zweite Kategorie sind Trimmer. Sie verfügen über einen Regelmechanismus, der den Widerstand stufenlos ändert. Wird zur Feinabstimmung der Hardware verwendet.

Die nächste Kategorie ist die Anpassung. Der Name spricht hier für sich. Sie sind zum Verstellen gedacht, das heißt, sie müssen ihren Widerstand ändern. Im Gegensatz zu Konstanten, die zwei Ableitungen haben, haben diese drei Ableitungen. Zwei davon sind mit dem Widerstand selbst verbunden und der dritte mit dem beweglichen Kontakt, der mit dem rotierenden Element verbunden ist. Wenn Sie zwei Klemmen mit Strom versorgen, liegt am beweglichen Kontakt eine andere Spannung an, die sich von der Spannung an den Klemmen dieses Elements unterscheidet.

Wenn Sie einen Einstellwiderstand (variabler) Widerstand in Reihe mit der Batterie schalten, schließen Sie die Glühbirne mit einem Pol an den Minuspol an Batterien und das andere mit einem beweglichen Kontaktausgang, dann wird beim Drehen des Griffs des variablen Widerstands spürbar, wie sich die Helligkeit ändert Glühbirne. Warum dies geschieht, können Sie verstehen, wenn Sie herausfinden, was der Widerstand tut.

Verwendung im Stromkreis

Die Helligkeit der Glühbirne hängt vom Strom ab, der durch den Glühfaden fließt – je höher der Strom, desto heller brennt die Glühbirne. Nach dem Ohmschen Gesetz lässt sich der Strom berechnen, indem man die Spannung durch den Widerstand teilt, dh je niedriger der Widerstand, desto größer der Strom. In der Praxis wird es wie folgt funktionieren.

Nehmen wir an, eine Glühbirne ist für eine Spannung von 9 V ausgelegt, hat einen Widerstand von 70 Ohm (im betriebsbereiten, heißen Zustand), eine 9 V-Batterie und einen variablen Widerstand von 100 Ohm. Für den normalen Betrieb sollte der durch die Glühbirne fließende Strom ca. 0,13 A betragen (die 9 V Batteriespannung geteilt durch den Glühbirnenwiderstand von 70 Ohm). In dieser Schaltung ist ein variabler Widerstand von 100 Ohm in Reihe geschaltet, der Schaltungsstrom beträgt ca. 0,05 A (Batteriespannung 9 V geteilt durch den Gesamtwiderstand von 170 Ohm), dies ist etwa ein Drittel des benötigten Stroms und die Glühbirne wird daher nicht brennen.

In diesem Fall hilft der Widerstand, das Licht sanft zu löschen. Ein ähnliches Prinzip wird beispielsweise in Kinos verwendet. Wenn die Batterie 9 V hat und die Glühbirne für 2,5 V ausgelegt ist, wird für den normalen Betrieb ein Spannungsteiler oder Entstörer benötigt. Was ist der Punkt? Im Stromkreis ist es notwendig, eine Stromnormale für die Glühbirne zu erzeugen.

Bei Verwendung eines Dämpfers werden 2 oder mehr Widerstände und eine Glühbirne in Reihe zur Stromquelle geschaltet. Der Gesamtwiderstand wird so gewählt, dass der durch den Stromkreis fließende Strom dem Nennstrom der Glühlampe entspricht. Nehmen wir an, es gibt: eine 9-V-DC-Quelle, eine 2,5-V-Glühbirne und einen Nennstrom von 0,12 A.

Der Widerstand der Glühbirne wird berechnet, dazu wird die Spannung durch den Strom geteilt und es ergeben sich ca. 20,8 Ohm. Damit ein Strom von 0,12 A durch den Stromkreis fließen kann, wird der Gesamtwiderstand berechnet: 9 V geteilt durch 0,12 A ergibt 75 Ohm. Ziehen Sie den Widerstand der Glühbirne ab und erhalten Sie 54,2 Ohm - dieser Widerstand muss der Glühbirne hinzugefügt werden.

Wenn ein Teiler verwendet wird, werden zwei oder mehr Widerstände genommen und in Reihe mit der Stromquelle geschaltet. Parallel zu einem Teil des Teilers ist die Last angeschlossen, es entsteht eine Schaltung mit gemischter Verbindung: Quelle - Teil des Teilers - Teil des Teilers parallel geschaltet und die Last - Stromquelle. Dies ist nur eine Option, tatsächlich gibt es viele Verbindungsschemata, aber es gibt immer eine gemischte Verbindung.

Als nächstes wird der erforderliche Widerstand berechnet. Bei Parallelschaltung fließt der Strom durch zwei Stromkreise, was bedeutet, dass er an der Last geringer ist (der in Reihe geschaltete Widerstand begrenzt den Strom). Für den normalen Betrieb der Last werden alle durch den Teiler fließenden Ströme berechnet und dann der begrenzende ausgewählt.

Bei einer seriellen Verbindung müssen Sie zum Ausschalten der Glühbirne den Strom ausschalten, und bei Verwendung eines Teilers reicht es aus, den Glühbirnenkreis zu trennen. Wenn Sie mehrere Lasten mit unterschiedlichen Spannungen an die Quelle anschließen müssen, können Sie auf einen Teiler (auch Spannungsteiler genannt) nicht verzichten.

Einsatzgebiete

Neben ihrem üblichen Zweck - zur Beeinflussung von Strom und Spannung - erhalten Widerstände bei Verwendung verschiedener Materialien völlig unterschiedliche Eigenschaften und Namen. Warum sie benötigt werden, können Sie der folgenden Liste entnehmen:

• hängt von der Spannung ab, ist ein Varistor;
• von der Temperatur - Thermistor, Thermistor;
• von der Beleuchtung - Fotowiderstand;
• aus Verformung - Dehnungsmessstreifen;
• aus der Wirkung eines Magnetfelds - ein Magnetwiderstand;
• ein neuer, Memristor genannt, wird entwickelt, der Widerstand hängt von der durch ihn hindurchgehenden Ladungsmenge ab.

Varistoren werden am häufigsten als Überspannungsschutz verwendet. Als Temperatursensoren werden Thermistoren verwendet. Wenn es notwendig ist, das Einschalten der Straßenbeleuchtung zu automatisieren, wird es schwierig, auf einen Fotowiderstand zu verzichten. Der Rest dieser Geräte wird in einer engen Spezialisierung verwendet.

Bezeichnung im Diagramm

Im Schaltplan sind alle Widerstände durch ein Rechteck gekennzeichnet. Als nächstes kommt der Buchstabe R und eine Zahl, die den Widerstand anzeigt. Wenn es konstant ist, können sich innerhalb des Rechtecks ​​römische Ziffern befinden, die der Leistung dieses Elements in Watt entsprechen. Für Leistungen unter 1 W gelten die folgenden Konventionen:

• eine Längslinie innerhalb des Rechtecks ​​zeigt eine Leistung von 0,5 W an;
• eine schräge Linie zeigt eine Leistung von 0,25 W an;
• zwei schräge - 0,125 W;
• drei schräge - 0,05 Watt.

Um ein Gerät von einem anderen unterscheiden zu können, zum Beispiel einen Varistor von einem Thermistor, werden zusätzlich folgende Konventionen verwendet:

• ein Festwiderstand wird nur durch ein Rechteck angezeigt;
• einstellen - der Pfeil durchkreuzt das Rechteck, der mittlere Anschluss ist mit einem der Anschlüsse des Widerstands verbunden;
• variabel - ein Pfeil nähert sich dem Rechteck im rechten Winkel von oben, andere Geräte sind daran angeschlossen;
• Trimmer - der Buchstabe "t" liegt oben auf dem Rechteck, andere Geräte sind an diesen Ausgang angeschlossen;
• ein Trimmer, wie ein Rheostat, der zentrale Anschluss ist mit einem der Geräteanschlüsse verbunden - das Rechteck streicht den schrägen Buchstaben "t" durch;
• thermistor (Thermistor) - ein Hockeyschläger liegt schräg auf dem Rechteck;
• Varistor - als Thermistor bezeichnet, aber der Buchstabe U befindet sich über der Arbeitsfläche des Schlägers;
• Fotowiderstand - zwei schräge Pfeile passen von oben auf das Rechteck.

Arten von Markierungen

Bei großen Festwiderständen werden Leistung, Widerstand und Toleranz abgekürzt geschrieben (um wie viel Prozent der angegebene Wert abweichen kann). Kleinteile sind farbkodiert, alphabetisch oder numerisch kodiert, Buchstaben und Zahlen können sich ergänzen. Jeder Hersteller wählt die Markierungsmethode selbst aus.