ตัวต้านทาน: มันคืออะไรประเภทและแบบฝึกหัด

ตัวต้านทาน เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการควบคุมทางเดินของ กระแสไฟฟ้า ใน วงจรไฟฟ้า ผ่าน จูลเอฟเฟคซึ่งแปลง ไฟฟ้า ใน พลังงานความร้อน.

ตัวต้านทานส่วนใหญ่ทำจากวัสดุคุณภาพสูง ความต้านทานไฟฟ้าและสิ่งเหล่านี้เรียกว่า ไดอิเล็กทริก. ตัวต้านทานที่มีความต้านทานไฟฟ้าคงที่เรียกว่าตัวต้านทานโอห์มมิก

ดูเพิ่มเติม: Resonance: ทำความเข้าใจว่าถ้วยจะแตกได้อย่างไรเมื่อได้ยินเสียงกรีดร้อง

ตัวต้านทานคืออะไร?

เป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ ต่อต้าน ที่ทางเดินของ เชื่อมต่อไฟฟ้า. เมื่อเราใส่ตัวต้านทานเข้าไปในวงจรไฟฟ้า a ความเข้มของกระแสไฟฟ้าลดลงยิ่งกว่านั้นการมีอยู่ของมันตามเส้นลวดนั้นก่อให้เกิด การลดลงหรือลดลงของ ศักย์ไฟฟ้า.

ตัวต้านทานบางตัวสามารถเก็บ แนวต้านไฟฟ้าค่าคงที่แม้จะผ่านช่วงแรงดันไฟฟ้ากว้างๆ ก็ยังเป็นที่รู้จักกันในนาม ตัวต้านทานโอห์มมิก.

ตัวต้านทานแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อนในรูปของความร้อน

กฎข้อที่ 1 ของโอห์ม

ตามคห.1 กฎของโอห์ม, แ เหตุผล ระหว่าง ศักยภาพไฟฟ้า และ เชื่อมต่อไฟฟ้า ที่อยู่ในตัวต้านทานโอห์มมิกคือ เคยค่าคงที่ ในตัวต้านทานโอห์มมิก กระแสไฟฟ้าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ และ แปรผกผันกับความต้านทานไฟฟ้า ดังแสดงในรูปนี้ ซึ่งได้นำสูตรของกฎข้อที่ 1 จากโอห์ม:

R – ความต้านทานไฟฟ้า (Ω)

ยู – ความต่างศักย์ไฟฟ้า (V)

ผม – กระแสไฟฟ้า (A)

คุณ ตัวต้านทานจริง พวกมันไม่ใช่โอห์มมิกสำหรับการวัดแรงดันหรือกระแสใดๆ อย่างไรก็ตาม พวกมันมีความต้านทานไฟฟ้าคงที่สำหรับช่วงกว้างของการวัดเหล่านี้ ดังแสดงในกราฟ:

ในระบอบการปกครองของแรงดันและกระแสไฟฟ้าระดับกลาง ตัวต้านทานด้านบนเป็นโอห์มมิก

กฎข้อที่ 2 ของโอห์ม

ความสามารถของตัวต้านทานในการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้านั้นสัมพันธ์กับพวกมัน ความต้านทาน ในทางกลับกันก็ขึ้นอยู่กับปัจจัยทางเรขาคณิตเช่น ความยาว และ พื้นที่ข้าม ของตัวต้านทานและปริมาณเฉพาะของวัสดุแต่ละชนิดที่เรียกว่า ความต้านทาน.

กล่าวอีกนัยหนึ่ง โมดูลัสความต้านทานของตัวต้านทานโอห์มมิกไม่ได้ขึ้นอยู่กับศักย์ไฟฟ้าที่ใช้กับขั้ว แต่ขึ้นอยู่กับรูปร่างและวัสดุที่ใช้ในการผลิต เข้าใจหัวข้อได้ดีขึ้นโดยเข้าถึงข้อความของเรา: กฎข้อที่ 2 ของโอห์ม.

ความต้านทานขึ้นอยู่กับพื้นที่ ความยาว และความต้านทาน

สูตรที่เราใช้สำหรับ คำนวณความต้านทานไฟฟ้าตามฟังก์ชันของพารามิเตอร์ทางเรขาคณิต เช่น พื้นที่หน้าตัดและความยาวของตัวต้านทาน ซึ่งเรียกว่ากฎของโอห์มที่ 2 คือ:

R – ความต้านทาน (Ω)

ρ – ความต้านทาน (Ω.m)

หลี่ – ความยาว (ม.)

THE – พื้นที่หน้าตัด (ตร.ม.)

ความต้านทาน

ความต้านทาน (ρ) เป็นปริมาณทางกายภาพที่ ขึ้นอยู่กับปัจจัยทางจุลทรรศน์และสัมพันธ์กับวัสดุแต่ละประเภท. ความต้านทานของวัสดุ ตัวนำเช่นเดียวกับเงินหรือทองแดง มีค่าต่ำมากเนื่องจากมีความต้านทานเพียงเล็กน้อยต่อทางเดินของกระแสไฟฟ้า วัสดุอื่นๆ เช่น ยาง แก้ว และพลาสติก มีความต้านทานสูงมาก

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

ประเภทของตัวต้านทาน

พวกมันอาจแตกต่างกันไปตามวัสดุที่ผลิต นอกจากนี้ยังมีตัวต้านทานที่เปลี่ยนความต้านทานเมื่ออยู่ภายใต้สารภายนอกที่แตกต่างกัน

บางชนิดไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและเรียกว่า known เทอร์โมรีซิสเตอร์ นอกจากนั้น ยังมีสิ่งที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความส่องสว่างที่เรียกว่า ตัวต้านทานแสง นอกจากนี้ยังมีตัวต้านทานที่เปลี่ยนความต้านทานเมื่ออยู่ภายใต้สนามแม่เหล็ก พวกมันคือ ตัวต้านทานแม่เหล็ก

รหัสสีของตัวต้านทาน

รหัสนี้ใช้สำหรับ เป็นตัวแทนทางสายตา ความต้านทานไฟฟ้าของตัวต้านทาน ดังแสดงในรูป:

K – 10³

เอ็ม – 10⁶

ตามรหัสสี สองก่อนแทร็ค ระบุ สองตัวเลขชื่อย่อ ของการต่อต้านในขณะที่ ที่สามพิสัย บ่งบอกถึง หลายรายการ (1, 10, 1000) ที่เราควร คูณ โดยสองหลักแรก THE ล่าสุดพิสัย บ่งบอกถึง ความบริสุทธิ์ หรือระดับของ ความอดทน เป็นเปอร์เซ็นต์ที่การวัดความต้านทานอาจเบี่ยงเบนไปจากค่าทางทฤษฎีที่กำหนดให้กับตัวต้านทานนั้น

อ่านยัง:ความเร็วของกระแสไฟฟ้าคืออะไร?

สมาคมตัวต้านทาน

มันเกี่ยวกับวิธีการ วิธีการเชื่อมต่อตัวต้านทานซึ่งกันและกัน each ภายในวงจรไฟฟ้า การเชื่อมโยงมีสามประเภท: การเชื่อมโยงแบบอนุกรม การเชื่อมโยงแบบขนาน และ สมาคมผสมซึ่งมีตัวต้านทานต่อทั้งแบบอนุกรมและแบบขนาน

สมาคมซีเรียล

ในนั้นตัวต้านทานเชื่อมต่ออยู่ ตามลำดับ. ในการกำหนดค่านี้ เชื่อมต่อไฟฟ้า ทนทุกข์ทรมาน ลดความเข้มลงอย่างไรก็ตาม กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานแต่ละตัวมีค่าเท่ากัน ด้านล่าง เราแสดงสูตรที่ใช้คำนวณความต้านทานที่เท่ากันของความสัมพันธ์แบบอนุกรม:

ความสัมพันธ์แบบคู่ขนาน

เมื่อเชื่อมต่อแบบขนาน ตัวต้านทานจะเป็น มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน. นอกจากนี้ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านแต่ละกระแสไฟฟ้าจะแปรผันตามความต้านทาน ในสมาคมประเภทนี้ แนวต้านเทียบเท่าซึ่งคำนวณโดยสูตรถัดไป จะน้อยกว่าแนวต้านที่น้อยที่สุดเสมอ

อ่านยัง: ความเป็นฉนวนคืออะไรและมีความสัมพันธ์กับรังสีอย่างไร?

เมื่อมีตัวต้านทานเพียงสองตัวที่เชื่อมโยงขนานกัน จะสามารถคำนวณความต้านทานที่เท่ากันโดยใช้สูตรนี้:

หากคุณต้องการเจาะลึกความสัมพันธ์ของตัวต้านทาน โปรดอ่านข้อความของเรา: สมาคมตัวต้านทาน.

แบบฝึกหัดตัวต้านทาน

คำถามที่ 1) (UFPA) ในแม่น้ำอเมซอน ชาวประมงที่ไม่มีประสบการณ์พยายามจับพอร์คจับหัวปลาด้วยมือข้างหนึ่งและอีกข้างจับหาง เหตุใดปลาไฟฟ้าที่สามารถสร้างได้ระหว่างหัวกับหางจึงมีความต่างศักย์สูงถึง 1500 โวลต์ สำหรับความต่างศักย์นี้ ความต้านทานไฟฟ้าของร่างกายมนุษย์ ซึ่งวัดจากมือทั้งสองข้าง จะอยู่ที่ประมาณ 1,000 Ω โดยทั่วไป 500 mA ของกระแสตรงที่ไหลผ่านหน้าอกของบุคคลนั้นเพียงพอที่จะทำให้เกิดภาวะหัวใจห้องล่างเต้นผิดปกติและเสียชีวิตจากภาวะหัวใจหยุดเต้น โดยใช้ค่าที่กล่าวถึง เราคำนวณว่ากระแสที่ไหลผ่านอกของชาวประมง สัมพันธ์กับกระแสที่เพียงพอที่จะทำให้เกิดภาวะมีกระเป๋าหน้าท้องคือ:

ก) หนึ่งในสาม

ข) ครึ่งหนึ่ง

ค) เท่ากับ

ง) สองเท่า

จ) ทริปเปิ้ล

คำติชม: จดหมาย e

ความละเอียด:

ตามกฎข้อที่หนึ่งของโอห์ม เราจะคำนวณกระแสไฟฟ้า หมายเหตุ:

ดังนั้นเราจึงพบว่ากระแสไฟฟ้ามีความเข้ม 1500 mA ซึ่งมากกว่ากระแส 500 mA ถึงสามเท่า ดังนั้นทางเลือกที่ถูกต้องคือตัวอักษร e

คำถามที่ 2) (ศัตรู PPL) ไฟฟ้าช็อตเป็นความรู้สึกที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกาย ผลที่ตามมาจากความตกใจง่าย ๆ จนถึงความตาย การไหลเวียนของประจุไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความต้านทานของวัสดุ สำหรับร่างกายมนุษย์ ความต้านทานนี้มีตั้งแต่ 1,000 Ω เมื่อผิวหนังเปียก ถึง 100,000 Ω เมื่อผิวหนังแห้ง คนเท้าเปล่าล้างบ้านด้วยน้ำ ทำให้เท้าเปียกและบังเอิญเหยียบลวดเปล่า โดยบังเอิญ ไฟฟ้าตกที่แรงดันไฟฟ้า 120 V

กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านร่างกายมีความเข้มสูงสุดเท่าใด

ก) 1.2 mA

ข) 120 mA

ค) 8.3 mA

ง) 833 A

จ) 120 kA

คำติชม: ตัวอักษร B

ความละเอียด:

ในการแก้แบบฝึกหัด เราจะใช้กฎข้อที่หนึ่งของโอห์ม ดังที่เราทำในแบบฝึกหัดที่แล้ว เพื่อค้นหาความเข้มของกระแสไฟฟ้า:

ในการคำนวณ เราได้แบ่งระหว่างแรงดันไฟฟ้ากับความต้านทานไฟฟ้า ในที่สุด เราก็เขียนค่าที่ได้รับตามกฎของ สัญกรณ์วิทยาศาสตร์ และยังเป็นไปตาม คำนำหน้า ของ SI. โดยการทำเช่นนี้เราพบว่าทางเลือกที่ถูกต้องคือตัวอักษร b

คำถามที่ 3) (EEar) โดยรู้ว่าความต่างศักย์ระหว่างก้อนเมฆกับโลก ที่จะเกิดสายฟ้าฟาดจะอยู่ที่ประมาณ 3.10⁸ V และกระแสไฟฟ้าที่ผลิตในกรณีนี้มีค่าประมาณ 1.10⁵ A ความต้านทานอากาศเฉลี่ยเป็นโอห์ม (Ω) คืออะไร?

ก) 1,000

ข) 2000

ค) 3,000

ง) 4,000

คำติชม: ตัวอักษร C

ความละเอียด:

การใช้สูตรของกฎของโอห์มข้อแรก สามารถรับค่าความต้านทานไฟฟ้าได้โดยการหารแรงดันไฟฟ้าด้วยกระแสไฟฟ้า:

การคำนวณระบุว่าทางเลือกที่ถูกต้องคือตัวอักษร c

โดย Rafael Hellerbrock
ครูฟิสิกส์