저항(Resistor)의 기초

저항, 이것은 전자 회로에서 흔히 볼 수 있는 전자 구성 요소입니다. 이것은 비상 조명, 의료 장치, 배터리 작동 장비 및 기타 많은 용도에 사용되는 기본 구성 요소 중 하나입니다.

저항이라는 단어는 전류에 대항하는 것을 의미하는 저항의 특성에서 왔습니다. 저항은 전선에서 움직이는 전자의 경로에 있는 장애물과 장애물에 불과합니다. 전류가 흐른 후에는 전압(전위차)이 떨어져 전류가 흐를 수 있습니다.

 

저항은 본질적으로 비활성(패시브)이며 능동 요소와 수동 요소의 차이로 인해 기술적으로 수동 구성 요소라고 불립니다. 즉, 활성 요소는 안정적으로 작동하기 위해 외부 트리거 소스가 필요한 장치입니다. 마찬가지로, 패시브 요소는 작동하기 위해 외부 전원이 필요하지 않고 독립적인 장치입니다.

간단히 말해서, 모든 수동 소자(저항체)는 에너지 저장 용량을 가지고 있으며, 따라서 에너지 저장 소자라고 불립니다. 전자 장치를 열면 모양과 크기가 다른 작은 색 실린더를 발견할 수 있습니다.

일반적으로 저항은 다음과 같은 회로도 기호로 나타낼 수 있습니다.

 

모든 회로는 와이어로 구성되어 있으며 특히 아래에 표시된 배터리의 내부 저항을 가지고 있습니다. 그것은 그리스 기호 오메가 (Ω)로 표시됩니다.

저항기를 쉽게 이해하기 위해 유체역학 모델을 유추해 보겠습니다. 유체 역학 모델에서 접근 저항기는 파이프로 간주됩니다. 유체가 파이프를 통해 흐를 때마다 벽이 가압되어 유체의 잠재 에너지를 감소시킵니다. 저항기의 크기는 배관 직경에 따라 달라집니다.

 

저항이 작으면 파이프를 통과하는 유량이 증가할 수 있는 큰 파이프와 동일합니다..

저항 – 유체역학 모델

 

마찬가지로 저항이 클수록 유체 흐름이 제한된 작은 파이프와 유사합니다. 엄밀히 말하면, 저항기는 전기의 흐름을 차단하고 회로의 전류를 제어할 수 있습니다. 이를 흔히 저항이라고 합니다.

그러나 전류를 유지하려면 전압 및 저항과 같은 두 가지 매개 변수를 알아야 합니다. 이 관계는 옴의 법칙을 사용하여 평가됩니다. 옴의 법칙 정의에 따르면 두 전기 지점 사이에 흐르는 전류는 구성 요소의 전압과 저항이 일정한 것에 정비례합니다.

 

여기 저항기 작업에서 핵심적인 역할을 하는 조지 옴이 발명한 수학 방정식이 있습니다. 저항기의 작동 원리는 전압, 저항 및 전류의 세 가지 양에 따라 달라집니다.

이를 바탕으로 옴의 법칙을 두 가지 형태로 재정의할 수 있습니다.

시나리오 1: 전압이 일정

 

I=V/R

 

'I'는 암페어로 표시된 도체를 통해 흐르는 전류를 나타냅니다.

'V'는 전기 지점의 전위차(볼트로 측정)입니다.

'R'은 전류와 전압에 반비례하는 구성 요소의 저항(옴으로 측정)입니다.

 

저항 값이 높으면 회로의 전류가 감소하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

* 저항과 전류는 전압이 일정하게 될 때 반비례합니다.

 

시나리오 2: 전류 일정

 

R=V/I

 

저항이 증가하면 전압이 증가하고, 저항이 감소하면 전압이 감소합니다. 여기서 저항과 전압은 서로 정비례합니다.

* 저항과 전압은 전류가 일정하게 될 때 정비례합니다.

 

** 저항에 연결된 방향을 고려하지 않고 전류를 제한합니다.

 

전력 등급

저항의 전류 제한은 저항의 유형에 따라 다릅니다. 주로 탄소 조성 저항기와 금속막 저항기가 사용됩니다. 다른 유형에는 전위차계라고도 하는 가변 저항기, 권선 및 탄소막 저항기가 포함됩니다. 전류 흐름이 저항을 더 많이 통과하면 정격 전력이 높아집니다.

저항기 정격 전력은 본체를 통과하는 고전류 흐름을 견딜 수 있는 능력을 나타냅니다. 예를 들면 다음과 같습니다. 최대 전류가 100mA인 장치를 연결하고 싶습니다. 이제 전류를 견딜 수 없는 저항을 배치하면 타서 회로가 손상될 가능성이 있습니다.

 

이 문제를 해결하려면 높은 와트 수 저항(1/8 및 µ와트)을 선택해야 합니다. 전력 정격이 증가하면 저항기의 크기도 증가합니다. 저항기가 전압 강하를 제공한다는 것을 알고 있듯이, 제조는 원하는 저항을 생성하도록 제어된 방식으로 수행됩니다. 저항 값의 범위는 1Ω 미만과 22메가Ω 이상이며 음수일 수 없습니다.

더 나은 전력 처리 능력을 유지하려면 표준 공칭 저항 값이 선호되어야 합니다. 한편, 저항기의 크기는 전력 와트 정격이 증가함에 따라 감소합니다.

 

표준 저항값

실제로 표준 공칭 저항은 설계자 또는 제조업체가 지정하고 설계한 평균 또는 일반적인 정격 저항입니다.

다음은 업계에서 사용되는 표준 저항 값입니다.

 

 

표준 저항 값

 

실제로, 저항은 "저항의 저항이 실제 저항 이외의 얼마나 많거나 적은지"로 명시된 일부 허용 오차 값(저항 값의 오차)을 가지고 있습니다. 가장 일반적으로 사용 가능한 허용 오차는 1%, 2%, 5%, 10% 및 20%입니다.

본질적으로 저항은 여러 가지 방법으로 연결할 수 있습니다. 직렬 연결, 병렬 연결 또는 직렬 및 병렬 조합으로 결합할 수 있습니다.

 

직렬(데이지 체인 연결) 형태의 저항기는 양단에 약간의 전압 강하가 있으며 전류는 모든 저항에서 동일합니다.

 

 

직렬 연결의 저항기

 

예를 들어, 두 개의 저항 R1(1K 옴)과 R2(2K 옴)가 직렬로 연결되어 있고 일부 전류가 4mA 전류를 통해 흐른다고 하면 R1의 전압 강하는 4V이고 R2는 8V입니다.

 

직렬 저항기 – 예

 

옴 법칙 V=IR에서 직렬 네트워크의 두 저항을 통과하는 총 전압은 12V입니다. 총 저항은 개별 저항의 합으로 주어집니다.

R = R1 + R2 = 1KΩ + 2KΩ = 3KΩ

 

또한 병렬로 연결된 저항은 동일한 전위 전압을 가지며 전류는 각 저항마다 다릅니다.

여기서 전류는 각 저항을 통해 분할됩니다.

 

병렬 연결의 저항기

 

따라서 총 전류(I) = I1+I2. 병렬 회로에서 전류를 계산하려면 저항 R12=1K 및 R1=2K에 3V의 입력 전압(V)이 적용된다고 가정합니다.

 

옴 법칙의 현재 방정식, I1=V/R1 및 I2=V/R2 적용

총 전류는 I = 12 / 1000 + 12 / 3000 = 12mA + 4mA = 16mA로 주어집니다.

 

병렬 저항 – 예그리고 병렬 회로의 총 저항은 개별 저항의 역수의 합입니다.

R = 1 / R1 + 1 / R2 = 1/1000 + 1/3000 = 750Ω

 

따라서 병렬 회로의 전체 저항은 750 Ω입니다.

 

마지막으로 알아야 할 중요한 점은 회로에 저항을 사용하는 이유입니다. 

 

• 일부 구성 요소(예: LED)는 더 많은 전류를 소비하고 때때로 소손됩니다. 이를 방지하기 위해 저항은 전류를 제한하는 데 사용
• 전압 분배기 네트워크를 사용하여 전압 최소화
• 점퍼를 사용하지 않고 인쇄 회로 기판 (Zero ohm resistor)에서 두 지점을 단락
• 노이즈 감소(금속 호일 저항기)
• 오븐 및 전기 히터와 같은 히터 요소(전력 저항기)
• 스테레오(전위계)와 같은 볼륨 제어 애플리케이션.
• Bluetooth, Wi-Fi 및 ZigBee와 같은 임베디드 모듈의 전원을 켜기 위해 다양한 전압을 생성
• 민감한 구성 요소 또는 IC를 우발적인 폭발로부터 보호