برق , مهندسی 167 بازدید

در آموزش‌های پیشین مجله فرادرس، درباره جریان و مقاومت الکتریکی بحث کردیم. در این آموزش قصد داریم انواع مقاومت های الکتریکی را از نظر نحوه ساخت و کاربرد بررسی کنیم.

مقاومت‌ها، از مهم‌ترین و بنیادی‌ترین قطعات الکترونیک هستند و نقشی مهمی در مدارهای مختلف ایفا می‌کنند. این قطعات، انواع بسیار مختلفی دارند؛ از مقاومت‌های بسیار ریز یا مقاومت‌های تراشه‌ای تا مقاومت‌های سیم‌پیچی شده دور هسته نارسانا.

وظیفه اصلی مقاومت در یک مدار الکتریکی یا الکترونیکی، جلوگیری از عبور جریان یا تنظیم و تعیین جریان الکترون‌ها با استفاده از ماده هدایتی داخل آن است. می‌توان مقاومت‌ها را به صورت ترکیبی در ساختارهای سری و موازی استفاده کرد. به این ترتیب، شبکه مقاومتی خواهیم داشت که می‌توان از آن برای ایجاد افت ولتاژ، تقسیم ولتاژ و یا محدود کردن جریان در مدار استفاده کرد.

مقاومت‌ها، قطعاتی «پسیو» (Passive) هستند. به این معنی که انرژی را مصرف می‌کنند و قادر به تولید آن نیستند. بنابراین، مقاومت‌ها منبع توان یا تقویت‌کننده سیگنال نیستند. اما ولتاژ یا جریان را کاهش می‌دهند یا تضعیف می‌کنند. وقتی مقاومت از عبور جریان الکترون‌ها جلوگیری می‌کند، انرژی به صورت گرما تلف می‌شود.

انواع قطعات پسیو
انواع قطعات پسیو

برای عبور جریان از مقاومت، آن را به یک اختلاف پتانسیل الکتریکی متصل می‌کنند. انرژی تلف شده در مقاومت با اختلاف پتانسیل بین دو سر آن، رابطه دارد. هنگامی که در مدارهای DC، این پتانسیل اعمال می‌شود، با عبور جریان از مقاومت، در دو سر مقاومت، افت پتانسیل به وجود می‌آید.

اغلبِ مقاومت‌ها، قطعاتی خطی هستند و هنگامی که جریان الکتریکی از آن‌ها عبور می‌کند، افت ولتاژ ایجاد می‌شود. این افت ولتاژ، به این دلیل است که مقاومت‌ها از قانون اهم تبعیت می‌کنند. مقادیر مختلف مقاومت، باعث ایجاد مقادیر متفاوتی از جریان یا ولتاژ می‌شود. این مورد در مدارهای الکترونیکی برای کنترل یا کاهش ولتاژ و جریان امری مهم است. به این ترتیب می‌توان ولتاژ را به جریان و جریان را به ولتاژ تبدیل کرد (بین آن‌ها رابطه برقرار کرد).

مقاومت‌های خطی، مشخصه‌ی ولتاژ-جریان خطی دارند و مشخصه ولتاژ-جریان مقاومت‌های غیرخطی، غیرخطی است. در واقع، در مقاومت‌های غیر خطی، ولتاژ و جریان به صورت غیرخطی تغییر می‌کنند و تغییرات آن‌ها وابسته به عواملی مانند دما و نور است که شاید غیرخطی باشد.

هزاران نوع مختلف از مقاومت‌ها وجود دارد. این مقاومت‌ها به دلیل مشخصات خاص و دقت مورد نیاز، برای کاربردهای متفاوتی مناسب هستند. بعضی از مشخصات خاص مقاومت‌ها عبارت است از: «ضریب دما» (Temperature Coefficient)، «ضریب ولتاژ» (Voltage Coefficient)، نویز، پاسخ فرکانسی،‌ توان و همچنین «دسته‌بندی دمایی» (Temperature Rating)،‌ اندازه فیزیکی و «قابلیت اطمینان» (Reliability).

مقاومت‌ها براساس مواد اولیه‌ مورد استفاده و فرایند ساخت و کاربرد‌هایشان نیز انواع مختلفی دارند.

انواع مقاومت های الکتریکی از نظر کاربرد

بر اساس کاربرد دو نوع مقاومت وجود دارد:

  • مقاومت ثابت (Fixed Resistors): به مقاومت‌هایی گفته می‌شود که همواره مقدار آن‌ها ثابت و همان مقدار نامی درج شده بر روی مقاومت است. عوامل محیطی و ولتاژهای مختلف تاثیری بر مقدار این مقاومت ندارند.
  • مقاومت متغیر (Variable Resistors): مقاومت متغیر، برای تنظیم مقدار مقاومت به منظور کنترل ولتاژ یا جریان مدار یا بخشی از آن به کار می‌رود. این نوع مقاومت‌ها، مقدار ثابتی در مدار ندارند.

مقاومت‌های ثابت، تنها یک مقدار دارند؛ مثلا 1۰۰ اهم. در همه شماتیک‌ها و دیاگرام‌های مدارهای الکتریکی و الکترونیکی، عمومی‌ترین نماد استفاده شده برای مقاومت ثابت،‌ یک خط زیگ زاگ با مقدار مقاومت بر حسب اهم ($$\Omega$$) در بالای آن است. مقدار مقاومت می‌تواند از کمتر از یک اهم تا چند میلیون اهم باشد. مقاومت‌های متغیر (پتانسیومترها) می‌توانند بی‌نهایت مقدار مقاومت بین صفر و حداکثر مقدار خود اختیار کنند.

نماد عمومی استفاده شده در شماتیک‌ها و نقشه‌های الکتریکی برای یک مقاومت ثابت، خط زیگ زاگ یا یک جعبه مستطیلی و برای مقاومت متغیر یک خط زیگ زاگ با یک فلش مورب یا عمودی بالای آن است.