مقاومت (قطعه الکتریکی)

واحدها

اهم (نشان:اومگا) واحد دستگاه بین‌المللی یکاها میزان مقاومت الکتریکی است که به پاس خدمات جرج سیمون اهم این نام بر آن نهاده شد. یک اهم معادل یک ولت بر آمپر است. چون مقاومت‌ها، در محدوده مقادیر بسیار زیادی، تولید می‌شوند، واحدهای مشتق شده میلی اهم (1 mΩ = ۱۰−۳ Ω)، کیلواهم (1 kΩ = ۱۰۳ Ω)، و مگا اهم (1 MΩ = ۱۰۶ Ω) هم در حالت کلی برای اندازگیری میزان مقاومت، استفاده می‌شوند.
میزان تقابل مقاومت R را رسانایی الکتریکی نامیده و با G = 1/R نشان می‌دهیم. واحد اندازگیری آن زیمنس (یکا) (در واحددستگاه بین‌المللی یکاها) است ولی گاهی اوقات از واحد قبلی آن یعنیزیمنس (یکا) استفاده می‌شود. زیمنس در تقابل با یک اهم است.
اگرچه مفهوم ضریب هدایت اغلب در تحلیل مدار استفاده می‌شود، مقاومت‌های کاربردی همیشه در حیطه میزان مقاومت آن‌ها (اهم) نسبت به ضریب هدایت ارزیابی می‌شوند.

ترکیب مقاومتهای سری و موازی

یک شبکه مقاومت که ترکیبی از اتصالات سری و موازی است می‌تواند به قسمت‌های کوچکتری که یا موازی یا سری هستند شکسته شود. برای مثال،
به هر حال، بعضی از شبکه‌های مختلط مقاومت‌ها نمی‌توانند در این روش که برای تحلیل مدار پیچیده تری تر نیاز است مورد بررسی قرار گیرند. برای مثال مکعبی را بررسی کنید که هر ضلع آن با مقاومتی جایگزین شود. در این صورت میزان مقاومت قابل اندازگیری میان دو رأس مختلف چقدر است؟ در مورد ۱۲مقاومت معادل، می‌توان نشان داد که میزان مقاومت گوشه به گوشه، ۵/۶ میزان خود مقاومت است. در حالت کلی تر، تبدیل ستاره مثلث یا روش‌های ماتریسی می‌تواند برای حل چنین مسئله‌ای مورد استفاده قرار گیرند.
کاربرد عملی از این روابط این است که درحالت کلی میزان غیر استاندارد اندازه مقاومت می‌تواند در حالت سری یا موازی با اتصال به تعدادی از مقادیر استاندارد، ترکیب شوند. این مورد همچنین برای بدست آوردن یک متغیر با میزان توان بالاتری از آنچه که خود مقاومت‌ها استفاده کرده‌اند به کار برده می‌شود. در مورد خاص، N مقاومت یکسان که همگی به‌طور سری یا به‌طور موازی به هم متصل اند، میزان توان خود مقاومت‌ها، با ضرب در N نتیجه می‌شوند.

نمادسازی و نشانه‌های الکترونیکی

نشانه استفاده شده برای یک مقاومت در دیاگرام مداری، استاندارد به استاندارد و کشور به کشور متفاوت است. دو نوع از آن در زیر قابل رویت هستند.
نماد برای بیان میزان مقاومت در دیاگرام مداری هم متفاوت است. نماد اروپایی استفاده از یک ممیز را مجاز نمی‌داند و ممیز را با نشان پیشوندی SI برای یک مقدار خاص جایگزین می‌کند. برای مثال 8k2 در دیاگرام مداری، مقدار مقاومت 8.2 kΩ را نشان می‌دهد. صفرهای اضافی، تلرانس بیشتری را مانند 15M0 نشان می‌دهند. زمانی که این مقدار بدون نیاز به پیشوندSI توضیح داده شود، از یک 'R' به جای ممیز استفاده می‌شود. برای مثال 1R2، ۱٫۲ Ω، و 18R، ۱۸ Ω را نشان می‌دهد. استفاده از یک نشان پیشوندی SI یا حرف 'R' در مسئله‌ای که ممیز قابل صرف نظر کردن است هنگام کپی برداری از یک دیاگرام مداری چاپی رخ می‌دهد.

نظریه عملکرد

قیاس هیدرولیک، جریان الکتریکی جاری در مدارها را با آب جاری در لوله‌ها مقایسه می‌کند. زمانی که یک لوله (چپ) پر از مو (راست) می‌شود برای برقراری جریان مجدد آب، فشار بیشتری وارد می‌شود. افزایش فشار جریان الکتریکی با میزان مقاومت بیشتر، شبیه فشار آوردن بر آب در لوله‌ای که با مو گرفته شده‌است، می‌شود. افزایش فشار(افت ولتاژ) برای ایجاد جریان قبلی (جریان الکتریکی) نیاز است.

ترکیب رساناها

مؤلفه‌های عبور از سوراخ به‌طور معمول دارای رساناهای رد شده از بدنه به‌طور محوری هستند. بقیه آن‌ها دارای رساناهای خارج شده از بدنه هستند که در عوض موازی بودن با محور مقاومت، به‌طور شعاعی هستند. دیگر مؤلفه‌ها ممکن استفناوری نصب سطحی (SMT) باشند که در مقاومت‌هایی با توان بالا احتمال اینکه یکی از رساناها به صورت گرماخور قابل طراحی باشد را به وجود می‌آورند.

ترکیب کربنی

مقاومت‌های ترکیب کربنی شامل عنصر مقاومتی استوانه‌ای جامد با رساناهای سیمی جاسازی شده و درپوش ته فلزی برای الحاق سیم‌های رسانا در نظر گرفته می‌شوند. بدنه مقاومت با رنگ یا پلاستیک محافظت می‌شود. در قرن بیستم مقاومت‌های ترکیب کربنی، بدنه‌ها را لخت‌کرده بودند. سیم‌های رسانا حول دو سرمیله مقاومت و اتصال، پیچیده می‌شدند. مقاومت تکمیل شده با رنگ کدگذاری نسبت به مقدارش، رنگ آمیزی می‌شد.
عنصر مقاومت از مخلوط خرده‌ها (پودر) کربن و مواد عایق (مانند سرامیک) ساخته می‌شود. یک چسب این مخلوط را به هم می‌گیرد. میزان مقاومت توسط نسبت مواد متراکم (پودر سرامیک) به کربن تعیین می‌شود. غلظت‌های بالای کربن و یک رسانای خوب، میزان مقاومت پایین‌تری را نتیجه خواهد داد.
مقاومت‌های ترکیبی کربن در حالت کلی در سال ۱۹۶۰ و بعد از آن استفاده می‌شدند ولی در حال حاضر محبوبیت چندان زیادی برای استفاده عمومی به عنوان نوع دیگری که دارای خصوصیات بهتری مانند تلرانس، وابستگی ولتاژ، و فشار (مقاومت‌های ترکیبی کربن، زمانی که ولتاژ بالایی بر آن‌ها وارد شود تغییر خواهند یافت) است وجود ندارد.
به علاوه اگر رطوبت داخلی (حاصل از پدیدار شدن در دوره‌ای از زمان برای یک محیط مرطوب) قابل توجه باشد، حرارت لحیم کاری، تغییر غیرقابل بازگشتی در مقدار مقاومت به وجود خواهد آورد.
مقاومت‌های ترکیب کربنی دارای پایداری ضعیفی در طول زمان هستند و در کارخانه به همین نحو از بهترین تا تنها ۵٪ تلرانس، طبقه‌بندی می‌شوند. به هر حال این مقاومت‌ها اگر هرگز به ولتاژ بالا یا حرارت بالا نمی‌رسیدند مطمئناً به‌طور قابل ملاحظه‌ای در اندازه مؤلفه مؤثر بودند.
آن‌ها هنوز در دسترس هستند ولی در مقایسه بسیار پر هزینه می‌باشند. مقادیر در محدوده یک اهم تا ۲۲مگااهم هستند. به علت قیمت بالا، این مقاومت‌ها هیچ دارای استفاده دیگری نیستند. به هر حال مقاومت‌های کربنی برای ذخیره توان و کنترل‌های جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پیل کربنی

یک مقاومت پیل کربنی از یک رشته صفحه کربنی فشرده میان دو صفحه فلزی ساخته می‌شود. با تنظیم فشار بسته، مقاومت میان صفحه‌های فلزی تغییر می‌کند. این مقاومت‌ها زمانی که یک بار الکتریکی قابل تنظیمی نیاز است استفاده می‌شود مانند امتحان باتری‌های خودرو یا فرستنده رادیو. یک مقاومت پیل کربنی هم می‌تواند برای کنترل سریع موتورهای کوچک در لوازم خانگی (ماشین‌های بافندگی و میکسرهای دستی) در درجه‌های بالا با چند صد وات، مورد استفاده قرار گیرد. یک مقاومت پیل کربنی توانایی کنترل تنظیمات ولتاژ خودکار مولدهای پیل کربنی میدان جاری محافظ نسبت به ولتاژ را دارد. این قاعده همچنین در میکروفون کربنی به کار برده می‌شود.

نوار کربنی

یک لایه کربنی روی یک لایه عایق گذاشته می‌شود، و مارپیچی در آن برای طراحی یک مسیر مقاومتی باریک و طولانی بریده می‌شود. با تغییر شکل، همراه با مقاومت کربن غیر متبلور (در حد μΩ m 500 تا μΩ m 800) می‌تواند مقدار تفاوت مقاومت‌ها را نشان دهد. مقاومت‌های لایه کربنی میزان توانی در حدود 0.125 W تا 5 W در دمای ۷۰ °C را نشان می‌دهند.
مقاومت‌ها از ۱ اهم تا ۱۰ مگا اهم در دسترس هستند. مقاومت لایه کربنی دارای دمایی از −۵۵ °C تا ۱۵۵ °C دارند. این مقاومت دارای ماکزیمم ولتا‍‍‍ژ، از ۲۰۰ تا ۶۰۰ ولت هستند. مقاومت‌های نوار کربنی خاص در زمان نیاز به ثبات پالس بالا، استفاده می‌شوند.

مقاومت کربنی چاپی

مقاومت‌های ترکیب کربنی مستقیماً می‌توانند به روی لایه‌های فیبر مدار چاپی (PCB) به عنوان قسمتی از فرایند تولید PCB چاپ شوند. در حالی که این تکنیک روی مقیاس‌های PCB ترکیبی، فراگیرتر است و توانایی استفاده بر روی فایبرگلاس استاندارد PCBs را داراست. تلرانس به‌طور معمول بسیار زیاد است و می‌تواند به مقدار ۳۰٪ باشد. نوعی کاربرد از مقاومت‌های غیرحساس بالاکش را نشان خواهد داد.