Pengenalan Resistor Dan Persoalan Arusnya

Dalam postingan ini kita akan mempelajari komponen paling dasar dalam elektronik , resistor dan interaksi dengan perbedaan tegangan dan arus listrik yang melewatinya.Anda akan mencar ilmu bagaimana menganalisis jaringan resistor sederhana dengan memakai aturan nodal analisis. Artikel ini juga menampilkan bagaimana resistor khusus sanggup digunakan selaku cahaya dan sensor suhu.

Bayangkan listrik

Sebagai pemula , penting untuk sanggup membayangkan pedoman listrik. Bahkan jikalau Anda sudah diberitahu banyak dan banyak kali bagaimana listrik berisikan elektron bepergian melintasi konduktor , masih sungguh sukar untuk secara terang membayangkan pedoman listrik dan bagaimana hal itu dipengaruhi oleh Volt dan Resistor. Ini yakni mengapa saya merekomendasikan ini analogi sederhana dengan tata cara hidrolik ( gambar 1 ) , yang siapa saja dengan gampang bisa membayangkan dan mengerti , tanpa menawan keluar dinamika fluida persamaan rumit.

Angka 1

Perhatikan bagaimana pedoman listrik seumpama pedoman air dari titik energi berpeluang tinggi (tegangan tinggi) ke titik energi berpeluang yang rendah (tegangan rendah). Dalam air analogi sederhana daripada arus listrik , Perbedaan tegangan daripada perbedaan antara dua kepala penampungan air , dan hasilnya katup melawan pedoman air daripada resistor menangkal pedoman arus.

Dari analogi ini Anda sanggup menyimpulkan beberapa aturan yang mesti dikenang selama semua pekerjaan elektronik Anda:

• Arus listrik lewat cabang tunggal konstan pada setiap titik (persis mirip Anda tidak sanggup memiliki tarif pedoman yang berlawanan dalam pipa yang serupa , apa yang keluar dari pipa mesti sama apa yang masuk)

• Ada tidak akan ada pedoman arus antara dua poin jikalau ada perbedaan berpeluang antara mereka. Dengan kata lain , untuk pedoman arus ada , mesti ada perbedaan tegangan antara dua titik.

• Jumlah air di waduk sanggup daripada muatan listrik yang disimpan dalam baterai. Ketika tingkat air di dua tangki menjadi sama , tidak ada pedoman air lebih , dan relatif , baterai kosong dan tidak sanggup menampilkan lagi sewaktu sewaktu dua elektroda memiliki tegangan yang sama.

• Arus listrik dalam suatu konduktor akan meningkat dengan penurunan resistensi , persis mirip laju pedoman air akan meningkat dengan menurunnya resistensi dari katup.

Aku bisa menulis pemotongan lebih banyak didasarkan pada analogi sederhana , namun kita bisa merangkum aturan-aturan dalam persamaan yang paling fundamental elektronik: hukum Ohm  , bahwa Anda akan mencar ilmu dalam sisa postingan ini.

Resistor

Angka 2

Resistor sanggup didefinisikan oleh tujuan utama itu , sebuah perangkat untuk mengontrol atau menangkal pedoman arus  , maka kita sanggup menyampaikan bahwa parameter utama resistor yakni resistensi itu , yang diukur di kawasan Ohm (Ω). Tidak pernah kurang , pertimbangan lain konsep sewaktu melakukan pekerjaan dengan resistor yakni yang daya pengenal  , diukur dalam watt (W) , yang ialah jumlah daya resistor sanggup menghilang tanpa aben keluar.

Hal ini juga penting untuk dicatat bahwa resistor tidak cuma digunakan untuk menangkal arus , mereka juga sanggup digunakan selaku pembagi tegangan untuk menciptakan tegangan sungguh sempurna dari tegangan lebih besar. Beberapa sensor didasarkan pada resistensi yang beragam tergantung pada stres ringan , suhu atau geser , mirip LDRs (resistor bergantung cahaya) , termistor (suhu resistor tergantung) atau pengukur regangan. Untuk pemberitahuan lebih lanjut dan gambar , lihat resistor khusus di final artikel.

Hukum Ohm

Angka 3

Legenda ( gambar 3 ): R : Resistance (ohms) , V : Tegangan (Volt) dan  I : Arus (Amps).

Sudah terang bahwa ketiga persamaan di sebelah kiri yakni kombinasi yang berlawanan dari aturan Ohm , namun tiga dari mereka mesti sungguh terang dalam fikiran Anda untuk melanjutkan ke sirkuit lebih rumit. Anda mesti sanggup mengerti dan membayangkan makna dari persamaan ( 2 ) misalnya , yang menyiratkan bahwa peningkatan tegangan dengan resistansi konstan akan memunculkan peningkatan arus.Namun , itu tidak akan logis benar untuk menyampaikan bahwa peningkatan sewaktu ini akan memunculkan peningkatan tegangan jikalau resistensi yakni konstan (meskipun ini yakni matematis benar) alasannya yakni tegangan , perbedaan berpeluang , yang mau bikin pedoman arus , bukan sebaliknya (lihat analogi dari dua tangki air). Juga , persamaan ( 3 ) sanggup digunakan untuk menyimpulkan nilai resistensi terhadap digunakan untuk menangkal pedoman arus ke nilai tertentu menurut perbedaan tegangan konstan dikenal. Mereka cuma pola yang menampilkan betapa pentingnya aturan ini. Anda akan mencar ilmu bagaimana menggunakannya sepanjang sisa artikel. Bahkan yang paling mutakhir elektronik simulasi software memakai persamaan ini , bareng dengan beberapa persamaan lain untuk memecahkan dan mensimulasikan sirkuit yang paling rumit.

Resistor seri dan paralel

Angka 4.A

Memahami apa imbas dari menghubungkan resistor di seri atau paralel sungguh penting dan akan menolong Anda untuk menganalisa dan mempersempit sirkuit elektronik , yang memakai kekerabatan matematika sederhana untuk resistor seri dan paralel:

• Dalam rangkaian pola ( Gambar 4.A ) , R ₁ dan R ₂ dihubungkan secara paralel , satu resistor R ₃ dapat menampilkan fungsi yang serupa persis dari dua resistor R ₁ dan R ₂  , sesuai dengan hukum 4.A angka .

• Yang , dalam persoalan cuma dua resistor paralel , sanggup ditulis sebagai:

• Tidak cuma kekerabatan ini sanggup digunakan untuk mempersempit sirkuit yang rumit , namun juga sanggup digunakan untuk bikin resistor nilai yang tidak Anda miliki.
•  Perhatikan juga bahwa nilai R ₃ akan senantiasa lebih kecil dari dua resistor setara lainnya. Yang kecerdikan , alasannya yakni menyertakan resistor lebih secara paralel menawarkan jalur komplemen untuk arus listrik , menghemat ketahanan keseluruhan sirkuit.
• Resistor Series juga sanggup dikelompokkan bantu-membantu dan digantikan oleh satu resistor , yang nilainya akan sama dengan penjumlahan dari kedua resistor permulaan , yang lagi sungguh logis , alasannya yakni fakta bahwa konfigurasi perlawanan akan menampilkan perlawanan komplemen untuk pedoman arus. Oleh alasannya yakni itu resistor setara R ₃  dapat sungguh sederhana dijumlah dengan kekerabatan ( gambar 4.b ):

Angka 4.b

• Akhirnya , hati-hati dari perangkap ini sungguh biasa di kelompok pemula , yang ditunjukkan pada gambar 4.c . Ini mesti sungguh terang bahwa untuk dua resistor dianggap selaku resistor seri , mereka mesti membuatkan sewaktu yang serupa , mirip yang Anda akan menyaksikan di seluruh tutorial.
  

  Angka 4.c

Resistor yang digunakan untuk menangkal arus

Angka 5.A

Peran paling dasar dari resistor yang menangkal arus , yang berisikan sempurna mengontrol jumlah arus listrik yang mau mengalir lewat perangkat atau konduktor. Untuk mengerti bagaimana menangkal arus kerja resistor , mari kita pertama kali mempelajari sketsa sederhana ( Gambar 5A) , di mana lampu terhubung pribadi ke baterai 9V. Sebuah lampu , mirip perangkat lain yang menyantap listrik untuk mengakhiri kiprah tertentu (seperti menampilkan cahaya dalam pola ini) memiliki resistansi internal , yang menegaskan seberapa banyak sewaktu akan mengkonsumsi.

Jadi , mulai kini , setiap perangkat resistif sanggup diganti oleh perlawanan utamanya dalam elektronik sketsa (Anda juga sanggup menyaksikan di 5B angka - yang setara dengan baterai 9V dan lampu - simbol resistor dalam sketsa , dan bagaimana hal itu terhubung ke sumber listrik Positif dan Negatif).

Angka 5B

Sekarang jikalau lampu tersebut akan dianggap resistor , kita kemudian sanggup memakai aturan Ohm untuk mengkalkulasikan arus yang lewat itu. Hukum Ohm menyatakan bahwa arus yang lewat resistor yakni sama dengan perbedaan tegangan di atasnya dibagi dengan persoalan dari resistor tersebut.

Ini matematis ditulis sebagai:              , atau lebih tepatnya sebagai:      

Dimana ( V ₁ - V ₂ ) perbedaan tegangan pada resistor dan ( R ) yakni nilai dari resistor.

Angka 5.C

Sekarang perhatikan 5.C angka  , di mana resistor yang menangkal arus sudah ditambahkan. Resistensi ini akan menangkal arus pergi ke lampu , cuma selaku itu namanya. Anda sanggup mengontrol , hingga batas yang sungguh sempurna , jumlah arus yang mengalir lewat lampu cukup dengan menegaskan nilai yang sempurna untuk resistor R ₁ . Sebuah resistor yang besar akan sungguh menghemat arus sementara resistor kecil akan memungkinkan lebih banyak arus (persis mirip dalam analogi hidrolik kami , di mana katup daripada resistor).

Matematis mengatakan , ini sanggup ditulis sebagai:      

Hal ini kemudian terang bahwa nilai arus akan menyusut jikalau nilai resistor R ₁ meningkat. Namun penting untuk dicatat bahwa hal ini tiba dengan ongkos , yang ialah kalor yang dibuang ke resistor yang menangkal arus , dan Anda mesti menegaskan resistor power rating yang cocok , mirip yang Anda akan menyaksikan di seluruh tutorial.

Resistor digunakan selaku pembagi tegangan

Angka 6.A

Seperti namanya , resistor juga sanggup digunakan selaku pembagi tegangan , dengan kata lain mereka sanggup digunakan untuk menciptakan tegangan apapun dari tegangan lebih besar permulaan dengan membaginya. Hubungan matematika untuk konfigurasi ini resistor ditunjukkan pada gambar 6.A (bahwa Anda dengan gampang bisa menunjukan dengan menggunakan metode analisis nodal ) adalah:

Persamaan 6.A

   Dalam persoalan kedua resistor memiliki nilai yang serupa ( R ₁ = R ₂ = R ) , persamaan sanggup ditulis sebagai:

Angka 6.B

Kasus khusus biasa dari konfigurasi resistor , yakni sewaktu resistor yang lebih rendah terhubung ke ground (0V) mirip yang ditunjukkan pada gambar 6.B .Mengganti Vb oleh 0 di 6.A persamaan  , kita mendapatkan:

Persamaan 6.B

Yang ialah persamaan pembagi tegangan yang paling umum. Anda bisa membayangkan lebih banyak persoalan khusus untuk konfigurasi ini resistor , dan Anda akan menerima mereka selaku Anda melakukan pekerjaan dengan cara Anda ke dalam bidang elektronik.

Nodal analisis

Sekarang bahwa Anda mulai bermasalah dengan sketsa elektronik , penting untuk sanggup menganalisis mereka dan mengkalkulasikan setiap tegangan yang dikehendaki , arus atau hambatan. Ada banyak cara untuk mempelajari suatu sirkuit elektronik , salah satu metode yang paling biasa adalah analisis nodal  , di mana Anda cuma menerapkan seperangkat aturan pada rangkaian dari banyak sekali ukuran dan mengkalkulasikan langkah demi langkah semua variabel yang dibutuhkan.

Definisi node Sebuah node yakni setiap titik dalam rangkaian ( gambar 7.A ). Poin yang terhubung satu sama lain dengan kabel , tanpa komponen lain antara mereka dianggap selaku simpul tunggal. Oleh alasannya yakni itu , jumlah tak terbatas titik dalam kawat dianggap selaku cuma satu node. Semua poin yang dikelompokkan selaku node tunggal memiliki tegangan yang sama.

Angka 7.A

Angka 7.b

Definisi cabang Cabang yakni satu set 1 atau lebih komponen yang terhubung secara seri , dan semua komponen yang terhubung secara seri dalam rantai yang serupa dianggap selaku 1 cabang ( Gambar 7.b ). Arus yang mengalir di sepanjang cabang yakni sama di semua titik.

Angka 7.c

Aplikasi

Semua tegangan node relatif terhadap simpul tumpuan tetap , lazimnya koneksi tanah yang simbol yakni ( ) dan yang tegangan senantiasa sama 0 Volt. Saat ini senantiasa mengalir dari node ke node lain tegangan rendah.

Tegangan simpul sanggup diputuskan dari tegangan dari node terdekat , dengan memakai hubungan:

V ₁ - V ₂ = I ₁ x R ₁   , dan menata ulang kita mendapatkan:  V ₂ = V ₁ - (I ₁ x R ₁ )  , di mana V ₂ adalah tegangan dari node yang mau diputuskan , V ₁ adalah tegangan node tumpuan yang dipahami , saya ₁ adalah arus yang mengalir dari node 1 ke node 2 dan R ₁ adalah setara perlawanan antara dua node.

Demikian pula , dan masih memakai aturan Ohm yang serupa itu , arus dalam cabang sanggup diputuskan jikalau tegangan pada dua node di kedua ujung cabang dimengerti , dengan memakai hubungan: Saat memasuki node sama dengan sewaktu meninggalkan node , sehingga dalam pola yang diberikan ( gambar 7.c) , ini sanggup ditulis sebagai:

Saya ₁ + I ₂ = I ₃

Hal ini penting untuk sanggup bisa mencicipi makna dari hubungan-hubungan matematika sederhana , misalnya dalam 7.c gambar di atas , arus mengalir dari V ₁ ke V ₂  , dan dengan demikian V ₂ harus lebih kecil dari V ₁ dan itu apa hubungan: V ₂ = V ₁ - (I ₁ x R ₁ )  terbukti.

Idenya yakni untuk menggali jalan di sekeliling sirkuit yang mau dianalisis dengan aturan-aturan yang diberikan.Menggunakan aturan yang cocok pada waktu yang sempurna , yakni kunci untuk analisis sirkuit cepat dan gampang dan pengertian , dan keahlian ini diperoleh dengan praktek dan pengalaman. Akhirnya , ingat bahwa komputer sanggup melakukannya , dan begitu pula Anda.

Menghitung nilai daya yang dikehendaki dari resistor

Ketika berbelanja resistor untuk membangun sirkuit tertentu , Anda mungkin bertanya: "apa power rating dari resistor Anda ingin membeli?" Atau Anda cuma sanggup diberikan resistor 1/4 Watt alasannya yakni mereka yakni kelas yang paling persyaratan resistor.

Selama Anda melakukan pekerjaan dengan resistor nilai lebih tinggi dari 220Ω , dan power supply Anda menampilkan 9V atau kurang , yakni kondusif untuk melakukan pekerjaan dengan 1/8 watt atau resistor dinilai 1/4 watt. Tetapi jikalau tegangan resistor meningkat lebih 10V atau nilai resistor yakni kurang dari 220Ω , Anda mesti mengkalkulasikan daya terbawa oleh resistor , jikalau tidak , mungkin terbakar di asap dan bahkan sanggup memunculkan luka bakar serius dan cedera.
Untuk mengkalkulasikan dikehendaki rating daya resistor , Anda mesti apalagi dulu mengenali perbedaan tegangan pada resistor ( V ) dan arus yang mengalir lewat itu ( I ) , maka daya ( P ) adalah: P = I x V ,  di mana saya adalah arus listrik dalam Ampere (A) , V adalah tegangan dalam Volt (V) dan P adalah disipasi daya dalam Watt (W).

Di sini Anda sanggup menyaksikan beberapa resistor yang memiliki peringkat daya yang berlawanan ( gambar 9 ). Anda menyaksikan bahwa perbedaan utama antara peringkat daya yang berlawanan yakni ukuran resistor.

Angka 9

Khusus resistor

Resistor bisa mendapat lebih mutakhir dari ini , dari resistor variabel sederhana (juga disebut potensiometer) , dengan suhu yang sungguh akurat , cahaya , dan sensor tekanan. Beberapa dari mereka akan dibahas dalam bab ini.

• Variabel resistor (Potensiometer)

Angka 10.a

Gambar 10.a menunjukkan bagaimana potensiometer terlihat mirip dalam kenyataannya , mereka beragam dalam ukuran dan bentuk , namun mereka semua melakukan pekerjaan dengan cara yang sama.

Gambar. 10.b

Gambar 10.b menunjukkan simbol skematik dari resistor variabel. Hal ini sering disebut selaku potensiometer , alasannya yakni sanggup digunakan selaku pembagi (tegangan) potensial. Pin pada ekstremitas kanan dan kiri potensiometer yang setara dengan titik tetap (seperti Va dan Vb dalam gambar 10.b ) , sedangkan pin tengah yakni bab bergerak dari potensiometer , dan digunakan untuk merubah rasio perlawanan di sebelah kiri terhadap persoalan pada haknya. Oleh alasannya yakni itu persamaan pembagi tegangan berlaku untuk potensiometer , yang sanggup menampilkan tegangan apapun dari Va ke Vb.

Angka 10.C

Juga suatu resistor variabel sanggup digunakan dalam konfigurasi menangkal arus dengan menghubungkan output titik Vout ke Vb seperti di 10.C angka . Bayangkan bagaimana arus akan mengalir lewat perlawanan dari ekstremitas kiri ke kanan hingga meraih panah (bagian bergerak yang beragam resistensi) maka nyaris semua arus akan mengalir lewat kawat jumper (teoritis beberapa sewaktu sungguh sedikit akan melalui sisanya resistor)

Dengan cara ini Anda juga sanggup memakai potensiometer untuk menertibkan arus yang mengalir ke komponen elektronik , atau lampu misalnya. Sebenarnya ini yakni bagaimana sebagian besar pekerjaan dimmer lampu tua.

• LDR (Light Dependent Resistor) dan termistor

Angka 11.a

Ada banyak sensor elektronik yang mengandalkan pada resistor yang resistensi beragam sehubungan dengan parameter lain mirip cahaya , suhu tekanan , atau. Kita akan secara singkat mempelajari LDRs (Light Dependent Resistor) dan termistor (resistor tergantung Suhu) , dan Anda akan menyaksikan bahwa semua resistor sensor berbasis melakukan pekerjaan persis dengan cara yang serupa , selaku cara termudah untuk memakai salah satu sensor yakni untuk menempatkan mereka dalam konfigurasi pembagi tegangan , menerima tegangan yang berubah dengan nilai yang terukur , bukan pergantian resistansi. Sensor yang output kombinasi Tegangan yang lebih gampang untuk antarmuka untuk komputer atau mikrokontroler , mirip yang Anda akan lihat selama bimbingan berikutnya.

Angka 11.b

Seperti yang sanggup Anda lihat dalam gambar 11.a  , LDRs beragam dalam ukuran , namun mereka semua resistor yang resistensi akan menyusut bila terkena cahaya , dan meningkat bila tertumpah dalam gelap. Mereka juga disebut selaku photoresistors , photoconductors atau CD alasannya yakni mereka yang dibikin dari sulfida Cadmium. Sayangnya , respon LDRs bisa lambat , dan mereka juga sering condong akurasi kurang , namun masih mereka sungguh gampang digunakan (lihat contoh di sini ).

Untuk aplikasi yang memerlukan lebih akurat , dan respon lebih singkat , dioda atau transistor yang lebih diminati LDRs. Biasanya , resistensi LDR sanggup beragam dari 50 di cahaya matahari , lebih dari 10M dalam kegelapan mutlak. Seperti yang kita katakan sebelumnya , Variasi resistensi sudah diubah menjadi kombinasi tegangan , dengan memperkenalkan LDR ke dalam konfigurasi pembagi tegangan , mirip yang ditunjukkan pada gambar 11.b .

Mengingat 6.B persamaan  , Anda akan menyaksikan bahwa tegangan output ( V_keluar ) dari sirkuit ini mengikuti persamaan berikut:

Misalkan bahwa perlawanan LDR itu beragam dari 10MΩ hingga 50Ω , perkiraan akan menciptakan bahwa V_keluar bervariasi masing-masing dari 0.005V ke 4.975V. Variasi tegangan sanggup kemudian diumpankan ke sirkuit terpadu berjulukan suatu Amplifier Operasional untuk bikin sensor cahaya handal.
Demikian pula , termistor sanggup digunakan dalam cara yang serupa untuk bikin sensor yang tegangan beragam dengan kombinasi temperatur. Namun , termistor tiba dalam varietas yang lebih banyak dan jenis dari LDRs , misalnya , termistor sanggup menjadi koefisien jenis temperatur negatif (NTC) yang tahan akan menurun seiring peningkatan suhu , atau suhu jenis koefisien positif (PTC) , yang mau memajukan resistensi dengan peningkatan suhu.Saat ini , produsen elektronik menampilkan termistor mutu yang sungguh tinggi dari sisi akurasi dan waktu respon , inneed , itu sungguh biasa untuk menyaksikan termistor dalam perangkat yang sungguh sempurna mirip termostat digital.

Skema Simbol

Gambar 12 menunjukkan simbol yang paling biasa untuk banyak sekali jenis resistor , yang digunakan sewaktu menggambar sketsa elektronik.

Angka 12

Resistor arahan warna

(Anda mungkin terpesona untuk memeriksa Kalkulator Resistor dari Web EE!)

Angka 13.A

Ada dua cara biasa untuk mengenali nilai dari resistor , dengan mengukur memakai Ohmmeter , atau dengan membaca arahan warna yang tercetak di atasnya , yang jauh lebih singkat , sewaktu Anda sudah biasa untuk itu. Seperti yang sanggup Anda lihat dalam gambar 13.A  , beberapa resistor memiliki grup band warna 4 di atasnya , dan beberapa memiliki 5. Keduanya memakai metode pengkodean yang sama. Band berjulukan 1 , 2 atau 3 di 13.A gambar  dapat diterjemahkan ke dalam sejumlah 2 atau 3 digit memakai tabel di bawah ini. band berjulukan M yakni pengali , memiliki arti jumlah yang diperoleh dari angka sebelumnya mesti dikalikan dengan 10 untuk M listrik (atau cuma , menyertakan nomor M dari nol setelah angka 2 atau 3 digit). Nilai dari M juga diperoleh dari tabel di bawah ini.Band yang terakhir di sebelah kanan (T) yakni grup band toleransi , yang lazimnya memiliki arti toleransi emas 5% atau perak yang memiliki arti 10%.

Tabel digunakan untuk menerjemahkan grup band warna ke nomor

Untuk membaca resistor memakai pengkodean warna mengikuti langkah yang serupa dari pola ini.Katakanlah Anda memiliki resistor mirip yang ditunjukkan pada gambar 13.b  , langkah permulaan yakni untuk menerima grup band toleransi , lazimnya terpisah dari grup band lain , dan itu lazimnya emas atau perak berwarna. Setelah grup band toleransi terletak , amati warna grup band mulai dari sisi lain. Pertama 2 grup band akan diterjemahkan dari meja untuk menjadi '1 'dan '0' , ini akan dianggap selaku 10 , maka grup band Dikalikan , menjadi merah , akan memiliki arti bahwa Anda kalikan dengan 10 pada kekuatan 2 , atau sederhana , kalikan dengan 100. yang pertama 2 digit (10) dikalikan dengan (100) akan menciptakan hasil 1000. Kemudian , ini yakni resistor 1000Ω , atau 1KΩ.

Angka 13.b