مقاومت چیست؟

 

سلام دوستان. پیش‌از این با دیود، ترانزیستور و خازن آشنا شدیم. این‌بار  من دوباره با معرفی یک قطعه‌ی الکترونیکی جدید اینجا هستم. مقاومت! امروز می‌خواهیم تمام جنبه‌های مربوط به مقاومت‌ها را پوشش دهیم. بیایید شروع کنیم.

مقاومت چیست؟

مقاومت یک جزء الکتریکی غیر فعال برای ایجاد محدودیت در عبور جریان است. تقریباً در همه‌ی شبکه‌های الکتریکی و مدارهای الکترونیکی می‌توان آن‌ها را یافت. واحد مقاومت الکتریکی اُهم اهم می‌باشد. مقاومت‌ها برای اهداف مختلفی از جمله محدود کردن جریان الکتریکی، تقسیم ولتاژ، تولید گرما، افزایش کنترل و ... استفاده می‌شوند. نماد بین‌المللی مقاومت یک مستطیل و نماد استاندارد آن یک خط زیگزاگ مانند است که در زیر نشان داده شده است:

نماد مقاومت الکتریکی

 

قانون اهم

قانون اهم یکی از ابتدایی ترین معادلاتی است که در مهندسی برق استفاده می‌شود. این قانون توسط georg ohm در سال ۱۸۲۷ یافت شد که رابطه‌ی بین ولتاژ، جریان و مقاومت را توصیف می‌کند. درواقع نسبت ولتاژ به جریان همواره مقدار ثابتی است که این مقدار ثابت همان مقاومت است:

قانون اهم

ترکیبی از مقاومت‌ها

از مقاومت‌ها می‌توان به صورت ترکیبی نیز استفاده کرد. این ترکیبات در دو دسته طبقه بندی می‌شوند:

اتصال مقاومت‌ها به صورت موازی

اگر مقاومت‌ها به موازات یکدیگر متصل شوند، در این صورت مقاومت الکتریکی کل برابر با جمع معکوس تمام مقاومت‌های الکتریکی خواهدبود.

اتصال موازی مقاومت ها

مدار اتصال موازی مقاومت ها

اتصال مقاومت‌ها به صورت سری

 اگر مقاومت‌ها به صورت سری متصل شوند، مقاومت‌های الکتریکی کل برابر با مجموع تمام مقاومت‌های الکتریکی خواهد بود.

اتصال سری مقاومت ها

مدار اتصال سری مقاومت ها

 

دوستان توجه داشته باشید که هر نوع مقاومتی با مقاومت الکتریکی دلخواه در بازار وجود ندارد و گاهی نیاز است در مسابقات یا کارهای کارگاهی، مقاومت الکتریکی مورد نیاز برای پروژه‌ی خود را بسازیم. در اینجاست که مقاومت الکتریکی معادل که در بالا گفته شد کاربرد خواهد داشت.

 

انواع مقاومت

مقاومت‌ها را می‌توان در دو نوع ساخت.

مقاومت‌های ثابت

مقاومت‌های ثابت دارای مقاومت اهمی مشخص هستند و قابل تنظیم نیستند. این نوع از مقاومت‌ها، متداول‌ترین نوع و به‌طور کلی یکی از پرکاربردترین قطعات الکترونیکی هستند. برخی از انواع متداول مقاومت‌های ثابت در زیر نشان داده شده‌است.

 

توضیحات

درجه‌بندی قدرت

تلرانس

تصویر

نوع

متداول‌ترین مقاومت محوری سرب است.

0.125 – 2 w (0.25 w)

2 – 10% (5%)

 

فیلم کرین

 

 

فیلم کربن

برای کاربردهای پرقدرت، اغلب از مقاومت سیم پیچ استفاده می‌شود. محفظه‌ی آلومینیوم همان‌طور که در تصویر نشان داده شده‌است، اغلب برای  درجه‌بندی توان از 10 – 250 وات استفاده می‌شود.

1 – 200 w (10w)

0.1 – 5% (1%)

سیم پیچ

سیم پیچ

این نوع مقاومت‌ها به SMD نیز معروف هستند. از مواد فیلم ضخیم یا نازک ساخته می‌شوند.

0.0125 – 0.25 w (0.1w)

0.1 – 5% (1%)

 

نصب سطح

نصب سطح

مقاومت‌های متغیر

مقاومت متغیر، مقاومتی است که می‌توان مقدار مقاومت الکتریکی آن را تنظیم کرد. این قطعه دراصل مبدل الکترومکانیکی است و به‌طور معمول با کشیدن یک لغزنده بر روی یک عنصر مقاومت‌کننده کار می‌کند. وقتی از یک مقاومت متغیر به عنوان تقسیم‌کننده‌ی ولتاژ با سه ترمینال استفاده می‌شود، پتانسیومتر نام دارد. وقتی فقط از دو ترمینال استفاده می‌شود، مقاومت متغیر به عنوان رئوستا شناخته می‌شود.

 

پتانسیومتر

پتانسیومتر متداول‌ترین مقاومت متغیر است. این قطعه به‌ عنوان یک تقسیم‌کننده‌ی ولتاژ عمل می‌کند و بسته به موقعیت آن برای تولید سیگنال ولتاژ استفاده می‌شود. این سیگنال را می‌توان برای برنامه‌‌های بسیار گسترده‌ای از جمله اندازه‌گیری فاصله یا زاویه‌ها، تنظیم مدارها و... استفاده کرد. برای تنظیم یا کالیبراسیون مدار از پتانسیومترهای برش‌دهنده یا ریزپمپ‌ها استفاده می‌شود. این نوع از پتانسیومترها، در سایز کوچک هستند، بر روی صفحه‌ی مدار نصب می‌شوند و می‌توان آن‌ها را با استفاده از پیچ‌گوشتی تنظیم کرد.

پتانسیومتر

 

رئوستا

رئوستا از نظر ساختاری بسیار شبیه به پتانسیومتر است اما به عنوان تقسیم‌کننده‌ی ولتاژ استفاده نمی‌شود. بلکه به‌عنوان کنترل‌کننده‌ی سطح جریان در مدار استفاده می‌شود.

رئوستا

 

 

نحوه‌ی محاسبه‌ی مقاومت الکتریکی هر مقاومت

برای محاسبه‌ی مقاومت الکتریکی سه روش مختلف وجود دارد:

قانون اهم

ما می‌توانیم مقاومت الکتریکی را با استفاده از قانون اهم محاسبه کنیم. فرض کنید یک LED داریم که دارای ولتاژ ۱۲ ولت و جریان ۱۰۰میلی آمپر یا ۰.۱ آمپر است. باتوجه به قانون اُهم داریم:

 

محاسبات قانون اهم

 

 

خواندن باندهای رنگی

روش دیگر برای محاسبه‌ی مقاومت الکتریکی، خواندن نوارهای رنگی برروی مقاومت است. هر نوار رنگی برروی مقاومت، نشان‌دهنده‌ی یک رقم خاص است که در زیر جدول آن‌ها آورده شده‌است:

کد های رنگی مقاومت

در شکل بالا، اولین نوار قهوه‌ای است و رقم اول، مربوط به همان رنگ یعنی ۱ می‌باشد. نوار دوم سیاه است و رقم مربوط به سیاه عدد ۰ است. نوار سوم قرمز است و رقم مربوط به آن ۲ است که درواقع تعداد صفرها را نشان می‌دهد.

نوار چهارم نشان‌دهنده‌ی میزان انحراف مقاومت الکتریکی است که در الکترونیک به آن تلرانس گفته می‌شود. برای این نوار چهارم، سه حالت متداول طلایی، نقره‌ای و بی‌رنگ وجود دارد. حالت اول میزان انحراف انحراف، حالت دوم میزان انحراف انحرافو حالت سوم میزان انحراف انحرافرا نشان می‌دهد. در اینجا نوار چهارم نقره‌ای رنگ است. بنابراین مقاومت الکتریکی کلی این مقاومت برابر با انحرافاهم است.

 

استفاده از مولتی‌متر

روش سوم برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی، استفاده از مولتی‌متر است. عمدتاً مولتی‌متر سه عملکرد دارد از جمله: اندازی‌گیری ولتاژ، مقاومت و جریان. برای اندازه‌گیری مقاومت با استفاده از مولتی‌متر، پروب مشکی را روی پورت مولتی‌متر قرار دهید و پروب قرمز را در اهم مترمتصل کنید. با نگه‌داشتن دو پروب مولتی‌متر برروی دو سر مقاومت، می‌توانید مقاومت الکتریکی آن را اندازه‌گیری کنید. قبل از محاسبه‌ی مقاومت، باید سلکتور (selector) را روی اهم تنظیم کنید که با نماد اهمدر مولتی‌متر نشان داده شده‌است.

مولتی متر

پل ویتستون

روش آخر برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی، استفاده از پل ویتستون است. این روش نسبت به سه روش بالا پیچیده‎‌تر اما کاربردی‌تر است. از این روش برای اندازه‌گیری و مقایسه‌ی بسیار دقیق یک مقاومت مجهول با مقدار مشخص شده‌ی دیگر مقاومت‌ها در مدارهای الکتریکی استفاده می‌شود. همان‌طور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید، پل ویتستون از چهار مقاومت تشکیل شده است که به شکل الماس با منبع تغذیه و گالوانومتر متصل می‌شوند.

پل ویتستون

برای اندازه‌گیری مقاومت با این روش، پل باید در حالت تهی یا تعادل باشد. یعنی ولتاژ بین دو نقطه‌ی D و C باید برابر و اختلاف پتانسیل صفر باشد. یا به بیان دیگر هیچ جریانی از گالوانومتر عبور نکند. به این نکته توجه شود که برای به‌دست آوردن شرایط تعادل، یکی از مقاومت‌ها باید متغیر باشد.

فرمول

فرمول

فرمول

 

در فرمول فوق مقاومت RX مقاومت مجهول، مقدار مقاومت‌های R1 و R2 ثابت و مقاومت R3 متغیر می‌باشد تا مقدار null حاصل گردد و پل متعادل شود.

 

خب برای امروز کافی است. من تمام تلاشم را کرده‌ام تا جایی که ممکن است مفاهیم را شفاف سازی کنم. با تشکر از همراهی شما دوستان. منتظر پست‌های بعدی ما باشید!

 

کپی شد!

ارتباط با ما

اصفهان ، میدان استقلال ، خیابان آزادگان ، دانشگاه صنعتی اصفهان
+ 98 916 223 0679
info@mehsa.ir