Данная статья будет посвящена тем элементам, без которых невозможно создать ни одно электронное устройство. Да, речь пойдет о резисторах, благодаря которым, мы можем контролировать протекающий ток.
Для чего нужны резисторы?
Проще говоря, роль резистора заключается в ограничении тока, протекающего в цепи с неизменным напряжением. Наиболее часто используемые резисторы представляют собой слегка вогнутые «цилиндры», из которых в осевом направлении выступают два контакта. На принципиальных схемах резисторы представлены в виде прямоугольников с двумя выводами.
Чем больше сопротивление резистора, тем меньше тока может протекать. Как это следует понимать? Чем выше напряжение, тем быстрее в цепи течет ток. Однако сопротивление в цепи имеет большое влияние на протекающий ток. Чем он больше, тем меньше тока может протекать. Из этого уже можно сделать интересный вывод: если мы хотим, чтобы в цепи протекало больше тока, мы можем уменьшить сопротивление или увеличить напряжение. Но мы еще вернемся к этому.
Как работает резистор?
У многих начинающих электроников возникает довольно большая проблема с пониманием сути резисторов. Вероятно, это происходит из-за того, что они не понимают саму работу этого элемента. Если вы спросите кого-нибудь, что делает светодиод, вы услышите в ответ, что он горит. Что делает двигатель? Вращается. Что делает резистор? Ограничивает ток…
Замечательно, что резистор ограничивает ток, но это не совсем понятно. Лучший ответ на вопрос «Что делает резистор?» скорее было бы «нагревается». Резистор не обладает магической способностью уменьшать ток, протекающий в цепи — он должен что-то делать с избыточной энергией. На практике, он преобразует электрическую энергию в тепловую.
| Роль резистора состоит только в том, чтобы забирать мощность и преобразовывать ее в тепло! |
В разных ситуациях резистор должен потреблять большее, а иногда и меньшее количество энергии, поэтому резисторы имеют разные размеры корпусов, а также разные мощности для потребления этой лишней энергии.
Параметры резистора
Резисторы описываются двумя параметрами: сопротивлением и рассеиваемой мощностью. Сейчас для нас будет важен только первый параметр. Сопротивление обычно указывается в кодированной форме: полосами разного цвета или напечатанным на них кодом. Также, производители пишут допуск на резисторы — стандартный 5%, но иногда бывает и 1%. Это означает, что производитель гарантирует, что сопротивление данного резистора составляет, например, 1 кОм +/- 5%. Значит, сопротивление резистора может быть 950-1050 Ом.
| Резисторы, как и другие электронные компоненты, продаются с предопределенными значениями. Вы не сможете купить резистор любого сопротивления. |
Допустимая потеря мощности выражается в ваттах [Вт]. Эта мощность электрического тока, которая может рассеиваться внутри данного резистора, не повреждая его. Чем выше мощность, тем больше размер резистора, а значит, и цена.
| Максимальная мощность потерь должна быть больше той, которая действительно будет высвобождена. |
Полосы на резисторах
Чтобы понимать параметры, закодированные с помощью цветных полос на резисторе, мы должны использовать соответствующую таблицу.
Как это использовать на практике? Взять, к примеру, один из имеющихся у вас резисторов и сравнить его с приведенной таблицей.
Цвета полосок: коричневый, черный, оранжевый, золотой. Смотрим на таблицу и читаем информацию. Коричневая полоса в первой позиции означает значение 1, черная полоса во второй позиции — 0, оранжевая полоса в четвертой позиции — × 1 кОм, а золотая полоса в конце — 5%. Итак, что значит 10 × 1 кОм 5%? 10 мы умножаем на заданное значение, так что мы получаем 10 кОм. Ответ: тестируемый резистор 10 кОм , погрешность 5%.
Пришло время для другого примера: берем следующий резистор:
Читаем цвета: золотой, коричневый, черный,коричневый. Итак, мы проверяем значения одно за другим. Золотой первый в очереди — смотрим в таблице значения — ничего…
Отсутствуют значения в таблице? Ошибка производителя? Это определенно ошибка, но наша. Держим резистор наоборот. Это частая ошибка новичков.
Разворачиваем резистор на 180 градусов и пробуем еще раз:
Опять смотрим значения в таблице: коричневый, черный, коричневый, золотой. Получаем::
10 × 10 Ом 5%, наш резистор 100 Ом , допуск 5%.
Как измерить сопротивление резистора мультиметром
Пришло время измерить сопротивление резистора мультиметром. Установите ручку мультиметра в соответствующий диапазон (показано на картинке ниже) и проверьте, какие значения будет показывать мультиметр для обоих резисторов. Согните ножки резистора так, чтобы они соприкоснулись с щупами, или положите резистор на стол и прижмите ножки резистора щупами (если ваш стол не проводит электричество, измерение будет правильным).
| При измерении сопротивления, прикосновение пальцами к выводам резистора может привести к ошибке измерения. |
Ниже показано измерение резистора 10 кОм, поэтому сопротивление измеряется в диапазоне 20 кОм. При измерении сопротивления нет такого понятия, как полярность, поэтому нет никакой разницы, к каким контактам мы прикосаемся щупами:
 |
 |
Значение на дисплее мультиметра составляет 9,56 кОм, поэтому резистор, как вы можете видеть, находится в пределах допусков установленных производителем. Теперь выполните такое же измерение для резистора 100 Ом. Поставьте переключатель мультиметра — до 200 Ом.
Подключение резисторов
Резисторы — это элементы, которые имеют два вывода (две ножки), и направление протекания тока для них не имеет разницы, их можно комбинировать друг с другом как нам захочется. Чаще всего резисторы подключают параллельно или последовательно. Благодаря этому можно получить, например, резистор с тем номиналом, которого у нас нет под рукой. Так что этот навык очень пригодится вам на практике!
Последовательное соединение резисторов
При последовательном соединении, мы подключаем один резистор к другому только одной ножкой. Этот тип подключения показан на схеме ниже. У нас есть два резистора: R1 и R2, которые подключены последовательно.
Когда резисторы подключаются последовательно, их сопротивления складываются. Поэтому стоит помнить, что энное количество резисторов даст нам «новый резистор», значение сопротивления которого будет больше, чем сопротивление самого большого из используемых сопротивлений.
Например, возьмем два резистора: R1 = 330 Ом и R2 = 1 кОм . Подсчитаем, каким будет их результирующее значение при последовательном соединении. Для начала переводим единицы — 1 кОм = 1000 Ом, поэтому складываем значения в омах:
R = 330 Ом + 1000 Ом = 1330 Ом = 1,33 кОм
Подключив два резистора, мы должны получить соединение с эквивалентным сопротивлением, равным 1,33 кОм. Проверим это на практике чуть позже.
| Обратите внимание на единицы, введенные в формулу — вы можете прибавить килоомы только к килоомам, и в результате вы также получите килоомы. Если вы хотите подключать, например, омы с килоомами, единицы должны быть правильно переведены — иначе результат будет неверным. |
Параллельное соединение резисторов
При параллельном соединении резисторов соединяем обе ножки элементов между собой, как показано на картинке ниже. Два резистора, R1 и R2 подключены параллельно.
В этом случае сопротивления не складываются, и формула немного сложнее. Стоит знать, что при таком подключении мы получим сопротивление ниже, чем сопротивление самого маленького из используемых резисторов.
Для примера возьмем используемые ранее резисторы: R1 = 330 Ом и R2 = 1 кОм. Посчитаем, какое будет значение сопротивления при параллельном подключении. Начнем с уменьшения значения до той же единицы — на этот раз давайте преобразуем 330 Ом в 0,33 кОм.
| Нет никакой разницы, в какие единицы мы приведем значения резисторов , главное, чтобы эти значения были либо в омах, либо в килоомах). |
R = (0,33 кОм * 1 кОм) / (0,33 кОм + 1 кОм) = 0,33 кОм / 1,33 кОм = ~ 0,25 кОм
Как видите, расчеты показывают, что, подключив резисторы 330 Ом и 1 кОм параллельно, мы получим значение ниже, чем наименьший из используемых резисторов (0,25 кОм <0,33 кОм).
Подключение резисторов
Пришло время теоретические знания применить на практике. Для этого, помимо резисторов, мы будем использовать макетную плату, позволяющую тестировать электронные схемы без применения пайки. Внутри макетной платы есть пластины, позволяющие соединять вставленные в нее электронные элементы.
| Если оторвать двусторонний скотч от нижней части макетной платы, то вы увидите как она устроена. Мы сделали это за вас, можете просто посмотреть на картинку ниже. |
Схема внутренних соединений макетной платы очень проста. По всей длине платы расположены линии (металлические пластины), которые обычно используются для распределения питания (отмечены плюсом и минусом). Посередине платы расположены две колонки из металлических пластин, каждая вмещает в себя до 5-элементных ножек. Все ножки, воткнутые в одну пластину, будут соединены между собой.
Оранжевые линии на рисунке обозначают подключение. Если через какие-либо точки нет такой линии, это означает, что точки изолированы друг от друга.
Последовательное соединение на макетной плате
Теперь подключим последовательно два резистора ( 330 Ом и 1 кОм ). Пример такой схемы показан ниже. Вам не обязательно вставлять элементы в одни и те же отверстия, просто посмотрите на приведенную выше схему контактной пластины.
Другие подключения резисторов (с использованием других отверстий) показаны ниже:
 |
 |
| Для лучшей читаемости фотографий мы укоротили ножки резисторов. Вы можете сделать то же самое, а можете и не делать, и просто использовать элементы с длинными ножками — только будьте осторожны, выступающие ножки не должны касаться друг друга, потому что при более сложных макетах это приведет к ошибкам или даже к повреждению элементов. |
После подключения резисторов на макетной плате, приложите щупы мультиметра к крайним ножкам резисторов и измерьте их сопротивление. Конечно, мы не забываем установить переключатель мультиметра в режим измерения сопротивления и выбрать соответствующий диапазон (разумным выбором здесь будет 2000 или 20 кОм). В данном случае мультиметр показал 1,32 кОм, так что это значение соответствует нашим расчетам.
Параллельное соединение на макетной плате
Пришло время подключить те же резисторы, но уже параллельно. Пример подключения показан ниже. Как видите, на этот раз измерение даже не отличается от значения, полученного ранее из расчетов.
 |
 |
Неважно, что при измерении этого соединения щупы мультиметра касаются ножек только одного резистора. Благодаря пластинам на макетной плате, ток, в любом случае, протекает через всю цепь.
Вывод
Даже если вы еще не до конца поняли, как работают резисторы, то ничего страшного, в следующей статье, мы будем использовать резисторы для ограничения тока, протекающего в цепи, и тогда вы точно все поймете. В случае возникновения проблем, не стесняйтесь спрашивать нас в комментариях. Также будем рады, если вы поделитесь с нами результатами своих экспериментов и напишите нам про это!
С Уважением, МониторБанк