مقاومت الکتریکی

کاربرد مقاومت ها در مدار

مقاومت های اهمی برای اضافه کردن مقاومت به مدارهای الکتریکی به کار می روند . در حقیقت ، آنها اجسامی هستند که در مقابل عبور جریان مقاومت زیادی از خود نشان می دهند . موادی که غالباٌ در مقاومت ها به کار می روند عبارتند از کربن ، آلیاژ مخصوص از فلزاتی از قبیل نیکروم، کنستانتان و منگانان. مقاومت اهمی را طوری به مدار می بندیم که جریان همان طور که از بار الکتریکی و منبع ولتاژ عبور می کند ، از آن هم بگذرد . در این صورت مقاومت کل مدار مجموع مقاومت های بار الکتریکی ، منبع ولتاژ ، سیم های رابط و مقاومت اهمی است . توجه داشته باشید که فقط با اضافه کردن یک مقاومت اهمی مناسب به مدار می توان مقاومت کل مدار را به اندازه ی دلخواه تغییر داد .

انواع مقاومت ها از نظر ساختار: 1- ترکیبی 2- سیم پیچی : الف - قدرتی ب- دقیق 3- لایه ای

انواع مقاومت از نظر ظرفیت

1- مقاومت های ثابت : مقاومت های ثابت دو سیم رابط دارند که به دو انتهای مقاومت متصل است. این مقاومت ها بین چند اهم، تا میلیون ها اهم ساخته می شوند. اصولا مقدار این نوع مقاومت های ثابت است ولی بعضی از آنها دارای مقاومتهای متفاوتی هستند . این مقاومت ها به دو دستهی الف - مقاومت ها زبانه دار و ب - مقاومتهای قابل تنظیم تقسیم می شوند .

مقاومت های ثابت غالباً به شکل استوانه ای ساخته می شوند. روی این نوع از مقاومت ها نوار های رنگی وجود دارد که با استفاده از این نوار ها می توان اندازهی مقاومت را پیدا کرد.

مقاومت های ثابت- متغییر

الف) مقاومت های زبانه دار : در این نوع مقاومت ها علاوه بر دو سیم انتهایی ، سر سیم های دیگری بین دو سر مقاومت وجود دارد . با اتصال ترمینال های مختلف به مدار مقاومت های متفاوتی حاصل می شود . هر یک از این مقاومت ها دارای مقاومت ثابتی هستند .

ب) مقاومت های قابل تنظیم : دیدید که مقاومت های ثابت قابلیت انعطاف ندارند ، زیرا مقاومتشان کاملا تعیین شده و مقدار آن تغییر نا پذیر است . مقاومت های زبانه دار تا حدودی قابلت انعطافدارند ، چون بیش از یک مقدار مقاومت می توان از آنها به دست آورد . با وجود این تعداد مقاومت هایی را که می توان از آنها بدست آورد به 3 یا 4 محدود می شود . آنچه اغلب مورد نیاز است ، مقاومتی است که بوسیله آن بتوان حدود معینی از مقاومت را از 0 تا 1 حد اکثر بدست آورد . این مقاومت ها طوری ساخته نشده اند که بتوان آنها را پیوسته تغییر داد . در واقع ، هنگام نصب این مقاومت ها در مدار، آنها را روی مقاومت دلخواه تنظیم کرده و سپس با همان مقاومت در مدار کار می کنند .

یک مقاومت ایده‌ال عنصری است با یک مقاومت الکتریکی که صرفنظر از ولتاژ اعمالی به دو سرش یا جریان الکتریکی عبوری از آن ، ثابت می‌ماند. اما بدلیل اینکه مقاومتهای جهان واقعی نمی‌توانند این شرایط ایده‌ال را برآورده سازند، آنها را بگونه‌ای طراحی می‌کنند که در برابر تغییرات دما و دیگر عوامل محیطی ، نوسانات کمی در مقاومت الکتریکی شان ایجاد شود. مواد ابر رسانا در دماهای بسیار پایین دارای مقاومت صفر هستند. عایقها ( نظیر آزمایشهای مربوط به هوا ، الماس ، یا مواد غیر هادی) ممکن است دارای مقاومتهایی بسیار بالا (اما نه بینهایت) باشند. لکن تحت ولتاژهای به میزان کافی زیاد، دچار شکست می شوند و جریان بزرگی را از خود عبور می دهند.

2- مقاومت های متغییر : در بسیاری از وسایل الکتریکی مقدار بعضی از مقاومتها باید پیوسته تغییر کند ، پیچ کنترل کنندهی حجم صدایرادیو و کنترل کننده روشنایی تلویزیون از آن جمله اند .

رئوستا مقاومت متغییری است که معمولاً در آزمایشگاه ها برای تنظیم و کنترل جریان باکم و زیاد کردن مقاومت استفاده می شود. چنان که قبلاً هم اشاره شد طبق رابطهی R=V/I کم وزیاد شدن مقاومت(R) هم درباعث تغییر ولتاژ(V) و هم باعث تغییرشدت جریان (I) می شود. رئوستا از یک سیم دراز با مقاومت ویژهی (ρ) نسبتاً زیاد مثل تنگستن تشکیل می شود. این سیم دور یک استوانهی نارسانا پیچیده می شود. با استفاده از یک دکمه لغزنده که روی ریلی(مثل ریل راه آهن) در بالای استوانه قرار داردو انتهای آن با سیم در تماس است، می توان قسمت های دلخواه از سیم را در مسیر جریان قرار داده ومقاومت را به دلخواه تغییر دادو مقاومت لازم را ایجاد کرد.و به این ترتیب مقدار جریان در مدار قابل کنترل می باشد. البته رئوستا به صورت های دیگر از جمله به شکل دایره ای ساخته می شوند. در این صورت ، لغزنده به صورت عقربه ای در مرکز دایره قرار می گیرد.

رئوستا را در ابتدا با بیشترین مقاومت در مدار قرار می دهند. سپس با جابجایی لغزنده روی ریلی، مقاومت مناسب را برای جریان مورد نظر تنظیم می کنند.

جعبه مقاومت چیست؟ جعبهای است که در آن تعدادی مقاومت قرار دارد و از آن هم مثل رئوستا به عنوان مقاومت متغییر استفاده می شود. به این صورت که با برداشتن فیش هر یک از مقاومت ها ، آن مقاومت در مسیر جریان برق قرار می گیرد.

مقاومت متغیر مقاومتی است که مقدارش می‌تواند توسط یک حرکت مکانیکی تعیین شودو پیوسته می توان آنها را تغییر داد. برای مثال توسط دست تنظیم کرد. مقاومتهای متغیر می‌توانند از نوع ارزان و تک دور یا از نوع چند دور با یک عنصر مارپیچی باشند. برخی از آنها حتی دارای نمایشگر مکانیکی تعداد دور نیز هستند. بطور سنتی مقاومتهای متغیر نامطمئن بوده‌اند، چرا که سیم یا فلز خورده یا فرسوده می‌شوند. (یک روش دیگر کنترل که در واقع یک مقاومت نیست اما شبیه آن عمل می‌کند، شامل یک سیستم سنسور فتوالکتریکاست که چگالی نوری یک ورقه را اندازه می‌گیرد. بدلیل اینکه سنسور ورقه را لمس نمی‌کند، پوسیدگی رخ نمی‌دهد.

چنان که گفتیم یک مقاومت دارای حداکثر ولتاژ و جریانی است که فراتر از آنها ، مقاومت ممکن است تغییر کند یا از نظر فیزیکی از بین برود (برای مثال بسوزد). اگر چه که برخی از مقاومتها دارای ولتاژ و جریان نامی‌اند، اغلب آنها توسط یک توان فیزیکی حداکثر که توسط اندازه فیزیکی تعیین می‌شود، ارزیابی می‌شوند. عموما توان نامی برای مقاومتهای کامپوزیت کربن[7] و مقاومتهای ورقه فلزی 8/1 وات ، 4/1 وات و 2/1وات است. مقاومتهای ورق فلزی نسبت به مقاومتهای کربنی در برابر تغییرات دما و گذر پایدار ترند.

مقاومتهای بزرگتر قادرند که گرمای بیشتری را به دلیل سطح وسیع ترشان انتقال دهند. مقاومتهای سیم پیچی شده و پر شده با شن ومقاومت های آجری هنگامی بکارمی‌روند که توان نامی بالاتری، مانند 20 وات مورد نیاز باشد.

به آن دسته از مقاومت هاي متغير ،وابستهگفته مي شود که به وسيله عواملي از قبيل نور ، حرارت ، ولتاژ و ... مقدار مقاومتشان تغيير کند . اين مقاومت ها انواع مختلفي دارد که عبارت اند از :

الف- مقاومت هاي تابع ميدان مغناطيسي MDR

مقاومت هاي تابع ميدان به مقاومت هايي گفته مي شود که به سبب اثر ميدان مغناطيسي برآنها مقدار اهمی شان تغيير مي کند . در ساخت اين مقاومت ها از نيمه هادي هايي استفاده شده که داراي ضريب حرارتي منفي هستند. به همين دليل در صورت افزايش دما مقدار مقاومت آن ها کاهش مي يابد .

ب- مقاومت هاي تابع حرارت

مقدار اهم اين مقاومت ها تابع حرارت است . يعني ، در اثر حرارت ميزان مقاومتشان تغيير مي کند. مقاومت هاي حرارتي را تحت عنوان « ترميستور[10]» مي شناسيم . در اين مقاومت ها تغييرات مقدار مقاومت نسبت به تغييرات دما خطي نيست. از اين مقاومت ها در مدارهابه صورت حس کننده(Sensor) هاي حرارتي در مسير دستگاه هاي الکتريکي نظير موتورهاي الکتريکي[11] ، کوره ها ، سيستم هاي تهويه و تبريد استفاده مي شود . به طور کلي ترميستورها در مداراتي که دما را اندازه گيري يا کنترل مي کنند به کار مي روند و در دو نوع ساخته مي شوند .

1- ترميستور با ضريب حرارتي مثبت (PTC)[12] : که با افزايش دما مقدار مقاومت آن افزايش مي يابد . اغلب در تلویزیونها بصورت سری با سیم پیچ مغناطیس کننده یافت می‌شوند که یک جرقه جریان کوتاه را از طریق سیم پیچ در هنگام روشن کردن تلویزیون ایجاد می‌کند. یک نسخه تخصصی یک PTCچند سوییچ است که مانند یک فیوز خود تعمیر عمل می‌کند.

2- ترميستور با ضريب حرارتي منفي (NTC)[13] : که با افزايش دما مقدار مقاومتش کاهش مي يابد. عموماً در آشکار ساز های دمای ساده ودر ابزار های اندازه گیری به کار می روند.

Ө R α ∆ =R ∆

آزمایشات نشان می دهد که مقاومت ویژه رساناها به دمای آنها بستگی دارد. مقاومت ویژهی رساناهای فلزی(ρ) با افزایش دما افزایش می یابدو طبق رابطهی R=ρL/A مقاومت رسانا نیز افزایش می یابد. که برای محاسبهی تغییرات مقاومت از رابطهی زیر استفاده کرد. در این رابطه تغیرات مقاومت، مقاومت اولیه، ظریب دمایی مقاومت که در مورد هر ماده ای مشخص است و تغییرات دما می باشد.

ج- مقاومت هاي تابع نور

مقدار مقاومت تابع نور تابع تغييرات شدت نور تابيده شده به سطح آن است. مقاومت تابع

نور در فضاي تاريک داراي مقاومت خيلي زياد (در حد مگا اهم ) و در روشنايي داراي مقاومت کم ( در حد کيلو يا اهم ) است . مقاومت هاي LDR را « فتو رزيستور[15] » هم مي نامند . براي اينکه نور روي عنصر مقاومتي فتورزيستور اثر گذارد معمولا سطح ظاهري آن را با شيشه يا پلاستيک شفاف مي پوشانند . از اين مقاومت در مدارات الکترونيکي به عنوان تشخيص دهنده ي نور (نور سنج ) استفاده مي شود. همچنین جهت تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی استفاده می شود . از جمله کاربردهاي اين مقاومت استفاده ي آن در دوربين هاي عکاسي و کليدهاي نوري و چشم هاي الکترونيکي است .

د- مقاومت هاي تابعولتاژ

مقاومت هاي تابع ولتاژ ، مقاومت هايي هستند که متناسب با تغيير ولتاژ ، مقاومت آنها تغيير مي کند تا همواره ولتاژ يکساني در مدار وجود داشته باشد . مقاومت VDR را تحت عنوان « واريستور » نيز مي شناسند . مقدار اهم اين مقاومت ها با ولتاژ رابطه ي معکوس دارد . يعني با افزايش ولتاژ مقدار اهم آنها کاهش مي يابد . واريستورها به پلاريته ي ولتاژ اعمال شده وابسته نيستند که اين خود مزيتي براي اين نوع مقاومت ها محسوب مي شود ، زيرا براي استفاده در مدارات AC بسيار مناسب هستند. از جمله کاربرهاي اين مقاومت ها عبارتند از : 1- تثبيت کنندهاي ولتاژ 2- حفاظت مدارها در مقابل اضافه ولتاژها در لحظات قطع و وصل کليد .

مقاومت الکتریکی

مطالب مشابه :

مقاومت الکتریکی

مقاومت ها

مقاومت الکتریکی

مقاومت الکتریکی و انواع آن

مقاومت

پروژه درس آزمایشگاه مدار الکترونیکی انواع مقاومت ، خازن و دیود

مقاومت

پلیمرهای مقاوم حرارتی

آشنایی با دستگاههای الکتریکی

کاربرد علم نانو در بتن