مقاومت چیست و چگونه مقاومت را اندازه گیری کنیم

مقاومت یکی از متداول ترین و پر کاربرد ترین قطعات الکتریکی است. کارکرد اصلی آن محدود کردن جریان الکتریسیته در مدار است. در واقع مقاموت ، مانعی در راه الکتریسیته است.

مقاومت ها همواره از موادی ساخته می شوند که می تواند جریان را محدود کند و انرژی را تبدیل به حرارت کند. اگر مایل هستید اطلاعات بیشتری در این باره بدست آورید حتما با ادامه مطلب همراه شوید و مطلب را تا آخر بخوانید:

فیلم توضیح کامل مقاومت و نحوه اندازه گیری مقاومت

مقاومت چیست؟

وظیفه مقاومت کاهش جریان یا کاهش ولتاژ به یک مقدار مشخص می باشد. مقاومت ها انواع مختلفی دارند، جنس آنها و وظیفه هر مقاومت متفاوت است. حتی مقاومت های یک جنس هم از نظر اندازه و میزان مقاومت از نظرعددی با هم متفاوت هستند.

مقاومت ها دارای یک کمیت عددی به نام اهم می باشند. اهم مقدار عددی مقاوت است که با ولتاژ و جریان در ارتباط است (طی یک فرمول عدد های مربوط پیدا می شوند). هرچه مقدار این اهم بیشتر باشد مقاومت عددی این وسیله بیشتر است (پس بیشتر ولتاژ یا جریان تحت تاثیر قرار می گیرد).

مقاومت ها در مدار یک توان مشخصی دارند. اگر بیشتر از این توان آنها به آنها فشار وارد شود مقاومت ها سیاه شده می می سوزند. هر مقاومتی یک ولتاژ معینی را تحمل می کند. مقاومت ها محافظان مدار های الکتریکی هستند که از گذشتن مقدار اضافی جریان یا ولتاژ جلوگیری می کند. اگر مقاومت ها از مدار حذف شوند جریان و ولتاژ اضافی به مدار اضافه شده که مدار را مختل می کند.

تعریف ریاضی از مقاومت

می خواهیم یک تعریف ریاضی دقیق از کلمه مقاومت داشته باشیم:

فرض کنید ما یک ولتاژ در دو سر مقاومت قرار دهیم و آن را بر جریان عبوری از مقاومت تقسیم کنیم نتجه ای که از این تقسیم بدست میاریم همان چیزی است که به آن اندازه مقاومت می گوییم (به این رابطه رابطه اهم می گویند. هر چند که این رابطه واقعا یک قانون فیزیکی نیست ولی واضح است که یک تعریف دلخواه است که آن را باکلمه (رزیستنس) به معنی اندازه مقاومت ساختیم.

میدانیم که قوانین فیزیکی به ما می گویند که جهان اطراف ما چکونه کار می کند، قانون اهم هم دقیقا می خواهد به ما بگوید که جهان اطراف چگونه کار می کند. اگر مثلا مقدار مقاومت یک ماده همیشه ثابت باشد، وقتی جریان از یک ماده عبور می کند آن ماده داغ می شود و همین طور با تغییر دما هم اندازه مقاومت تغییر می کند. در بیشتر مقاومت ها این اثر نسبتا کوچک است ولی در مورد بعضی مقاومت ها هم این اثر می تواند خیلی بزرگ باشد اگر این اثر بزرگ باشد ما می توانیم از مقاومت به عنوان یک سنسور دما سنج استفاده کنیم.

با افتادن یک ولتاژ با یک مقدار مشخص دو سر مقاومت و اندازه گیری جریان عبوری که از آن می گذرد ما می توانیم مقدار مقاومت را بدست بیاوریم و پی به تغییر دما ببریم این مقدار مقاومت بدست آمده به ما درباره ی دمای مقاومت اطلاعات می دهد.

انواع مقاومت

مقاومت های الکتریکی انواع مختلفی دارند. اما به طور کلی به 2 گروه تقسیم می شوند:

1. مقاومت ثابت
2. مقاومت متغیر

هر کدام از این مقاومت ها انواع مختلفی دارند و به دسته های مختلفی تقسیم می شوند.

• مقاومت های ثابت

مقاومت فیبر کربنی: معمولا افراد مقاومت را با این نوع می شناسند زیرا رایج ترین مقاومت مورد استفاده در مدار های الکترونیکی می باشد.

این نوع مقاومت ها دارای نوار های رنگی روی خود می باشند که با خواندن آنها می توان میزان مقاومت را فهمید.

معمولا توان این مقاومت ها 1.8 وات ، 1.4 وات و 1.2 وات و (تلرانس) %5 می باشد و حداکثر مقدار 100 مگا اهم را فراهم می کنند.

جدول کد های رنگی: برای نوشتن مقدار اهم مقاومت ها روی مقاومت های کربنی کد های رنگی قرار داده شده است. هر رنگ معنای مشخص خود را دارد. با بررسی و خواندن این رنگ ها می توانید مقدار عدد اهم و (تلرانس) مقاومت را پیدا کنید.

مقاومت فیلم فلزی: این مقاومت بسیار زیاد به مقاومت های فیبر کربنی شباهت دارد ولی دارای دقت بالاتری می باشد.

این نوع مقاومت ها با (تلرانس) های%0.5 ، %1 ، %2 دقت بیشتری نسبت به مقاومت های کربنی دارند.

و چون نویز کمتری ایجاد می کنند و دما را کمتر بالا می برند عمر طولانی تری دارند و کمتر خراب می شوند و نیاز به تعویض پیدا می کنند.

مقاومت سیمی: مقاومت های سیمی دارای دو نوع هستند. یکی از آنها مقاومت قدرتی و دیگری دقتی می باشد.

مقاومت قدرتی دارای توان بالایی هستند و از 2 تا 300 وات توان دارند که می توانند جریان زیادی را از خود عبور دهند ولی مقاومت دقتی دارای توان ریز 2 وات هستند که جریان کمی را عبور می دهند.

مقاومت لایه ایی: این مقاومت ها ترکیبی از مقاومت های کربنی با سیمی می باشد. این ترکیب باعث می شود که مقاومت ها ارزان تر و با دقت بالاتری باشد که صفت مهم برای طراحان مدار های الکتریکی می باشد.

مقاومت شبکه ایی: امروزه با پیشرفت تکنولوژی هر روز وسایل الکترونیک کوچک تر می شوند. پس طراحی مدار های کوچک تر با کارایی مناسب بسیار اهمیت دارد. مقاومت های شبکه ایی برای این طراحی شده اند که مدار های الکترونیکی را کوچک تر شوند. این مقاومت دارای پایه های متفاوت است که مطابق با طراحی مدار شما مورد استفاده قرار می گیرد.

• مقاومت های متغیر

مقاومت های متغیر دو نوع دارند. یکی از آن ها پتانسیو متر و دیگری رئوستا می باشد،پتانسیومتر برای تنظیم ولتاژ ولی رئوستا برای کنترل جریان استفاده می شود. (رئوستا همان پتانسیومتر می باشد که یک طرف آن آزاد است).

پتانسیومتر: این مقاومت دارای 3 پایه می باشد. اگر یکی از پایه های آنها را مدار وصل نکنیم شکل رئوستا عمل می کند. دارای یک پیچ روی آن می باشد که با آن می توانیم ولتاژ مد نظرمان را تنظیم کنیم. برای توان های زیر 2 وات از نوع کربنی و برای 2 وات از نوع سیمی استفاده می شود.

رئوستا: دارای 3 بخش می باشد. یک المان مقاومتی، یک کنتاکت حرکتی و یک کنتاکت غیر حرکتی می باشد. از این مقاومت برای تنظیم جریان مد نظر در مدارهای الکتریکی استفاده می شود.

نحوه عملکرد مقاومت

میخواهیم این موضوع را با یک مثال آغاز کنیم. برای عملکرد مقاومت می توان آبی را مثال زد که از یک لوله عبور می کند جریان آب همانند جریان الکتریکی درون مدار الکتریکی می باشد، اختلاف فشار نیز موجب حرکت آب می گردد و اگر بخواهیم آنها را با هم مقایسه کنیم می بینیم که اختلاف ولتاژ نیز موجب حرکت جریان الکتریکی می شود.

اگر ما بر سر راه آب یک مقاومت قرار دهیم جریان آب نیز کاهش خواهد یافت، مقاومت در واقع همین کار را انجام می دهد مقاومتی که قطع از خود نشان می دهد موجب کاهش جریان الکتریکی نیز می گردد. اگر این آزمایش را انجام دهید می بینید که فشار آب شکسته می شود و فشار از سمتی که آب وارد لوله می شود بییشتر از سمتی است که آب از آن خارج می شود. مقاومت نیز همین اثر مشابه را از خود به جای می گذار و موجب افت ولتاژ می گردد، رابطه بین جریان الکتریکی مقاومت و ولتاژ را ولتاژ و مقاومت نیز توسط قانون اهم شرح داده می شود.

اهم: اهم دانشمندی است که در سال 1827 کشف کرد که مقاومت برابر است با ولتاژ تقسیم بر جریان در قانون اهم واحد مقاومت اهم، واحد ولتاژ ولت و  واحد جریان آمپر می باشد. یک مدار ساده که شامل باتری و مقاومت باشد می تواند گویای این قضیه باشد، منبع ولتاژ باعث ایجاد جریان می گردد که توسط مقاومت نیز محدود می شود.

قانون اهم یکی از مهم ترین قوانین در علم الکترونیک به شمار می رود در عین حال ما نمی توانیم قانون اهم را به عنوان یک قانون فیزیکی به شمار بیاوریم، فهمیدن قانون اهم نقدی بر فهمیدن این موضوع است که همه مدار های الکتریکی چگونه عمل می کنند. فهم اینکه چرا این قانون یک قانون فیزیکی نیست نقدی بر فهم اساس و منطق و طبیعت قوانین فیزیکی است.

با اتصال باتری به مقاومت باتری باعث ایجاد یک ولتاژ در مقاومت می شود که باعث می شود ذرات باردار در یک حلقه که به آن می گوییم مدار الکترونیکی به چرخش در بیایند. در اینجا می توانیم بگوییم که مقاومت سعی می کند ذرات باردار در سطح مدار را بگیرد. به تعداد ذرات باردار که در یک ثانیه از سطح سیم عبور می کنند جریان الکتریکی گفته می شود.

سه راه برای افزایش جریان الکتریکی وجود دارد:

1. استفاده از چند باتری برای افزایش ولتاژ و در نتیجه افزایش جریان است.
2. استفاده از مقاومت با اندازه کمتر است.
3. استفاده از چند مقاومت به صورت موازی است داشتن چند مقاومت موازی مانند این است که یک مقاومت با مقدار اهمی کمتر داشته باشیم. از طرفی دیگر داشتن چند مقاومت به صورت سری مثل این می ماند که یک مقاومت خیلی بزرگ تر داشته باشیم.

و در آخر مقاومت در مدار های الکتریکی دو کاربرد مهم دارد اول کنترل میزان جریان ورودی به یک جریان خاص ودومین کاربرد مقاومت ایجاد افت ولتاژ است.