(مقاومت شناسی resistor)
مقاومت الکترونیکی یا Resistor چیست؟ (معرفی انواع مقاومت و نحوه تست آنها)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
مقاومت الکتریکی چیست؟به مقاومتی که الکترون ها در مسیر حرکت خود در جسمی رسانا با آن مواجه اند، مقاومت الکتریکی می گویند.
به عبارت دیگر در مدار جریان الکتریسیته، الکترون ها با ذرات مثبت درون جسم رسانا مواجه می شوند و مقاومتی به نام مقاومت الکتریکی بین آن ها ایجاد می گردد که سرعت الکترون را کم کرده و انرژی جنبشی آن را می گیرد.
در شکل زیر اجزای تشکیل دهنده یک مقاومت الکترونیکی را مشاهده میکنید
واحد مقاومت الکتریکی چیست؟
مقاومت الکتریکی را با R نشان داده و واحد یا یکای آن اهم نام دارد و به وسیله دستگاهی به نام اهم سنج اندازه گیری می شود.
قانون اهم چیست؟
دانشمندی به نام زیمون اهم با انجام آزمایشاتی روی مدارهای الکتریکی به قانونی ثابت در مقاومت الکتریکی پی برد که به نام خودش، قانون اهم نامیده می شود.
بر اساس قانون اهم، مقاومت الکتریکی برابر است با نسبت اختلاف پتانسیل رسانا به شدت جریانی که از آن می گذرد.
اهم بیان کرد که اگر دمای رسانا تغییر نکند، این نسبت همواره ثابت است.
فرمول قانون اهم:
با توجه به قانون اهم، می توان برای محاسبه مقاومت الکتریکی از فرمول زیر استفاده کرد:
R: مقاومت الکتریکی
V: اختلاف پتانسیل
I: شدت جریان
عوامل موثر بر مقاومت الکتریکی کدام اند؟
میزان مقاومت الکتریکی در یک مدار به عوامل زیر وابسته است:
- جنس رسانا
- مقاومت ویژه رسانا
- دما
- طول سیم
- سطح مقطع سیم
رابطه جنس رسانا و مقاومت الکتریکی:
مهمترین عامل در میزان بروز مقاومت الکتریکی، جنس رسانا است. اگر چه فلزات بهترین رسانا هستند ولی باز هم رسانای صد در صد محسوب نمی شوند و در هنگام عبور جریان الکتریسیته مقداری مقاومت بروز می کند. هر چه میزان ناخالصی فلزات بیشتر باشد، مقدار بروز مقاومت الکتریکی بیشتر است.
بهترین رساناها کدام اند؟
نقره، مس، طلا، آلومینیم و آهن بهترین فلزات رسانا هستند که به ترتیب کم ترین میزان مقاومت الکتریکی را دارند.
تعریف مقاومت ویژه رسانا:
به مقاومت سیمی به طول یک متر و سطح مقطع یک متر مربع، مقاومت ویژه می گویند.
میزان مقاومت ویژه به جنس رساناو دمای آن بستگی دارد و در رساناهای مختلف متفاوت است.
رابطه دما و مقاومت الکتریکی:
بین افزایش دما و مقاومت الکتریکی چه رابطه ای وجود دارد؟
_ همان طور که می دانیم، افزایش دما میزان جنبش ذرات ماده را افزایش می دهد. از این رو در دمای بالا احتمال برخورد الکترون ها با ذرات مثبت رسانا بیشتر می شود و پیامد آن افزایش مقاومت الکتریکی است. بالعکس با کاهش دما، میزان مقاومت الکتریکی کاهش می یابد.
با توجه به همین اصل در دستگاه های کامپیوتری از فن جهت وزش باد و خنک کرن استفاده می شود.
رابطه طول سیم و مقاومت الکتریکی:
میان میزان مقاومت الکتریکی و طول سیم رسانا رابطه ای مستقیم وجود دارد.بدیهی است که هر چه طول سیم رسانا بیشتر باشد، الکترون ها با تعداد اتم های بیشتری در مسیر خود برخورد می کنند و مقاومت بیشتری به وجود می آید.
رابطه سطح مقطع سیم و مقاومت الکتریکی:
میان میزان مقاومت الکتریکی و مساحت قاعده سیم، رابطه معکوس وجود دارد یعنی هر چه سیم نازک تر باشد، الکترون ها فضای کمتری برای عبور دارند. در نتیجه برخورد الکترونی بیشتر و مقاومت بیشتری پدیدار می شود.
_ بنابراین هر چه سطح مقطع سیم بیشتر باشد، مقاومت الکتریکی کم تر است.
مثلا اگر سیمی را با دستگاهی بکشیم و طولش را دوبرابر کنیم، مقاومت الکتریکی آن سیم ۴ برابر می شود چرا که با کشیدن سیم، طولش افزایش یافته ولی سطح مقطع آن نصف شده است.
_انواع مقاومت های الکترونیکی و نحوه تست آنها:
تست مقاومت ثابت
مقاومت ثابت ابتدایی ترین و البته پرکاربردترین نوع مقاومت است. در ادامه روش تست این المان توسط مولتی متر دیجیتال و آنالوگ شرح داده می شود.
تست مقاومت با مولتی متر دیجیتال
در این روش در حالیکه مولتی متر در مد تست مقاومت قرار دارد، دو ترمینال مولتی متر را به هم اتصال می دهیم تا سیمهای ترمینال و خطای مولتی متر را کنترل نماییم. سپس دو پایه ترمینال را به دو سر مقاومت وصل نموده و مقدار اهم نشان داده شده را قرائت می کنیم.
در صورتی که این مقدار با اندازه مقاومت (از روی رمز رنگها ویا از روی نوشته روی مقاومت قابل تشخیص است) مقایسه می کنیم؛ اگر این دو عدد بهم نزدیک بودند با توجه به خطای مقاومت می گوییم که مقاومت سالم است.
معرفی و تست قطعات SMD به آسان ترین روش تست : برای تست مقاومت های ثابت ، اگر مقدار را بدانیم که با یک تلورانس ۱۰% می توان از صحت آن اطمینان حاصل کرد، اگر مقدار عددی آن را نداریم پراپ را دو سر مقاومت میگذاریم ، بعد از آن جهت پراپ ها را بر عکس میکنم عددی که در دو حالت به ما نمایش می دهد باید یکسان باشد،مثلا یک مقاومت ۱۰۰Ω با تلورانس ۱۰% باید عدد نمایشی بین ۹۰ الی ۱۱۰ باشد. در صورتی که اعداد مشابه نمایش داده نشد ویا عدد ۱ را مولتی متر نشان داد، برای اطمینان بیشتر باید مقدار ظرفیت مقاومت مولتی متر را افزایش بدهیم ولی اگرهمچنان جواب نگرفتیم مقومت خراب است.
مقاومت SMD فیوزی:
در ساختمان داخلی این نوع مقاومت ها یک رشته سیم نازک وجود دارد که اگر جریان عبوری از آن بیش از حد مقدار مقاومت آن باشد،مانند یک فیوز عمل کرده و رشته سیم پاره میشودو باعث جلوگیری از عبور جریان در مسیر بعد از خودش میشود. این مقاومت ها به صورت سری در مدار نصب میشود. معمولا به رنگ مشکی هستند و کمی بزرگتر از مقاومت های ثابت SMDهستند و مقدار مقاومتشان روی آن نوشته شده است. برای مثال مقاومت فیوزی F2000 که به صورت سری در مسیر شارژ نوکیا قرار دارد که اگر جریان بالاتر از حد تحمل به آن وارد شود،دیگر گوشی شارژ نمی شود.انواع مقاومت های فیوزی که در مدارات موبایل استفاده میشود R22 ,R27,K , R100 در برخی از بردهای موبایل نیز با عدد ۰ و یا ۰۰۰ نیز نمایش داده میشود.
مقاومت های متغیر:این گونه از مقاومت ها مقدر آن ثابت نیست و عوامل مختلف محیطی و فیزیکی باعث تغییر مقدار مقاومت آن میشود.انواع مقاومت های متغیر بسته به نوع استفاده آنها:
پتانسیومتر:این مقاومت ها یک ولووم به صورت دستی دارند که باعث افزایش یا کاهش مقاومت آن می شوند،که البته استفاده این گونه از مقاومت ها منسوخ شده است
وریستور:(VDR)این گونه از مقاومت ها با ولتاژ دریافتی تغییر میکنند و مقدار مقاومتشان به مقدار ولتاژ ورودی بستگی دارد.یعنی در اثر افزایش ولتاژ بیش از حد مجاز ، چون به صورت موازی در مسیر مدار است مقدار مقاومت آن کاهش پیدا میکند و مقدار ولتاژ اضافی را به زمین منتقل میکند تا به قطعات دیگر آسیب نرسد.
معمولا به رنگ خاکستری تیره است و در حالت سالم در حدود ۵۰KΩ مقاومت دارد.بیشترین استفاده در مسیر مدارات بلندگو، میکروفن، کلید خاموش/روشن، بازر،شارژ، صفحه کلید، مسیر باطری را دارد. چون جنبه محافظتی دارد و به صورت موازی است میتواندر صورت خرابی جای آن سیم کشید ولی جنبه حافظت آن حذف میشود.بسیار به آب و رطوبت حساس اند و در گوشی های آبخورده باید حذف شوند.در صورت خرابی اتصال کوتاه می شوند و در تست بازر مولتی متر فقط صدای بوق شنیده می شوند.
ترمیستور:(PTC , NTC ) مقدار این نوع مقاومت ها نسبت به حرارت تغییر میکند،مقاومت NTC با افزایش دمای محیط یا برد مقاومتشان کم میشود و جنبه محافظتی از سایر قسمت ها در مقابل افزایش دما را دارند. یکی از علتهای عدم شارژ ،گوشی شارژ نکند ، یا گوشی داخل شارژ باشد و فرمان Low Battery بدهد، یا برای اندازه گیری دمای باطری هنگام شارژ،یا فرمان افزایش دما و خاموشی گوشی همگی از وظایف یا علل خرابی این مقاومت است،برای تست آن ابتدا مقدار مقاومت را اندازه گیری میکنیم سپس به مقاومت حرارت میدهیم و دوباره اندازه گیری میکنیم،باید در این حالت مقاومت تغییر کرده باشد در غیر این صورت مقاومت خراب است.
مقاومت LDR (فتورزیستور) :مقاومت متغیری است که مقدار آن تابع نر محیط است. در مدارات موبایل به عنوان حسگر نور به کار میروند،معمولا این مقاومت ها در مسیر نور پس زمینه یا فلاش دوربین، ویا در گوشی های هوشمند به عنوان حسگر نور (light sensor) استفاده میشوند. به رنگهای قرمز،سفید،سبز وآبی در صفحه نمایش و سایر قسمت های برد استفاده میشود.
مقاومت MDR:وابسته به میدان مغناطیسی هستند،که معمولا در گوشی های تاشو هنگام بسته شدن گوشی و خاموش شدن ال سی دی از این نوع مقاومت ها استفاده میشود .در برنامه های قطب نما،جهت نما و قبله نما و برنامه های مشابه و همچنین کیف های فلیپ کاور از این حسگر استفاده میشود.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک