بخشی از مقاله
مقاومت
Resistor
مقاومت قطعه اي است كه از جنس كربن ساخته مي شود و بمنظور كم نمودن ولتاژ و جريان مورد استفاده قرار مي گيرد . واحد مقاومت اُهم ( Ω ) است
هر هزار اهم برابر با يك كيلو اُهم و هر ميليون اُهم برابر با يك مگا اُهم است
محاسبه مقدار اُهمي يك مقاومت در مقاومتهاي با وات پائين معمولاً مقدار اُهمي مقاومت بصورت كدهاي رنگي و بر روي بدنه ان چاپ مي شود ولي در مقاومتهاي با وات بالا تر مثلاً 2 وات يا بيشتر ، مقدار اُهمي مقاومت بصورت عدد بر روي آن نوشته مي شود .
محاسبه مقدار اُهم مقاومت هاي رنگي بر اساس جدول رمز مقاومتها و بسيار ساده انجام مي شود بر روي بدنه مقاومت معمولاً 4 رنگ وجود دارد . براي محاسبه از نوار رنگي نزديك به كناره شروع مي كنيم و ابتدا شماره دو رنگ اول را نوشته و سپس به ميزان عدد رنگ سوم در مقابل دو عدد قبلي صفر قرار مي دهيم . اينك مقدار مقاومت بر حسب اُهم بدست مي آيد
شماره رنگ اول و دوم را مي نويسيم و سپس به تعداد عدد رنگ سوم در مقابل دو رقم قبلي صفر قرار مي دهيم .
درصد خطاي يك مقاومت
رنگ چهارم درصد خطاي مقاومت ( تلرانس ) را نشان مي دهد رنگ چهارم طلائي خطاي مثبت و منفي 5 درصد است . يعني مقدار اين مقاومت 5 درصد بيشتر يا 5 درصد كمتر است . در زير ميزان خطا براي رنگ هاي قهوه اي ، قرمز ، طلائي و نقره اي نشان داده شده است
قهوه اي ±1% قرمز ±2% طلائي ±5%
نقره اي ±10%
2700R means 2.7K Ω
560R means 560 Ω
2K7 means 2.7 kΩ = 2700Ω
39K means 39 kΩ
1M0 means 1.0 MΩ = 1000 kΩ
مقاومت هاي وات بالا
جنس اين مقاومت ها معمولاً از كرم نيكل است و معمولاً داراي يك روكش گچي يا آجري مي باشند و به همين دليل به مقاومتهاي گچي يا آجري نيز معروف هستند . ظرفيت اُهمي و توان اين مقاومتها بصورت عدد بر روي آنها چاپ مي شود
مقاومتهای خودکار
تر ميسترهادر مدارات برای ممانعت ازآسيب رساندن فشار جريانی كه در ابتدای روشن نمودن آنها در مدار جريان پيدا ميكند بكار برده ميشود. با قرار دادن اين قطعه در ابتدای ورودجريان باعث می شود تا جريانی كه در ابتدای بكار انداختن مدار با فشار وارد ميشود مواجه با تر ميستر شده ومتوقف شود.تر ميستر در مقابل جريان وارده كم كم گرم شده وجريان را تد ريجا وارد مدار ميكند تاآنكه مقاومت خودش براثر گرما كم شده عبور جريان را بحالت عادی در می آورد.
تر ميستر در مدارات راديو وتلويزيون استفاده ميشود.البته موارد استفاده فراوانی دارد. كه شما ميتوانيد در مدارات طراحی شده خود تان هم از اين قطعه بكار ببريد وبه مدار خود امكان جديدی را بيافزايد.
البته چگونگی استفاده از اين قطعه بستگی به نياز مدار شما دارد
LDR مقاومت تابع نور
LD R مقاومت تابع نوريا همان ديود تابع نور در تاريکي، مقدار مقاومت الکتريکي اين قطعه بسيار زياد است يعني اجازه ي عبور جريان الکتريکي را از خود نمي دهد. ولي با تابيدن نور بر سطح آن، مقاومت آن کاهش مي يابد و هر چه نور شديدتر باشد، رسانا تر مي شود.
مقاومتهاي توان کم داراي ابعاد کوچک هستند، به همين دليل مقدار مقاومت و تولرانس را بوسيله نوارهاي رنگي مشخص مي‌کنند که خود اين روش به دو شکل صورت مي‌گيرد:
روش چهار نواري
1. روش پنج نواري
روش اول براي مقاومتهاي با تولرانس 2% به بالا استفاده ميشود و روش دوم براي مقاومتهاي دقيق و خيلي دقيق تولرانس کمتر از 2%) استفاده ميشود. در اینجا به روش اول که معمولتر است می‌پردازیم. به جدول زیر توجه نمائید. هر کدام از این رنگها معرف یک عدد هستند:
دو رنگ دیگر هم روی مقاومتها به چشم می‌خورد: طلایی و نقره‌ای ، که روی یک مقاومت یا فقط طلایی وجود دارد یا نقره‌ای. اگر یک سر مقاومت به رنگ طلایی یا نقره‌ای بود ، ما از طرف دیگر مقاومت ، شروع به خواندن رنگها میکنیم. و عدد متناظر با رنگ اول را یادداشت میکنیم. سپس عدد متناظر با رنگ دوم را کنار عدد اول می‌نویسیم. سپس به رنگ سوم دقت میکنیم. عدد معادل آنرا یافته و به تعداد آن عدد ، صفر می‌گذاریم جلوی دو عدد قبلی( در واقع رنگ سوم معرف ضریب است. عدد بدست آمده ، مقدار مقاومت برحسب اهم است. که آنرا می‌توان به کیلواهم نیز تبدیل کرد.
ساخت هر مقاومت با خطا همراه است. یعنی ممکن است 5% یا 10% یا 20%خطا داشته باشیم . اگر یک طرف مقاومت به رنگ طلایی بود ، نشان دهنده مقاومتی با خطا یا تولرانس 5 % است و اگر نقره‌ای بود نمایانگر مقاومتی با خطای 10% است.اما اگر مقاومتی فاقد نوار چهارم بود، بی رنگ محسوب شده و تولرانس آن را 20 %در نظر می‌گیریم.
به مثال زیر توجه نمایید:
از سمت چپ شروع به خواندن میکنیم. رنگ زرد معادل عدد 4 ، رنگ بنفش معادل عدد 7 ، رنگ قرمز معادل عدد 2 ، و رنگ طلایی معادل تولرانس ٪5 می‌باشد. پس مقدار مقاومت بدون در نظر گرفتن تولرانس ، مساوی 4700 اهم ، یا 4.7 کیلو اهم است و برای محاسبه خطا عدد4700 را ضربدر 5 و تقسیم بر 100 میکنیم، که بدست می‌آید: 235
4935 = 235 + 4700
4465 = 235 - 4700
مقدار واقعی مقاومت چیزی بین 4465 اهم تا 4935 اهم می‌باشد. _
تعاريف ديگر
مقاومت الکتریکی
عبور جریان الکتریکی از هادی ها از بسیاری جهات شبیه عبور گاز از یک لوله است . اگر این لوله پر از پشم فلزی یا ماده مختلتی باشد ، این شباهت ها بیشتر می شود . اتم های نشکیل دهنده سیم هادی از عبور الکترون ها جلوگیری می کنند ، همانطور که الیاف پشم فلزی مانع عبور مولکولهای گاز می شوند . حال می خواهیم ببینیم که مقاومت هادی ها به غیر از جنس فلز به چه عواملی دیگری بستگی دارد .
تاثیر سطح مقطع بر مقاومت الکتریکی
مقاومت هر جسمی به الکترونهای آزاد آن بستگی دارد . می دانید که واحد شدت الکتریکی آمپر ( A ) است . یک آمپر یعنی این که 6/28ضرب در 10 به توان 18 الکترون آزاد در هر ثانیه از هر نقطه سیم عبور می کند . پس یک هادی خوب باید به مقدار کافی الکترون آزاد داشته باشد تا جریان الکتریکی با چندین آمپر بتواند از آن عبور کند .
بنا بر این طبق شکل هرگاه پهنای فلز افزایش یابد ، در حقیقت سطح مقطع زیادتر و در نتیجه ، مقاومت کم تر می شود . پس سطح مقطع عکس مقاومت عمل می کند
تاثیر طول هادی بر مقاونت الکتریکی :
شاید تصور کنیئ که با افزایش طول هادی عبور جریان راحت تر می شود ولی چنین نیست . اگر چه در یک قطعه مسیبلند تر تعداد بیشتری الکنرون آزاد وجود دارد ولی الکترونهای آزاد اضافی در طول سیم ، در اندازه گیری جریان الکتریکیداخل نمی شود . در واقع هر طول معین از هادی ، مقدار معینی مقاومت دارد و هر چه سیم طویل تر باشد ، مقاومت بیتر می شود .
تغییرات مقاومت به طول سیم
نکته : تغییر طول و سطح مقطع به میزان دو برابر مقاومت را تغییر نمی دهد .
اندازه گیری مقاومت الکتریکی در مدار
مدارهای الکتریکی به دو نوع بسته می شوند : سری یا موازی
اندازه گیری مقاومت الکتریکی در مدارسری :
در مدار سری همانگونه که از نامش پیدا است مقاومت ها به دنبال هم بسته شده اند پس باید تمامی مقدار آنها را با هم جمع کرد
اندازه گیری مقاومت الکتریکی در مدار موازی :
در مدار موازی باید حاصل ضرب تمام مقاومت ها را تقسیم بر مجموع مقاومت ها کرد .
کاربرد مقاومت های الکتریکی
مقاومت های اهمی برای اضافه کردن مقاومت مدارهای الکتریکی به کار می روند . در حقیقت آنها اجسامی هستند که در مقابل عبور جریان مقاومت زیادی از خود نشان می دهند . موادی که غالباٌ در مقاومت ها به کار می روند عبارتند از کربن ،
آلیاژ مخصوص از فلزاتی از قبیل نیکروم کنستانتان و منگانان . مقاومت اهمی را طوری به مدار می بندیم که جریان همان طور که از بار الکتریکی و منبع ولتاژ عبور می کند ، از آن هم بگذرد . در این صورت مقاومت کل مدار مجموع مقاومت های بار الکتریکی ، منبع ولتاژ ، سیم های رابط و مقاومت اهمی است . توجه داشته باشید که فقط با اضافه کردن یک مقاومت اهمی مناسب به مدار می توان مقاومت کل مدار را به اندازه ی دلخواه تغییر داد .
انواع مقامت ها
1- مقاومت های ترکیبی
2- مقاومت های سیم پیچی
3- مقاومت های لایه ای
خازن
خازن چیست و کاركرد آن چگونه است؟
خازن ها انرژي الكتريكي را نگهداري مي كنند و به همراه مقاومت ها ، در مدارات تايمينگ استفاده مي شوند . همچنين از خازن ها براي صاف كردن سطح تغييرات ولتاژ مستقيم استفاده مي شود . از خازن ها در مدارات بعنوان فيلتر هم استفاده مي شود . زيرا خازن ها به راحتي سيگنالهاي غير مستقيم AC را عبور مي دهند ولي مانع عبور سيگنالهاي مستقيم DC مي شوند
ظرفيت :
ظرفيت معياري براي اندازه گيري توانائي نگهداري انرژي الكتريكي است . ظرفيت زياد بدين معني است كه خازن قادر به نگهداري انرژي الكتريكي بيشتري است . واحد اندازه گيري ظرفيت فاراد است . 1 فاراد واحد بزرگي است و مشخص كننده ظرفيت بالا مي باشد . بنابراين استفاده از واحدهاي كوچكتر نيز در خازنها مرسوم است . ميكروفاراد µF ، نانوفاراد nF و پيكوفاراد pF واحدهاي كوچكتر فاراد هستند .
µ means 10-6 (millionth), so 1000000µF = 1F
n means 10-9 (thousand-millionth), so 1000nF = 1µF
p means 10-12 (million-millionth), so 1000pF = 1nF
انواع مختلفي از خازن ها وجود دارند كه ميتوان از دو نوع اصلي آنها ، با پلاريته ( قطب دار ) و بدون پلاريته ( بدون قطب ) نام برد .
خازنهاي قطب دار :
الف - خازن هاي الكتروليت
در خازنهاي الكتروليت قطب مثبت و منفي بر روي بدنه آنها مشخص شده و بر اساس قطب ها در مدارات مورد استفاده قرار مي گيرند . دو نوع طراحي براي شكل اين خازن ها وجود دارد . يكي شكل اَكسيل كه در اين نوع پايه هاي يكي در طرف راست و ديگري در طرف چپ قرار دارد و ديگري راديال كه در اين نوع هر دو پايه خازن در يك طرف آن قرار دارد . در شكل نمونه اي از خازن اكسيل و راديال نشان داده شده است .
در خازن هاي الكتروليت ظرفيت آنها بصورت يك عدد بر روي بدنه شان نوشته شده است . همچنين ولتاژ تحمل خازن ها نيز بر روي بدنه آنها نوشته شده و هنگام انتخاب يك خازن بايد اين ولتاژ مد نظر قرار گيرد . اين خازن ها آسيبي نمي بينند مگر اينكه با هويه داغ شوند
.
ب - خازن هاي تانتاليوم
خازن هاي تانتاليم هم از نوع قطب دار هستند و مانند خازنهاي الكتروليت معمولاً ولتاژ كمي دارند . اين خازن ها معمولاً در سايز هاي كوچك و البته گران تهيه مي شوند و بنابراين يك ظرفيت بالا را در سايزي كوچك را ارائه مي دهند .
در خازنهاي تانتاليوم جديد ، ولتاژ و ظرفيت بر روي بدنه آنها نوشته شده ولي در انواع قديمي از يك نوار رنگي استفاده مي شود كه مثلا دو خط دارد ( براي دو رقم ) و يك نقطه رنگي براي تعداد صفرها وجود دارد كه ظرفيت بر حست ميكروفاراد را مشخص مي كنند . براي دو رقم اول كدهاي استاندارد رنگي استفاده مي شود ولي براي تعداد صفرها و محل رنگي ، رنگ خاكستري به معني × 0.01 و رنگ سفيد به معني × 0.1 است . نوار رنگي سوم نزديك به انتها ، ولتاژ را مشخص مي كند بطوري كه اگر اين خط زرد باشد 3/6 ولت ، مشكي 10 و
لت ، سبز 16 ولت ، آبي 20 ولت ، خاكستري 25 ولت و سفيد 30 ولت را نشان مي دهد .
براي مثال رنگهاي آبي - خاكستري و نقطه سياه به معني 68 ميكروفاراد است .
آبي - خاكستري و نقطه سفيد به معني 8/6 ميكروفاراد است .
خازنهاي بدون قطب :
خازن هاي بدون قطب معمولا خازنهاي با ظرفيت كم هستند و ميتوان آنها را از هر طرف در مدارات مورد استفاده قرار داد . اين خازنها در برابر گرما تحمل بيشتري دارند و در ولتاژهاي بالاتر مثلا 50 ولت ، 250 ولت و ... عرضه مي شوند .
پيدا كردن ظرفيت اين خازنها كمي مشكل است چون انواع زيادي از اين نوع خازنها وجود دارد و سيستم هاي كد گذاري مختلفي براي آنها وجود دارد . در بسياري از خازن ها با ظرفيت كم ، ظرفيت بر روي خازن نوشته شده ولي هيچ واحد يا مضربي براي آن چاپ نشده و براي دانستن واحد بايد به دانش خودتان رجوع كنيد .
براي مثال بر 1/0 به معني 0.1µF يا 100 نانوفاراد است . گاهي اوقات بر روي اين خازنها چنين نوشته مي شود ( 4n7 ) به معني 7/4 نانوفاراد . در خازن هاي كوچك چنانچه نوشتن بر روي آنها مشكل باشد از شماره هاي كد دار بر روي خازن ها استفاده مي شود . در اين موارد عدد اول و دوم را نوشته و سپس به تعداد عدد سوم در مقابل آن صفر قرار دهيد تا ظرفيت بر حسب پيكوفاراد بدست ايد . بطور مثال اگر بر روي خازني عدد 102 چاپ شده باشد ، ظرفيت برابر خواهد بود با 1000 پيكوفاراد يا 1 نانوفاراد .
کد رنگی خازن ها :
در خازن هاي پليستر براي سالهاي زيادي از كدهاي رنگي بر روي بدنه آنها استفاده مي شد . در اين كد ها سه رنگ اول ظرفيت را نشان مي دهند و رنگ چهارم تولرانس ا نشان مي دهد .
براي مثال قهوه اي - مشكي - نارنجي به معني 10000 پيكوفاراد يا 10 نانوفاراد است .
خازن هاي پليستر امروزه به وفور در مدارات الكترونيك مورد استفاده قرار مي گيرند . اين خازنها در برابر حرارت زياد معيوب مي شوند و بنابراين هنگام لحيمكاري بايد به اين نكته توجه داشت .
تعاريف ديگر
همانطور كه ميدانيد خازن در حالت كلي از دو صفحه يا plate هادي جريان الكتريسيته
تشكيل شده كه عايقي تحت عنوان دي الكتريك بين دو صفحه قرار گرفته كه ميتونه هوا هم باشه.
ظرفيت خازن بستگي داره به مساحت صفحات روبرو هم٬ فاصله 2 صفحه و جنس دي
الكتريك.
معمولا براي صحبت از ظرفيت خازنها از واحد ميكرو فاراد يا -6^10 فاراد استفاده ميشود.
زيرا 1 فاراد آنقدر ظرفيت بزرگي است كه در اكثر مواقع كاربرد ندارد.
اينهم نماي شماتيكي از خازن
اين شكل ميتونه در فهم بهتر ظرفيت كمك كنه. در اين دياگرام شما 2 منبع آب (بجاي خازن)
مشاهده ميكنيد كه اندازه شان متفاوت است. واضح است كه با اينكه ارتفاع آب ورودي
يكسان است(همان ولتاژ) خازن با ظرفيت بالاتر٬ بيشتر آب نگه ميدارد. در واقع همينطور است
كه خازن با ظرفيت بالاتر ميتواند بار بيشتر(الكترون بيشتر) در خودش جا بده.
DC Voltage:
هنگامي كه خازن به جريان مستقيم يا DC وصل است٬جريان برقرار مي شور و با آهنگ ثابتي خازن پر ميشود. هنگامي كه جريان 2 سر خازن با 2سر ترمينال هاي باتري يكي شد٬ جريان
قطع ميشود. در اين هنگام ميگوييم خازن شارژ شده است. حتي اگر باتري را از مدار خارج كنيم
خازن شارژ مي ماند و اختلاف پتانسيلي بين دو ترمينال آن ديده ميشود.
وقتي از خازنهاي با ظرفيت بالا استفاده ميشود (2/1 فاراد به بالا) در اتومبيل٬ هنگامي كه ولتاژ باتري يا دينام افت ميكند٬ خازن بداخل ورودي آمپليفاير تخليه ميشود و كمبود ولتاژ را جبران ميكند
