Rezystory cz.2


Dzielnik napięciowy jest często wykorzystywany jako moduł dopasowujący. Ma on za zadanie dzielić lub zmniejszać napięcie wejściowe (U) zgodnie z zadanym stosunkiem rezystancji.

...

Układ złożony z dwu rezystorów można zastąpić jednym potencjometrem. Uzyskujemy w ten sposób regulowany dzielnik napięcia. Dzielnik taki można zastosować jako najprymitywniejszy rodzaj zasilacza regulowanego (silnie uzależnionego od przepływu prądu).

...

...

Podobnym układem do dzielnika napięciowego jest dzielnik prądowy. Różnica jest taka, że rezystory są tu połączone równolegle. Dzielniki takie znalazły zastosowanie jako mostki rozszerzające zakres pomiarowy amperomierzy.

...

Amperomierz tak połączony mierzy tylko część prądu określoną stosunkiem rezystancji dodatkowej (mostek) i rezystancji wewnętrznej amperomierza (rezystancja cewki ustroju pomiarowego). Znając ten stosunek i wartość wskazywaną przez amperomierz możemy wyznaczyć prąd mierzony. Prawo Ohma zostało sformułowane w 1826 r. przez G. S. Ohma i jest najbardziej podstawowym prawem fizycznym opisującym zjawiska zachodzące w obwodzie elektrycznym. Jeżeli ktoś wam powiedział, że prawo to musicie znać "śpiewająco, po obudzeniu w nocy o północy" to posłuchajcie tej osoby bo naprawdę warto.

Prawo to głosi: napięcie elektryczne U na końcach odcinka przewodnika jest proporcjonalne do natężenia prądu elektrycznego I płynącego przez ten odcinek, czyli U=RI, gdzie R jest współczynnikiem proporcjonalności, zwanym rezystancją. Prawo Ohma odnosi się do gałęzi obwodu elektrycznego nie zawierającej źródeł energii.

Dla ułatwienia można nauczyć się pomocniczego trójkąta - zwanego czasem trójkątem Ohma.

...

Zasada jego rysowania jest taka, by symbol napięcia zawsze był na górze. Tą metodą można z tego trójkąta odczytać trzy formy prawa Ohma:

I = U / R, R = U / I, U = I R

Równie ważną co prawo Ohma jest zależność na moc. Podczas przepływu prądu przez przewodnik o pewnej rezystancji wydziela się w postaci ciepła moc strat. Moc ta zależy zarówno od napięcia, jak i prądu według zależności: P=UI.

Podobnie jak dla prawa Ohma tak i dla tej zależności możemy zapamiętać pomocniczy trójkąt, z którego możemy w zależności od potrzeb wyznaczyć prąd I=P/U płynący przez przewodnik (np. rezystor), napięcie U=P/I na zaciskach przewodnika jak i moc P=UI wydzielaną na tym przewodniku.

...

Z prawa Ohma i trójkąta mocy możemy wyznaczyć wszystkie możliwe wzory na obliczenia mocy, napięcia, prądu i rezystancji w zależności od posiadanych danych:

...

Najczęstszym zastosowanie poznanych praw i zasad z jakim spotyka się początkujący elektronik to dobór rezystora (ograniczającego prąd) do diody LED.

Zgodnie z prawem Ohma aby obliczyć wartość rezystancji musimy znać napięcie występujące na rezystorze i prąd przez niego przepływający. Można przyjąć, że diody LED mają stałe napięcie świecenia uzależnione od typu diody. Dla standardowych diod przyjmuje się następujące napięcia:

...

Znając napięcie diody możemy obliczyć spadek napięcia na rezystorze będący różnicą napięcia zasilania i napięcia diody.

Prąd przepływający przez rezystor jest tym samym prądem, który przepływa przez diodę. Typowa wartość prądu świecenia diody mieści się w zakresie 10-20mA.

Przykład

Proponuje następujący przykład zastosowania powyższych praw - podłączyć czerwoną diodę LED do napięcia 12V tak aby nie spowodować jej uszkodzenia podczas świecenia.

Czerwona dioda LED typowo ma napięcie pracy około 1,2V , więc nie możemy podłączyć takiej diody bezpośrednio do napięcia 12V. Robimy to łącząc do diody szeregowy rezystor R.

...

Aby obliczyć rezystancję takiego rezystora musimy znać napięcie panujące na jego zaciskach i prąd przepływający przez niego. Napięcie na rezystorze obliczamy pomniejszając napięcie zasilania 12V o spadek napięcia na diodzie LED - 1,2V.

U = 12 - 1,2 = 10,8 [V]

Załóżmy, że chcemy aby dioda silnie świeciła, co wymaga prądu przewodzenia około 20mA (0,02A). Prąd diody jest jednocześnie prądem rezystora I.
Znając napięcie i prąd rezystora obliczamy jego rezystancję:

R = U / I = 10,8 / 0,02 = 540 [om]

Najbliższym co do wartości rezystancji produkowanym rezystorem (szereg E12) jest rezystor 560om.

Kolejnym parametrem do obliczenia jest moc P rezystora. Skoro zastosujemy rezystor o innej niż obliczona rezystancji zmieni się również prąd płynący przez rezystor. Zmienia się również napięcie na rezystorze, ale zmiana ta jest stosunkowo niewielka i możemy ją do naszych obliczeń pominąć. Musimy więc tak dostosować wzory, aby moc rezystora obliczyć znając jedynie napięcie i rezystancję.
P = UI, I = U / R więc:

...

Znając moc wydzielaną na rezystorze możemy dobrać moc minimum o jeden szereg wyższą. Można oczywiście dobrać rezystor o mocy wyższej np. 0,5W lub 1W ale w naszym przypadku 0,25W jest wystarczające.

W ten sposób dobraliśmy rezystor do naszego układu - 560om 0,25W. Możecie sami to sprawdzić montując taki układ. Zachęcam do własnych eksperymentów i życzę miłej zabawy z obliczeniami.

Obecna podstrona jest wersją archiwalną. Jeżeli chcesz zapoznać się z pełną, aktualną wersją ze schematami, tabelami, wykresami i fotografiami kliknij link: Rezystory - Prawo Ohma, dzielniki: napięciowy i prądowy, dobór rezystorów do diod LED