Резистори

Резистори – це елементи електричного кола, що характеризуються влас­тивістю необоротно перетворювати електричну енергію на теплову. Кількість енергії, що перетворюється на теплову визначається законом Джоуля-Ленца.

На резистивному елементі зв'язок між струмом та напругою визначається законом Ома:

, (1.1)

Формула (1.1) дійсна для миттєвих значень напруги та струму.

Коефіцієнт пропорційності R вважають параметром ідеалізованого резистивного елемента, значення якого залежить від геометрії резистора і його матеріалу. Для прямолінійного провідника:

, (1.2)

де – опір резистора; – питомий опір; – питома провідність; та – довжина та поперечний переріз провідника, відповідно.

В загальному випадку визначення опору пов’язано з розрахунком поля в провідному середовищі, що розділяє два електроди.

Опір – основна характеристика резистивного елемента. Резистор найчастіше подають як електричний опір. За постійного стру­му його називають омічним. Опір того ж резистора, який находиться в колі змінного струму, називають активним. На високих частотах активний опір більший від омічного, що поясню­ється поверхневим ефектом, тобто нерівномірним розподілом струму по перерізу провідника. Для промислових частот активний та омічний опори провідника практично однакові.

У схемах заміщення електричних кіл перетворення енергії на теплоту та її випромінювання моделюють за допомогою ідеалізованих резисторів, таких двополюсних пасивних елементів, в яких відбувається лише перетво­рення електричної енергії на теплоту і не існує електричного та магнітно­го полів. Умовне позначення резистора зображено на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Умовне позначення ідеалізованого резистора

Як зазначалося раніше, струм з напругою на опорі пов'язані за законом Ома (див. формулу (1.1)). Умовні додатні напрямки напруги та струму завжди обирають однаковими, у такому разі їх знаки збігаються і . Одиниця вимірювання опору має назву ом (Ом) на честь фізика Георга Ома, який експериментально довів закон (1.1).

Параметр, значення якого є оберненим до величини опору, називається провідністю і вимірюється в сименсах (См): . (1.3)

Розглянемо електричне коло, що зображено на рис. 1.2, а) і припустимо, що в ньому діє постійний сигнал . У такому разі струм буде також постійним: (рис. 1.2, б).

Рис. 1.2. Електричне коло постійного струму (а),

часові графіки вхідного струму і вхідної напруги (б)

Миттєва потужність, яку споживає резистор, у колі з постійним струмом є сталою величиною: .

Використовуючи закон Ома, одержимо іншу форму запису формули для обчислення потужності резистора:

. (1.4)

Вольтамперна характеристика – залежність струму, що проходить через елемент від напруги на ньому. ВАХ можуть бути лінійними і нелінійними.

а) б)

Рис. 1.3. ВАХ для лінійних опорів

На рис.1.3,а  показані ВАХ для лінійних опорів R₁, R₂, R₃. Оскільки при однаковій напрузі U₁ струми різні (I₁, I₂, I₃) можна зробити висновок, що R₁ >R₂> R₃.