تصور کنید در حال گذر از یک خیابان شلوغ شهری هستید و ناگهان با یک دستگاه عجیب و غریب مواجه می‌شوید که از آن جریان برق به سمت یک اهرم می‌رسد. این دستگاه به شما امکان می‌دهد تا دما، نور و حتی قدرت موتور را کنترل کنید. اما آیا تا به حال فکر کرده‌اید که چه چیزی باعث می‌شود این دستگاه‌ها به درستی کار کنند و عملکردشان بهینه باشد؟ پاسخ به این سوال در مفهوم کلیدی به نام "مقاومت الکتریکی" نهفته است.
مقاومت الکتریکی، مانند یک راهبند در برابر جریان برق عمل می‌کند، و توانایی هر ماده برای جلوگیری از جریان الکتریکی را تعیین می‌کند. این مفهوم اساسی در دنیای الکترونیک و برق، نه تنها به طراحی و عملکرد دستگاه‌ها کمک می‌کند، بلکه در بسیاری از فناوری‌های مدرن و حتی کاربردهای روزمره نقش حیاتی دارد. در این مطلب با سفیر قرن همراه باشید تا بررسی کنیم مقاومت الکتریکی چیست. برای کسب آموزش برق صنعتی آموزشگاه سفیر قرن دوره های مربوطه را برگزار می کند.
مقاومت الکتریکی چیست؟
مقاومت برای کاهش و تنظیم جریان الکتریکی به کار می‌رود. این قطعه، مطابق قانون اهم، میزان مناسبی از جریان الکتریکی را بنا به درخواست کاربر در اختیار او قرار می‌دهد. درواقع مقاومت الکتریکی به زبان ساده یک قطعه الکتریکی است که برای ایجاد حد خاصی از مقاومت الکتریکی در برابر جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد. ساختار شیمیایی مقاومت که در آن مواردی مانند کربن به کار رفته است، بخشی از جریان را به گرما تبدیل می‌کند و اجازه عبور آن را در مدار نمی‌دهد. درواقع این قطعه تعیین می‌کند که مدار شما تا چه میزان توانایی مقاومت در برابر جریان را دارد. مقاومت‌ها با کمیت عددی به اسم اهم شناخته می‌شوند. اهم مقدار عددی مقاومت را بر اساس جریان و ولتاژ تعیین می‌کند. هرچه اهم بیشتر باشد درواقع مقاومت عددی آن بیشتر است.
توجه: دوره آموزش الکترونیک در آموزشگاه سفیر قرن برای علاقه مندان برگزار می‌گردد.
مقاومت الکتریکی چگونه کار می‌کند؟
مواد رسانا جریان الکتریکی را از خود عبور می‌دهند؛ درحالی‌که مواد عایق تا حد زیادی در برابر جریان الکتریکی مقاومت می‌کنند. زمانی که الکترون‌ها از داخل سیم عبور می‌کنند، برخی از آن‌ها از قسمت خالی سیم عبور کرده و برخی دیگر به اتمی برخورد کرده و برمی‌گردد. گاهی هم این برخوردها بین الکترون‌ها اتفاق می‌افتد. درنتیجه این برخوردها شاهد غیریکنواخت شدن جریان الکتریکی هستید که همان تعریف مقاومت الکتریکی است.
مهم‌ترین فرمول‌های مقاومت الکتریکی
طبق قانون اهم، نسبت ولتاژ مدار به جریانی که از مدار می‌گذرد، مقاومت آن مدار را نشان می‌دهد. با دانستن فرمول مقاومت الکتریکی، میتوانید ولتاژ یا جریان مدار را نیز اندازه‌گیری کنید. طبق این قانون در ازای ایجاد اختلاف پتانسیل یا ولتاژ در دو سر یک مدار، مقاومت و جریان به وجود می‌آید. اگر ولتاژ ثابت باشد، با کاهش میزان مقاومت، جریان بیشتر می‌شود. بنابراین بنا بر قانون اهم، کاهش و افزایش مقاومت، بر میزان جریان نتیجه عکس دارد. هر چه مقاومت بیشتر شود، جریان در مدار کمتر می‌شود.
فرمول توان نیز می‌تواند مقاومت را به ما نشان دهد. توان برابر است با حاصل‌ضرب ولتاژ در جریان. با استفاده از قانون اهم می‌توانیم توان را نیز محاسبه کنیم. بنابراین اگر جریان عبوری توسط یک مقاومت را بدانیم، فرمول توان برابر است با حاصل‌ضرب مقاومت در جریان به توان 2.
درصورتی‌که در مدار دو مقاومت به‌صورت موازی به هم وصل شده باشند، مقاومت کل آن برابر با جمع معکوس مقاومت‌ها است. درحالی‌که اگر دو مقاومت به‌صورت سری به هم وصل باشند، مقاومت کل مدار برابر است با مجموع آن مقاومت‌ها. مثلاً فرض کنید دو مقاومت 10 کیلو اهم در مدار به‌صورت موازی بسته شده است. مقاومت کل آن‌ها برابر است با مجموع معکوس مقاومت‌ها یعنی 5 کیلو اهم. درحالی‌که اگر این دو مقاومت 10 کیلو اهمی به‌صورت سری به هم وصل باشند، مجموع مقاومت برابر است با 20 کیلو اهم. در محاسبات مقاومت و مقادیر مدارات، دو مقاومت موازی را به‌صورت R1 || R2 نشان می‌دهند.
دیگر دوره های آموزشگاه سفیر قرن: دوره آموزش نصب پکیج دیواری
انواع مقاومت الکتریکی
مقاومت‌ها انواع مختلفی دارند که بر اساس جنس، کارکرد و ساختمان آن‌ها دسته‌بندی می‌شوند. ازجمله این مقاومت‌های قابل تنظیم می‌توان موارد زیر را نام برد:
مقاومت ثابت
مقاومت‌های ثابت به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، به عنوان یکی از اجزای اصلی و پرکاربرد در مدارهای الکترونیکی شناخته می‌شوند. این مقاومت‌ها به طور خاص برای تنظیم و کنترل شرایط مدارهای الکتریکی طراحی شده‌اند و مقدار آن‌ها به طور پیش‌فرض و ثابت تعیین شده است. به عبارت دیگر، زمانی که یک مقاومت ثابت در مدار قرار می‌گیرد، مقدار مقاومت آن ثابت و غیرقابل تغییر باقی می‌ماند. این ویژگی باعث می‌شود که مقاومت‌های ثابت برای بسیاری از کاربردهای الکترونیکی و طراحی مدارها ایده‌آل باشند.
انواع مختلف مقاومت‌های ثابت
مقاومت‌های ثابت در انواع مختلفی تولید می‌شوند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در ادامه به معرفی چند نوع رایج از مقاومت‌های ثابت می‌پردازیم:
مقاومت ترکیب کربن (کربنی):
ویژگی‌ها: این مقاومت‌ها از ترکیب کربن و سرامیک ساخته می‌شوند. مقاومت‌های کربنی به طور معمول برای کاربردهای عمومی و با دقت متوسط استفاده می‌شوند.
کاربردها: به دلیل هزینه پایین و سادگی ساخت، این نوع مقاومت‌ها در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی و تولیدات مصرفی به کار می‌روند.
مقاومت فیلم کربنی:
ویژگی‌ها: این مقاومت‌ها با استفاده از لایه‌های نازک کربن بر روی یک بستر سرامیکی ساخته می‌شوند. مقاومت‌های فیلم کربنی نسبت به مقاومت‌های کربنی معمولی دقت بالاتری دارند.
کاربردها: برای مدارهایی که نیاز به دقت و پایداری بیشتری دارند، از جمله مدارهای دقیق و الکترونیکی پیشرفته، مناسب هستند.
مقاومت فیلم متال اکسید (اکسید فلز):
ویژگی‌ها: این مقاومت‌ها از لایه‌های نازک اکسید فلزات ساخته می‌شوند و دارای پایداری و دقت بسیار بالا هستند.
کاربردها: به دلیل تحمل حرارت بالا و پایداری عالی، این نوع مقاومت‌ها در شرایط سخت و مدارهای حساس به کار می‌روند.
مقاومت فیلم فلزی:
ویژگی‌ها: مقاومت‌های فیلم فلزی از لایه‌های نازک فلزات ساخته می‌شوند و به دلیل ساختارشان دقت و پایداری بالایی دارند.
کاربردها: این مقاومت‌ها در مدارهای با نیاز به دقت بالا و مقاومت در برابر تغییرات دما مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مقاومت‌های سیم‌پیچ:
ویژگی‌ها: این نوع مقاومت‌ها از سیم‌های فلزی پیچیده شده حول هسته‌ای سرامیکی ساخته می‌شوند و قادر به تحمل بارهای سنگین و دماهای بالا هستند.
کاربردها: در کاربردهایی که نیاز به تحمل جریان بالا و پایداری حرارتی دارند، از جمله در منابع تغذیه و دستگاه‌های صنعتی، استفاده می‌شوند.
مقاومت نصب سطحی:
ویژگی‌ها: این مقاومت‌ها به صورت سطوح کوچک و با قابلیت نصب مستقیم روی سطح مدار طراحی شده‌اند. آن‌ها به دلیل اندازه کوچک و نصب آسان، در طراحی‌های مدرن الکترونیکی کاربرد فراوانی دارند.
کاربردها: برای استفاده در مدارهای با فضای محدود و نیاز به چیدمان جمع و جور، مناسب هستند.
مقاومت متغیر
مقاومت‌های متغیر نوع دیگری از این قطعه است که کاربرد متفاوت‌تری نسبت به مقاومت ثابت دارد. مقاومت متغیر از دو بخش یعنی یک بخش ثابت و بخش کشویی تشکیل شده است که با یک جزء مقاومت اصلی به هم وصل شدند. در مقاومت متغیر سه اتصال داریم که دو اتصال آن ثابت و یکی دیگر، مقاومت متحرکی است که بنا به انتخاب کاربر تغییر می‌کند. بنابراین در مقاومت متغیر امکان تغییر دستی مقاومت درونی را داریم.
- مقاومت متغیر نوری (فتورزیستور)
- مقاومت متغیر دمایی یا حساس به دما (ترمیستور)
- مقاومت وابسته به ولتاژ (وریستور)
- مقاومت ولومی (دستی)
برای اطلاع از سایر کلاس های سفیر قرن از جمله، دوره آموزش نصب دزدگیر اماکن با ما تماس بگیرید.
لازم به ذکر است اشاره کنیم بر اساس قابلیت تغییر و تنظیم اندازه نیز مقاومت‌ها به دو دسته زبانه آر و قابل تنظیم تقسیم می‌شوند.
- مقاومت زبانه آر: در این مقاومت به‌جای داشتن یک سر، شاهد چندین سر مقاومت هستید. به‌این‌ترتیب در هر حالتی که آن را تنظیم کنید، مقاومت متفاوتی را به شما می‌دهد.
- مقاومت‌های قابل تنظیم: هرچقدر بخواهید میتوانید مقاومت متغیر را عوض کنید و محدودیتی در تعداد عددی آن ندارید. اما در مورد مقاومت‌های قابل تنظیم زمانی که در مدار قرار گرفت، دیگر امکان تنظیم آن را ندارید.
کاربرد مقاومت در مدار الکتریکی
کاربرد مقاومت وسیع‌تر از مثال‌های سطحی است. درواقع به‌عنوان پرکاربردترین قطعه، در انواع برد و مدار استفاده می‌شود. ازجمله کاربرد این قطعه می‌توان به محدود و تنظیم کردن جریان الکتریکی عبوری از مدار اشاره کرد. همچنین میزان تقسیم ولتاژ و تنظیم جریان در بخش‌های مختلف نیاز به مقاومت دارد. با استفاده از مقاومت در مدار می‌توان از قانون تقسیم ولتاژ استفاده کرد و مقاومت هرکدام را به‌صورت جدا به دست آورد. به‌این‌ترتیب می‌توان ولتاژهای بالا را اندازه‌گیری کرد.
نحوه اندازه‌گیری مقاومت
اندازه‌گیری دقیق مقاومت الکتریکی، که نشان‌دهنده مقاومت یک ماده در برابر جریان الکتریکی است، اهمیت زیادی در طراحی و عیب‌یابی مدارهای الکترونیکی دارد. در اینجا به بررسی روش‌های مختلف اندازه‌گیری مقاومت و نحوه استفاده از هر کدام پرداخته می‌شود:
مولتی‌متر
مولتی‌متر یکی از ابزارهای اصلی برای اندازه‌گیری مقاومت است و می‌تواند به صورت دیجیتال یا آنالوگ در دسترس باشد. این دستگاه به راحتی امکان اندازه‌گیری ولتاژ، جریان و مقاومت را فراهم می‌آورد. برای استفاده از مولتی‌متر جهت اندازه‌گیری مقاومت، دستگاه را به حالت اندازه‌گیری مقاومت (Ω) تنظیم کنید. سپس پروب‌های مولتی‌متر را به دو سر مقاومت متصل کنید. مقدار مقاومت به صورت عددی روی نمایشگر مولتی‌متر ظاهر خواهد شد. این روش به دلیل سادگی و دقت بالای آن، یکی از پرکاربردترین روش‌ها برای اندازه‌گیری مقاومت است و به شما امکان می‌دهد به سرعت و به دقت مقدار مقاومت را تعیین کنید.
آمپرمتر و ولت‌متر
استفاده از آمپرمتر و ولت‌متر برای اندازه‌گیری مقاومت به قانون اُم (V = IR) متکی است. در این روش، ابتدا با استفاده از ولت‌متر، ولتاژ دو سر مقاومت را اندازه‌گیری کنید. سپس با آمپرمتر، جریان عبوری از مقاومت را اندازه‌گیری کنید. با داشتن مقادیر ولتاژ و جریان، میتوانید مقاومت را با استفاده از فرمول R = V / I محاسبه کنید. این روش معمولاً در شرایطی استفاده می‌شود که به دقت بالایی نیاز دارید و مولتی‌متر در دسترس نباشد، اما نیاز به دو دستگاه مختلف و دقت در خواندن مقادیر دارد.
بررسی دستی
بررسی دستی مقاومت، که معمولاً شامل خواندن کد رنگی یا مقدار نوشته شده روی مقاومت است، برای مقاومت‌های ثابت با مقادیر استاندارد استفاده می‌شود. مقاومت‌ها معمولاً با نوارهای رنگی مشخص می‌شوند که هر رنگ نشان‌دهنده یک عدد خاص است. با استفاده از جدول کد رنگی مقاومت، میتوانید مقدار دقیق مقاومت را تعیین کنید. همچنین، برخی مقاومت‌ها مقدارشان به صورت مستقیم روی بدنه نوشته شده است که خواندن آن ساده است. این روش برای مقاومت‌های ثابت و معمولاً در طراحی‌های ابتدایی مفید است، اما برای مقادیر دقیق و اندازه‌گیری‌های پیشرفته‌تر، ابزارهای اندازه‌گیری دقیق‌تری نیاز است.
مقاومت‌ها با وجودی که قطعه ساده‌ای به نظر می‌رسند اما کاربرد زیادی دارند. شما به کمک مقاومت در یک مدار ساده یا مدار پیچیده سوئیچینگ میتوانید متوجه نقش اساسی این قطعه شوید. در این مطلب به معرفی انواع مقاومت و کارکرد آن پرداختیم، درصورتی‌که شما هم به کار با بردهای الکترونیکی و قطعات مدار علاقه دارید، میتوانید در دوره الکترونیک آموزشگاه سفیر قرن شرکت کنید. همچنین دوره آموزش نصب کولر گازی هم برای علاقه مندان برگزار می گردد که برای اطلاع بیشتر میتوانید با ما تماس بگیرید.
