مقاومت چیست

قطعه شناسی قسمتی مهم در آموزش طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی است . در مقاله ی زیر به بررسی مقاومت می پردازیم. به هر وسیله ای در مدار که با ممانعت در عبور جریان، انرژی الکتریکی را به اشکال دیگر انرژی تبدیل کند مقاومت می گویند. دستگاهی که انرژی الکتریکی را به انرژی گرمایی تبدیل می کند (رزیستور) نامیده می شود وبه توانایی آن دستگاه برای جلوگیری از عبور جریان، رزیستنس می گویند.
بنابراین رزیستنس در مخالفت با جریان ایجاد شده توسط یک مقاومت تعریف می شود.

مقاومت معیاری برای مقابله با جهت جریان در یک مدار الکتریکی است.

مقاومت (که مقاومت اهمی یا مقاومت الکتریکی نیز نامیده می شود) با اهم اندازه گیری می شود ، نماد آن با حرف یونانی امگا (Ω) است. اهم به نام گئورگ سیمون اهم (1884-1784) ، یک فیزیکدان آلمانی که رابطه ولتاژ ، جریان و مقاومت را ثبت کرده است، نامگذاری شده است.اعتبار وی به خاطر تدوین قانون اهم است.

برای درک مفهم مقاومت ، اجازه دهید نمونه هایی از مواد فلزی را مثال بزنیم. تعدادی الکترون آزاد وجود دارد که به طور تصادفی در ساختار بلوری یک ماده فلزی حرکت می کنند. هنگامی که ولتاژ در برابر مقاومت ناشی از میدان الکتریکی اعمال می شود ، الکترون های آزاد از نقطه پتانسیل پایین به نقطه پتانسیل بالاتر در ماده رانده می شوند. در هنگام حرکت رانش ، الکترونهای آزاد به طور مداوم با اتم های ماده برخورد می کنند و این پدیده از حرکت آزاد الکترون جلوگیری می کند و این باعث مقاومت می شود.

بسته به مقدار مقاومت ، مواد به سه دسته تقسیم می شوند.

1. برخی از مواد به طور عمده مواد فلزی هستند که مقاومت بسیار کمی در برابر جریانی که از آن ها عبور می کنند، دارند. از این مواد به عنوان هادی، یا بصورت دقیق تر، هادی الکتریکی یاد می شود. نقره رسانای برق بسیار خوبی است اما به دلیل هزینه بالا در سیستم های الکتریکی زیاد استفاده نمی شود. آلومینیوم رسانای خوبی است و به دلیل هزینه کم و در دسترس بودن ، رسانایی است که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد. مس هادی خوب دیگری است که معمولاً در مدارهای الکترونیکی و الکترونیکی مختلفی استفاده می شود و رسانای بهتری نسبت به آلومینیوم است، اما در عین حال از آلومینیوم هزینه بیشتری دارد.
2. دسته دیگری از مواد به نام نیمه هادی وجود دارد. نیمه هادی ها دارای مقاومت متوسطی هستند. به این معنی که در دمای اتاق خیلی زیاد و خیلی هم کم نیستند. استفاده های بی پایان از نیمه هادی ها برای ساخت دستگاه های الکترون، وجود دارد. سیلیسیم ، ژرمانیوم دو ماده نیمه هادی هستند که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این، ترکیبات مختلف رفتار نیمه هادی نیز دارند.
3. این مواد مقاومت فوق العاده ای در برابر جریان دارند که به عنوان عایق یا مواد عایق الکتریکی شناخته می شود. این مواد رسانای برق بسیار بدی هستند و عمدتا برای جلوگیری از نشت جریان در سیستم های الکتریکی استفاده می شوند. کاغذها ، چوب های خشک ، میکا ، ظروف چینی ، اپوکسی-پلی استر شیشه ، روغن معدنی ، گاز SF6 ، گاز نیتروژن ، سایر گازها ، هوا و … نمونه های بسیار خوبی از مواد عایق هستند.

اثر دما بر مقاومت

در مواد فلزی با افزایش دما ، ارتعاشات بین اتمی افزایش می یابد و از این رو مقاومت بیشتری در برابر حرکت الکترون ها ایجاد می کند. از این رو ، با افزایش دما مقاومت مواد فلزی افزایش می یابد.

ضریب مقاومت دما برای این مواد مثبت است. در نیمه رساناها با افزایش دما ، تعداد الکترونهای آزاد افزایش می یابد زیرا در دمای بالاتر تعداد بیشتری از پیوندهای کووالانسی شکسته می شود تا الکترونهای آزاد موجود در ماده را وارد کند.

این باعث کاهش مقاومت ماده می شود. از این رو نیمه هادی ها ضریب مقاومت دمایی منفی دارند.اندازه گیری مقاومت به طور معمول برای نشان دادن وضعیت یک جز یا یک مدار انجام می شود.

هرچه مقاومت بیشتر باشد ، جریان کمتر می شود. اگر مقاومت به طور غیر طبیعی زیاد باشد ، یکی از دلایل احتمالی ممکن است آسیب رساندن به رساناها در اثر سوختن یا خوردگی باشد. همه هادی ها چند درجه گرما تولید می کنند ، بنابراین گرم شدن بیش از حد ، موضوعی است که اغلب با مقاومت همراه است. هرچه مقاومت کمتر باشد ، جریان بالاتر است. یک دلیل احتمالی می تواند این باشد که ،عایق هایی در اثر رطوبت یا گرم شدن بیش از حد آسیب دیده اند.

بسیاری از کامپوننت ها، مانند عناصر حرارتی و مقاومت ها، دارای مقدار مقاومت ثابت هستند. این مقادیر غالباً روی پلاک های مولفه ها یا در کتابچه های راهنما، برای مرجع ، چاپ می شوند.

هنگامی که تولرانس نشان داده می شود ، مقدار مقاومت اندازه گیری شده باید در محدوده مقاومت مشخص شده باشد. هر تغییر قابل توجهی در مقدار مقاومت ثابت، معمولاً نشان دهنده وجود یک مشکل است.

“مقاومت” ممکن است در معنای لغوی، منفی به نظر برسد ، اما در برق می توان از آن به طور سودمند و مثبت استفاده کرد.

مثال : جریان باید برای عبور از سیم پیچ های کوچک توستر تلاش کند ، تا آنجا که گرما تولید شود و نان را قهوه ای کند. لامپ های رشته ای سبک قدیمی، جریان را از طریق رشته هایی بسیار نازک عبور می دهند تا نور تولید شود.

مقاومت در مدار عملیاتی قابل اندازه گیری نیست. بر این اساس ، تکنسین های عیب یابی اغلب مقاومت را با اندازه گیری ولتاژ و جریان و اعمال قانون اهم تعیین می کنند:

V = I * R

به این صورت،  اهم * آمپر = ولت.

R در این فرمول مخفف مقاومت است. اگر مقاومت ناشناخته باشد ، فرمول می تواند به R = E / I تبدیل شود (اهم = ولت تقسیم بر آمپر).

به عنوان مثال، در مدار بخاری برقی ، مقاومت با اندازه گیری ولتاژ و جریان مدار ، سپس اعمال قانون اهم تعیین می شود.

اضافه بار

اضافه بار یکی از مباحث مهم در آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی است.
مقدار جریان یک مدار با افزایش بار افزایش پیدا می کند. منظور از بار ،جمع مصرف دستگاه های الکتریکی در مدار است .
افزودن دستگاه ها مانند اتوها، هیترها، ماشین های لباس شویی و غیره در مدار، بار را افزایش داده و در نتیجه مقدار جریان را افزایش می دهد.
افزایش بار به حدی که باعث شود جریان از جریان ماکسیمم مشخص شده بیش تر شود، موجب جریان کشی بیش از حد می شود که به آن جریان اورلود می گویند.

فلز خالص و اکسید شده که دارای مقدار مقاومت بالایی است،جریان را به شدت کاهش می دهد.
حتی مقاومت زیاد، می تواند مانند یک عایق عمل کند و مانع از شارش جریان می شود.

در مقاومت های بالا اتصالات بد می تواند دما و گرما را بالا ببرد.این مسئله برای عایق های پلاستیکی پلاگین ها یا سوکت ها خطرناک است و خطر آتش سوزی وجود دارد.