Резисторы 

Поскольку напряжение, сила тока и сопротивление в любой электрической цепи взаимосвязаны, мы можем контролировать любую из этих величин, управляя двумя другими. Из всех вышеперечисленных величин легче всего управлять сопротивлением. Это можно сделать путем изменения материала, размера и формы проводящих компонентов (Вспомните, как тонкая металлическая нить лампочки создала больше сопротивления чем толстый провод).

Специально для создания в электрической цепи определенной величины сопротивления был изобретен компонент названный резистором. Резисторы обычно изготавливаются из металлической проволоки или углерода, и проектируются таким образом, чтобы обеспечить стабильную величину сопротивления в широком диапазоне условий окружающей среды. При работе в электрической цепи резисторы, в отличие от ламп, рассеивают электроэнергию не в виде света, а в виде тепла. Однако основное предназначение резистора состоит не в том, чтобы произвести тепло, а в том, чтобы обеспечить точную величину электрического сопротивления.  

В электрических схемах резистор обозначается следующим образом:

В России условные графические обозначения резисторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728-74. В соответствии с ним, постоянные резисторы обозначаются следующим образом:

Величина сопротивления резистора отображается рядом с его условным обозначением, при этом для резисторов,  сопротивление которых меньше 1 кОм, число омов указывается цифрами без единицы измерения. Если резисторов в схеме несколько, то каждому из них присваивается числовое значение, например R1, R2, R3 и т.д. Условные обозначения резисторов могут отображаться как горизонтально, так и вертикально:

Реальные резисторы похожи на маленькие трубки или цилиндры с двумя выводами, которые используются для подключения к цепи. Ниже приведены примеры внешнего вида резисторов:

Резисторы могут иметь не только постоянное, но и изменяемое сопротивление. Такие резисторы служат для регулировки и получения требуемой величины сопротивления. Схематически переменные резисторы обозначаются следующим образом:

Вы наверное заметили, что через схематическое обозначение переменного резистора проходит диагональная стрелка. Так вот, такая стрелка на обозначении любого компонента (не только резистора) символизирует, что он имеет переменное а не фиксированное значение.

Переменные резисторы имеют механические средства настройки, такие как вращающаяся ручка или рычажок, с помощью которых изменяется величина электрического сопротивления. На фотографии ниже показано несколько устройств, называемых потенциометрами, которые могут использоваться в качестве переменных резисторов:

Электрический ток проходя через резистор испытывает определенное "трение", вызванное противодействием ему сопротивления. В связи с этим резисторы классифицируют по количеству тепловой энергии, которую они могут рассеять без перегрева, или иначе говоря по мощности. Мощность резистора указывается в "ваттах". Большинство резисторов, используемых в бытовой аппаратуре, имеют мощность 1/4 ватта (0,25 ватт) и менее. Если мы посмотрим на первую фотографию этой статьи, то увидим, что номинальная мощность резистора примерно пропорциональна его размеру: чем больше резистор, тем выше его мощность. Этого нельзя сказать о величине сопротивления: она  не имеет ни какого отношения к размеру резистора.

Несмотря на то, что электроника очень далеко шагнула со времени открытия резистора, он по прежнему является одним из основных компонентов любой электрической схемы. Поэтому, не смотря на простоту резистора, мы с вами потратим достаточно времени на рассмотрение и анализ цепей, состоящих только из резисторов и батарей.

В качестве практического примера полезности резисторов вы можете изучить фотографию представленную ниже. На ней изображена печатная плата представляющая собой плоское изоляционное основание, на одной или обеих сторонах которого расположены медные токопроводящие полоски, к которым припаяны электронные компоненты. Различные компоненты на этой плате обозначены соответствующей буквенно-цифровой маркировкой. Обозначение резисторов начинается с буквы "R".

Эта печатная плата представляет собой компьютерный аксессуар называемый "модемом", который служит для передачи цифровой информации по телефонным линиям. На ней можно увидеть десяток резисторов с номинальной мощностью рассеивания 0,25 ватт. Помимо этого, каждый черный прямоугольник (называемый "микросхемой" или "чипом") в своем составе имеет собственные резисторы для выполнения внутренних функций.

На следующей фотографии мы можем увидеть еще более мелкие резисторы, которые предназначены для поверхностного монтажа (SMD резисторы). Печатная плата представленная здесь является нижней частью жесткого диска персонального компьютера. Маркировка резисторов на этой плате, как и в предыдущем примере, начинается с буквы "R".

На этой плате находится более ста SMD резисторов (для поверхностного монтажа), и это не считая резисторов, которые входят в состав черных прямоугольников - микросхем. Представленные фотографии имеют цель убедить любого в том, что резисторы (простейшие устройства, единственная функция которых - оказывать сопротивление потоку электронов) являются очень важными компонентами в области электроники.

Условное обозначение резистора в электрических схемах иногда используется для обозначения какого-либо общего типа устройств, которые делают что то полезное с электрической энергией в цепи. Такие устройства называются нагрузкой, и маркируются буквами R_Н.

А теперь давайте применим полученные знания для анализа следующей схемы:

Здесь нам известны напряжение (10 вольт) и сила тока (2 ампера). Необходимо вычислить сопротивление резистора в омах и рассеиваемую им мощность в ваттах. Если просмотреть список всех выведенных нами ранее из закона Ома уравнений, то можно найти два из них, которые дадут ответы на поставленные вопросы исходя из известных нам величин:

Подставив известные величины напряжения (U) и силы тока (I) в эти два уравнения, мы определим сопротивление резистора (R) и рассеиваемую им мощность (P):

Для того, чтобы обеспечить в цепи силу тока величиной в 2 ампера, при напряжении батареи 10 вольт, сопротивление резистора должно иметь величину 5 Ом. А чтобы наш резистор не перегрелся и не вышел из строя, рассеиваемая им мощность должна быть не менее 20 ватт.

Краткий обзор:

• Устройства предназначенные для создания точной величины сопротивления вцепи называются резисторами. Резисторы характеризуются сопротивлением (в омах) и рассеиваемой мощностью (в ваттах).
• Мощность резистора, в отличие от его сопротивления, примерно может быть оценена по его размеру. Чем больше резистор, тем большую мощность он может рассеять без перегрева и выхода из строя.
• Иногда символом резистора в электрических схемах обозначается какое-либо устройство, которое делает что то полезное в цепи. Это устройство называется нагрузкой.