مقاومت الکتریکی چیست؟ آیا انواع مقاومت های الکتریکی و کاربرد آنها را میدانید؟

چقدر با مقاومتهای الکتریکی که یکی از مهم ترین قطعات الکترونیکی می باشد، آشنایی دارید؟ آیا می‌توانید به محض دیدن یک مقاومت نوع و کاربرد آن را تشخیص دهید؟ اگر برای شناختن انواع مختلف مقاومت ها و دانستن کاربرد آنها نیاز به کمک دارید، ما در این مقاله کامل ترین توضیحات را برای شما جمع آوری کرده و به شما کمک می کنیم تا علم و دانش خود را در مباحث الکترونیک و الکتریک گسترش دهید. پس با ما همراه باشید.

تعریف مقاومت:

موادی که در برابر جریان الکتریکی یا الکتریسیته از خود ایستادگی نشان می دهند را مقاوم گویند یا به تعبیر دیگر توانایی مداری که در برابر جریان از خود ایستادگی نشان میدهد را مقاوم می نامند.

میکا، شیشه، پلاستیک، چوب و غیره مثالی از مواد مقاوم در برابر جریان هستند. واحد اندازه گیری مقاومت اهم () است و فرمول محاسبه آن  =۱Ω بوده و از قانون اهم به دست می‌آید که می‌گوید V=I×R.

دیگر تعاریف به شرح زیر است:

*  اختلاف بالقوه ۱ولتی بین دو سر رسانا باشد و جریان عبور کننده۱ آمپر باشد، مقاومت این رسانا ۱اهم خواهد بود.

*  اگر ۱ آمپر جریان از مقاومتی عبور کند و ۱ ژول بر ثانیه انرژی(۱وات) به شکل گرما تولید شود، میزان مقاومت آن جسم ۱ اهم خواهد بود.

*  اهم  واحد کمی اندازه گیری مقاومت است که ۱ ژول انرژی به شکل گرما در هر ثانیه تولید می کند، در حالی که ۱ولت جریان در حال عبور از آن مسیر باشد.  عمل مقابل مقاومت را رسانایی گویند.

مقاومت: عضوی از مدار یا دستگاهی که برای مقدار ایستادگی مشخص در برابر جریان الکتریکی طراحی شده باشد و جریان الکتریکی عبور کننده را محدود، کنترل یا کاهش دهد مقاومت نام دارد.

نکته: توان هر مقاومت(R) به طول(I)، میزان مقاومت(P) و ناحیه برش متقاطع(a) آنها بستگی دارد و به نام قانون مقاومت شناخته می شود که با فرمول R=P(l/a) محاسبه می شود.

انواع مقاومت ها:

مقاومت ها در اندازه ها، شکل ها و ساخته شده از مواد مختلف در دسترس هستند. ما انواع مختلف مقاومت ها را یک به یک، با جزئیات و گفتن فواید و معایب هر کدام، به علاوه کاربردهای آنها را برای شما توضیح خواهیم داد تا از خواندن هر مقاله دیگری بی نیاز باشید.

دو نوع اصلی مقاومت وجود دارد:

  • مقاومت های خطی (باریک و کشیده)
  • مقاومت های غیر خطی

مقاومت های خطی:

مقاومت هایی که با ولتاژ و دمای وارد شده مقدار جریانشان تغییر میکند را مقاومت خطی می گویند. به عبارتی دیگر مقاومتی که مقدار جریان درون آن با مقدار ولتاژ وارد شده تناسب داشته باشد، مقاومت خطی شناخته می شود.

عموما ۲ نوع از مقاومت ها هستند که در دسته مقاومت های خطی قرار می گیرد:

  • مقاومت های ثابت
  • مقاومت های متغیر

مقاومت های ثابت :

همان‌طور که نامش پیداست نمی توان مقدار مقاومت آن را تغییر داد و این مقاومت ها مقدار مشخص و ثابتی دارند.

خصوصیات مقاومتهای ثابت:

این مقاومت ها معمولا ارزان قیمت بوده و ابعاد کوچکی دارند و در مدار فضای کمتری اشغال می کند. مورد اعتماد بوده و در اهم ها و قدرت های مختلف در دسترس هستند. علاوه بر آن مقاومت های ثابت به راحتی به مدار متصل شده و در برابر ولتاژ بیش از حد مقاومت می کنند. اما از سوی دیگر آن ها ثبات کمتری دارند یعنی ضریب دمای آنها بسیار بالاست و در مقایسه با بقیه مقاومت ها صدای اندکی نیز تولید می کنند

انواع مقاومت های ثابت به شرح زیر هستند:

مقاومت ترکیب کربنی

مقاومت سیم پیچی

مقاومت فیلم نازک

مقاومت فیلم ضخیم

مقاومت های ترکیب کربنی :

مقاوم های ثابت معمولی با ترکیبی از کربن یا گرافیت پودر شده و غلافی عایق یا بافت پوشاننده رزینی ساخته شده اند. نسبت ماده عایق، مقاومت واقعی را تعیین می‌کند. پودر عایق به شکل لوله ساخته شده و ۲ کلاهک فلزی در انتهای هرطرف قرار داده می شود و ۲ سیم رسانا با لحیم کاری، برای اتصال راحت تر بر روی مدار به ۲ سر مقاومت وصل میشود.

لایه پوشاننده پلاستیکی میله را می‌پوشاند و با رنگ های چاپ شده روی آن می توان میزان مقاومت را تشخیص داد. این رنگها اعداد بین ۱ تا ۲۵ مگا اهم را نشان می‌دهند و میزان قدرت آنها بین ۱/۴ وات تا ۵ وات می باشد.

مقاومت های سیم پیچی :

مقاومت های سیم پیچی از هسته عایق یا میله عایقی که دورش سیم مقاومت کننده پیچیده شده ساخته می شوند. سیم مقاومت کننده معمولاً از تنگستن، منگنین(مس،نیکل و منگنز)، نیکروم، نیکل یا نیکل با عیاری از کروم ساخته شده و در هسته عایق از چینی، بیک لایت(نوعی پلاستیک)،  کاغذ ممتاز فشرده یا مواد گِل سرامیک استفاده میشود.

سیم پیچ هایی که از سیم مقاومت کننده منگنین ساخته شده اند بسیار پرهزینه بوده و در تجهیزات و دستگاههای آزمایش کننده حساس مانند پل وتستون(Wheatstone bridge) و غیره استفاده می‌شوند. آنها در بازه قدرتی ۲ تا ۱۰۰ وات یا بیشتر در دسترس هستند. معیار قدرت این مقاومت ها از ۱ تا ۲۰۰ هزار اهم یا بیشتر است به شرطی که به طور ایمن در دمای ۳۵۰ درجه سانتی گراد به کار گرفته شوند.

ال سی دی رنگی (TFT LCD) چیست ؟
خواندن این مقاله

میزان قدرت یک مقاومت سیم پیچی قوی ۵۰۰ وات بوده و میزان مقاومت در دسترس آنها بین ۰٫۱ تا ۱۰۰کیلو اهم است.

مزایا و معایب مقاومت های سیم پیچی:

این مقاومت ها از نوع ترکیب کربنی صدای کمتری ایجاد می‌کنند و توان اجرایی آنها در شرایط اورلود خوب است. آنها قابل اعتماد و منعطف هستند و می‌توانند برای جریان DC و فرکانس صوتی نیز استفاده شوند. عیب مقاومت های سیم پیچی پرهزینه بودن و غیر قابل استفاده بودن آنها در تجهیزات با فرکانس بالاست.

کاربرد مقاومتهای سیم پیچی جایی است که حساسیت بالا، اندازه گیریهای دقیق و کنترل جریان متعادل نیاز باشد، برای مثال در یک مقاومت موازی با آمپر سنج. علاوه بر آن مقاومت های سیم پیچی معمولاً در دستگاه و تجهیزات سنجش توان بالا، دستگاههای اندازه گیری و آزمایشگاهی، صنایع و تجهیزات کنترل کاربرد دارند.

مقاومت های فیلم نازک :

تمامی مقاومت های فیلم نازک از میله سرامیکی شبکه‌ای و ماده مقاومت کننده ساخته شده اند. لایه نازکی از ماده رسانا، صفحه یا لوله عایقی که از ماده سرامیکی با کیفیت یا شیشه درست شده را پوشانده است. مقاومت فیلم نازک ۲ نوع هستند:

  • مقاومت فیلم کربنی
  • مقاومت فیلم فلزی

مقاومت فیلم کربنی: این مقاومت ها از میله یا هسته عایقی تشکیل شده که از مواد سرامیکی با کیفیت تهیه می‌شود که به آن زیرلایه می‌گویند. لایه بسیار نازکی از کربن مقاومت کننده یا فیلم روی میله را می پوشاند. این نوع از مقاومت ها استفاده متعددی در مدارهای الکترونیکی دارند، زیرا سر و صدای ناچیز داشته و بازه عملکرد گسترده و پایداری بیشتری نسبت به مقاومت های ترکیب کربنی دارند.

مقاومت فیلم فلزی:  مقاومت های فیلم فلزی در ساختار با مقاومت های فیلم کربنی مشابه هستند، اما تفاوت اصلی آنها در فیلم فلزی استفاده شده به جای فیلم کربنی است (ترکیبی از اکسید های فلزی، نیکل کروم یا ترکیبی از فلز و شیشه که فلز شفاف نام دارد و به عنوان فیلم مقاومت کننده استفاده می شود). مقاومت های فلزی بسیار نازک، ارزان قیمت و قابل اعتماد در عملکرد هستند. ضریب دمای آنها بسیار پایین بوده(±۲ppm/°c) و در جایی که صدای کم و پایداری مهم باشد به کار گرفته می‌شوند.

مقاومت های فیلم ضخیم :

روش تولید مقاومت‌های فیلم ضخیم مانند مقاومت‌های فیلم نازک است، ولی ضخامت لایه‌ یا فیلم مقاومت کننده در آنها متفاوت است و دلیل نامگذاری این نوع مقاومت ها نیز همین است. ۳ دسته بندی برای مقاومت های فیلم ضخیم وجود دارد :

  • مقاومت اکسید فلز
  • مقاومت فیلم سرمت
  • مقاومت فیوزی

مقاومت اکسید فلز: اکسید کردن فیلم ضخیمی از کلراید قلع روی میله شیشه‌ای حرارت دیده(زیرلایه)، یکی از روش های تولید مقاومت های اکسید فلزی است. مقاومتدهای اکسید فلز تنوع مقاومتی بسیاری داشته و در دمای بالا پایداری مناسبی دارند. علاوه بر این صدای آنها حین استفاده بسیار کم بوده و در ولتاژهای بالا نیز قابل استفاده هستند.

مقاومت های اکسید سرمت (مقاومت شبکه ای) :

در مقاومت های اکسید سرمت، ناحیه داخلی از مواد عایق سرامیکی تشکیل شده و فیلم یا لایه ای از کربن یا عیاری از فلز، دور مقاومت را پوشانده و در سرمت(ترکیبی از فلز و سرامیک) قرار گرفته است. این مقاومت ها در اشکال مربعی یا مستطیلی تولید می شوند و پایه ها در زیر مقاومت قرار گرفته اند تا برای استفاده در مدارهای چاپی آسان‌تر باشد. پایداری آنها در دمای بالا مناسب بوده و میزان مقاومت شان با تغییر دما عوض نمی شود.

مقاومت فیوزی: این مقاومت مشابه مقاومت های سیم پیچی است. وقتی که نرخ توان مدار از مقدار مشخصی بیشتر شود، سپس این مقاومتها فعال شده و برای مثال می شکنند یا مدار را باز می کنند. دلیل نامگذاری آنها نیز بر همین اساس است. مقاومت های فیوزی ۲ کاربرد دارند، یکی محدود کردن جریان و دیگری ایفای نقش به عنوان فیوز. موارد استفاده آنها اکثراً در تلویزیون ها، آمپلی فایر ها و دیگر مدار های گران قیمت الکترونیکی است. عموماً معیار اهمی مقاومت های فیوزی کمتر از ۱۰ اهم است.

مقاومت های متغیر :

همانطور که از نامشان پیداست این مقاومت ها می توانند متغیر باشند که این تغییر می تواند توسط درجه، دسته یا پیچ و به صورت دستی با روشی خاص انجام شود. در این نوع از مقاومت ها یک دسته کشویی که به شافتی متصل است می تواند میزان مقاومت را تغییر دهد. این مقاومت ها در گیرنده های رادیویی به عنوان مقاومت کنترل کننده موج و بلندی صدا استفاده می شوند.

دسته بندی مقاومت های متغیر به شرح زیر است :

  • پتانسیومتر
  • رئوستا
  • تریمر
پتانسیومتر :

دستگاه ترمینال ۳ گانه ای که برای کنترل سطح ولتاژ در مدار استفاده می‌شود، پتانسیومتر نام دارد. مقاومت بین ۲ ترمینال بیرونی دائمی بوده ولی ترمینال سوم با چرخاننده در ارتباط است و متغیر میباشد. میزان مقاومت را می توان با چرخاندن پیچی که به شافت کنترل وصل است تغییر داد.

پتانسیومتر ها را می توان به عنوان تقسیم کننده ولتاژ استفاده کرد و نام دیگر این نوع مقاومت ها را می توان مقاومت ترکیبی متغیر گذاشت. میزان مقاومت در دسترس آنها تا ۱۰ مگا اهم می باشد.

رئوستا :

دستگاههای ۲ یا ۳ ترمینالی که برای محدود کردن جریان طراحی شده و به صورت دستی کنترل می‌شوند را رئوستا گویند.  رئوستا را با نام های مقاومت چرخشی و مقاومت متغیر سیم‌پیچی نیز می شناسند.

برای درست کردن رئوستا سیم نیکروم مقاومت کننده را دور هسته ای سرامیکی می پیچند و در پوسته محافظ قرار می دهند. نوار فلزی دور مقاومت پیچیده شده تا بتوان از آن به عنوان یک پتانسیومتر یا رئوستا استفاده کرد.

مقاومت های سیم پیچی متغیر در بازه ۱ تا ۱۵۰ اهم در دسترس هستند و مقدار توان آنها بین ۳ تا ۲۰۰ وات است، ولی توان رئوستاهای مورد استفاده معمول بین ۵ تا ۵۰ وات است.

تفاوت ال سی دی گرافیکی با ال سی دی کاراکتری
خواندن این مقاله
تفاوت اصلی بین رئوستاها و پتانسیومتر چیست ؟

اصولاً تفاوتی بین رئوستا و پتانسیومتر وجود ندارد و هر دو مقاومت متغیر هستند. تنها تفاوت در استفاده و مدار عملیاتی آنهاست و اینکه برای چه کاربردی می خواهید از مقاومت متغیر استفاده کنید. پاسخ این است که اگر مداری را به ترمینال های عنصر مقاومت کننده متصل کنیم (یعنی پایه ای که انتهای عنصر مقاومت کننده است و پایه دیگر که به پیچ کنترل متصل است) و از آن به عنوان کنترل کننده جریان مدار استفاده کنیم این مقاومت متغیر رئوستا شناخته می شود.

از سوی دیگر اگر مانند روش بالا عمل کرده ولی از مقاومت برای کنترل ولتاژ استفاده کنیم به آن پتانسیومتر میگوییم.

تریمر :

نوع دیگری از پتانسیومتر یا مقاومت متغیر که برای عملکرد بهتر و بهینه تر استفاده می‌شود تریمر نام دارد. میزان مقاومت تریمر ها را می توان با چرخاندن پیچی که در وسط آنهاست، توسط یک پیچ گوشتی کوچک تغییر داد.

تریمرها از ترکیبات کربنی، فیلم کربن، سرمت و سیم پیچ ها ساخته شده و از بازه ۵۰ اهم تا ۵ مگا اهم موجود هستند. توان تریمرها بین۱/۳ تا ۳/۴ وات می باشد.

مقاومت های غیر خطی :

در مقاومت های غیر خطی طبق قانون اهم، جریان عبور کننده از مقاومت نباید تغییر داشته باشد، ولی با تغییر دما یا ولتاژ وارده ممکن است تغییر کند. اگر جریانی که از مقاومت عبور می کند با تغییر دمای بدنه آن تغییر کند، این نام مقاومت ها را ترمیستور می نامند و اگر جریان عبوری از مقاومت با تغییر ولتاژ وارده تغییر کرد، این مقاومت ها وریستور یا VDR(مقاومت های وابسته به ولتاژ) نام دارند.

دسته بندی مقاومت های غیر خطی به شرح زیر است :

  • ترمیستور (مقاومت گرمایی)
  • وریستور (VDR)
  • مقاومت های نوری یا سلول هادی نور LDR
  • مقاومت های SMD

ترمیستور (مقاومت گرمایی) :

ترمیستور مقاومت ۲ ترمینالی است که به گرما بسیار حساس می باشد، به عبارت دیگر نوعی مقاومت بوده که تابع دماست و با افزایش دما میزان مقاومت کم می شود و برعکس.

این بدان معنی است که ترمیستورها تابعیت دمایی منفی (NTC) دارند ولی مدل تابعیت دمای مثبت آن (PTC) نیز وجود دارد که از باریوم تیتانات نیمه هادی ساخته شده و با افزایش دما مقاومت آن هم افزایش می یابد.

وریستور (VDR - مقاومت وابسته به ولتاژ) :

این مقاومت ها برای حذف ولتاژ های بالا و ناپایدار استفاده می شوند، به عبارت دیگر مقاومتی که برای حفاظت مدار در برابر ولتاژ های مخرب استفاده می‌شود وریستور نام دارد. وقتی که ولتاژ افزایش می‌یابد( به دلیل احتراق یا خطا در مدار) و از دستگاه یا سیستم حساس عبور می‌کند، وریستور وظیفه دارد تا سطح ولتاژ را تغییر داده و به حد ایمن کاهش دهد.

مقاومت نوری، سلول هادی نور یا مقاومت وابسته به نور (LDR) :

مقاومتی که میزان مقاومتش با تغییر میزان نور تغییر می‌کند را مقاومت نوری گویند، و به عبارت دیگر به مقاومتی که با تابش نور بر سطحش نرخ مقاومتشان تغییر کند، مقاومت نوری، سلول هادی نور یا مقاومت وابسته به نور (LDR) نام دارد. مواد سازنده این مقاومت ها رسانای نوری نام دارند که معمولا کادمیوم سولفید و سولفید سرب هستند.

وقتی که به سلول هادی نور یا مقاومت نوری(LDR)نور می‌تابد، افزایشی به علت انرژی نوری در رسانا (جفت های الکترونی) ایجاد شده که مقاومت مواد نیمه هادی را کاهش می دهد (کمیت انرژی نوری تایع مواد نیمه هادی است). این بدان معنی است که مقاومت های نوری تابعیت دمایی (نوری) منفی دارند.

کاربرد و استفاده سلول های هادی نور،مقاومت نوری LDR :

این مقاومت‌ها در زنگ خطرهای سرقت، سنسور های تشخیص حریق، سنسورهای تشخیص دود، سنسورهای سنجش نور، رله های مدار کنترل که بانور فعال می‌شوند، صنعت، سیستم کنترل سنسور های نوری تبلیغات خیابانی و تجهیزات و دستگاه‌های فیلم و عکس برداری استفاده می‌شوند.

مقاومت های SMD :

مقاومت های SMD نوعی از مقاومت ها هستند که برای متصل شدن بر سطح مدار چاپی طراحی شده اند و از مقاومت های سنتی بسیار کوچکتر بوده و فضای بسیار کمی را در مدار اشغال می کنند. این مقاومت ها در مدارهای چاپی تخصصی کاربرد دارند و با دستگاه های مخصوص صنعتی لحیم کاری میشوند.

شکل آنها مستطیلی بوده و با نام چیپ های مقاومتی نیز شناخته می شوند. بدنه آنها سرامیکی بوده و دو انتهای فلزی دارند تا بتوانند به مدار متصل شوند. مقاومت در آنها به وسیله آلومینیوم اکسید یا زیرلایه سرامیکی ایجاد می‌شود که فیلم نازکی از اکسید فلز یا فیلمی فلزی روی آن مواد را می پوشاند و پوشش عایقی روی کل مقاومت قرار می‌گیرد. نرخ توان این مقاومت ها بستگی زیادی به اندازه شان دارد ولی عموماً بین۱/۲وات تا ۱/۵۰وات هستند و بازه مقاومتی آنها بین ۰٫۲ اهم تا ۱۵مگا اهم است.

کاربرد کلی مقاومت ها :

در عمل هر دو نوع مقاومت ها (یعنی ثابت و متغیر) برای مقاصد زیر استفاده می شوند:

  • برای کنترل و محدود سازی جریان
  • برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی
  • به عنوان موازی کننده در آمپرمتر ها
  • به عنوان افزاینده در ولت متر ها
  • کنترل دما
  • برای کنترل و کاهش ولتاژ
  • برای مقاصد حفاظتی مانند مقاومت های فیوزدار
  • در آزمایشگاه ها
  • در لوازم خانگی مانند بخاری های برقی، اتو، کتری و آبگرمکن های برقی
  • کاربرد گسترده در صنعت الکترونیکی

تا اینجای کار با انواع مختلف مقاومت ها و کاربرد و نوع کارکرد آنها آشنا شدیم. امیدواریم که با علم و دانش بیشتر بتوانید هر روز در زندگی خود موفق تر بوده و در کارهای خود هوشمندانه‌تر عمل کنید.

اشتراک‌گذاری

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *