یکی از اساسی ترین عناصر در مدار های الکتریکی مقاومت ها هستند.
مقاومت ها عضو عناصر خطی و تغییرناپذیر با زمان هستند.طبق قانون اهم داریم :
همانطور که مشاهده می کنید مقاومت را با R نمایش می دهیم و آن را با تقسیم ولتاژ بر جریان تعریف می کنیم.
واحد مقاومت Ω (اُهم ohm) است اما با توجه به رابطه ای که برای مقاومت نوشتیم می توانیم V/A (ولت بر آمپر) را هم به عنوان واحد مقاومت در نظر بگیریم.
نکته : اگر رابطه ی بالا را به این صورت بنویسیم :
G برابر خواهد شد با :
اکنون به مفهوم رسانایی رسیدیم ، G را نماد رسانایی و واحد آن ℧ (مُهو mho) یا s (زیمنس siemens) است. همانطور که متوجه شدید مهو عکس اهم است. ℧ = Ω−1
همان طور که پیش تر بیان کردیم مقاومت یک عنصر خطی است بیایید مشخصه ی V-I یا همان (ولتاژ-جریان) را رسم کنیم و آنرا بررسی کنیم.
مشخصه ی V-I همان نمودار ولتاژ برحسب جریان است که می توانیم به کمک این نمودار رفتار عناصر مختلف را به ازای ولتاژ و جریان های مختلف بررسی کنیم. برای مقاومت مشخصه ی V-I به صورت زیر خواهد بود :
همان طور ک مشاهده می کنید شیب خط نمودار V-I برابر R (مقاومت) خواهد بود.
در مدار های الکتریکی برای اینکه بتوانیم تحلیل و حل مدار را ساده تر کنیم می توانیم مقاومت های موازی و سری را در مدار ساده کنیم ، در واقع یک مقاومت معادل برای چند مقاومت در مدار در نظر می گیریم با اینکار مدار ساده تر شده و از تعداد مقاومت ها کاسته می شود .
برای مقاومت های سری داریم:
در حالت کلی برای مقاومت سری داریم :
همچنین برای مقاومت موازی داریم :
در حالت کلی برای مقاومت سری داریم :
همچنین برای ترکیب سری و موازی مقاومت ها :
مقاومت ترکیب کربن (carbon composition Resistor) : مقاومت های ترکیب کربن (CCR) مقاومت هایی هستند که آنها از ذرات کربن ریز مخلوط شده با یک چسب (به عنوان مثال خاک رس) می سازند که بعد از پخت حالت جامد پیدا می کنند. اگرچه مقاومت‌های ترکیب کربن به طور گسترده در مدارها به کار می روند ، اما امروزه اکثر مقاومت‌ها با رسوب یک فلز یا فیلم کربن بر روی یک حامل سرامیکی ساخته می‌شوند.
مقاومت های ترکیب کربن برای مقاومت در برابر پالس های انرژی بالا مناسب هستند چون تمام انرژی از بدنه ی مقاومت ترکیب کربنی عبور می کند ، در حالی که اندازه نسبتا کوچکی دارند. به همین دلیل، امروزه مقاومت ترکیب کربن هنوز در بسیاری از کاربردها استفاده می شود. کاربردها شامل حفاظت از مدارها (محافظت از جریان یا دشارژ) ، محدود کردن جریان ، منابع تغذیه با ولتاژ بالا ، روشنایی با قدرت بالا و جوشکاری است.
مقاومت فیلم کربن (carbon film Resistor) : آنها از یک حامل سرامیکی با یک لایه نازک کربن خالص در اطراف آن ساخته شده اند. این فیلم کربن به عنوان ماده مقاومتی عمل می کند.
این نوع مقاومت به طور گسترده در الکترونیک استفاده می شود. بنابراین مهم است که توجه داشته باشید که این مقاومت های کوچک دارای ظرفیت خاصیت (کاپاسیتانس) تقریباً 0.5PF و همچنین، خود القایی حدود 0.01μH برای مقاومت های برش نخورده و تا چند میکرو H برای مقاومت های برش مارپیچی است. این مقاومت ها در مقادیر بین 1Ω تا 10000MΩ موجود هستند و دارای توان 1/16، 1/8، 1/4، 1/2، 1 یا 2 وات هستند.
کاربردهای معمول مقاومت های فیلم کربنی در کاربردهای ولتاژ بالا و دمای بالا است. برای مقاومت فیلم کربنی کار در ولتاژهای عملیاتی تا 15KV با دمای نامی 350 درجه سانتی گراد امکان پذیر است. از موارد عملی کربرد می توان به استفاده در منابع تغذیه ولتاژ بالا ، رادارها ، اشعه ایکس و لیزر اشاره کرد.
مقاومت فیلم فلز (carbon film Resistor) : مقاومت های فیلم فلزی دارای یک لایه فلزی نازک به عنوان عنصر مقاومتی روی بدنه نارسانا هستند.عنصر مقاومتی یک لایه فلزی نازک است که معمولاً روی یک هسته سرامیکی استوانه‌ای با خلوص بالا پراکنده می‌شود (رسوب خلاء). گاهی اوقات از تکنیک هایی غیر از کندوپاش استفاده می شود. فلز ته نشین شده با نگهداری طولانی مدت در دمای پایین به طور مصنوعی پیر می شود. این منجر به دقت بهتر برای مقاومت می شود. ماده مقاوم اغلب نیکل کروم (NiCr) است، اما برای کاربردهای خاص از آلیاژهای دیگری مانند قلع و آنتیموان، طلا با پلاتین و نیترید تانتالیوم استفاده می شود.
مقاومت های فیلم فلزی از رایج ترین انواع مقاومت های محوری هستند.
ظاهر مقاومت‌های فیلم فلزی شبیه مقاومت‌های فیلم کربنی است، اما ویژگی‌های آنها برای پایداری، دقت و قابلیت اطمینان بسیار بهتر و بالاتر است.
مقاومت های فیلم فلزی ویژگی های خوبی برای تحمل، پایداری و TCR دارند. علاوه بر این ، دارای ویژگی نویز کم و خطی بودن بالا به دلیل ضریب ولتاژ پایین هستند.
بنابراین، در مدارهایی که تلرانس محکم، ضریب دمای پایین و ویژگی‌های نویز کم مهم هستند، اغلب از مقاومت‌های فیلم فلزی استفاده می‌شود. نمونه هایی از کاربردها فیلترهای فعال یا مدارهای پل هستند.
ترمیستور (Thermistor) : ترمیستور یک مقاومت حساس به دما است. آنها اغلب به عنوان سنسور دما استفاده می شوند. اصطلاح ترمیستور ترکیبی از دو کلمه “حرارتی” و “مقاومت” است. همه مقاومت ها وابستگی خاصی به دما دارند که با ضریب دمایی آنها توصیف می شود. در بیشتر موارد، ضریب دما به حداقل می رسد، اما در مورد ترمیستورها ضریب دمای بالا به دست می آید. برخلاف اکثر مقاومت‌های دیگر ، ترمیستورها معمولا دارای ضرایب دمایی منفی هستند که به این معنی است که با افزایش دما، مقاومت کاهش می‌یابد. به این نوع ترمیستورهای NTC می گویند. به مقاومت های حرارتی با ضریب دمایی مثبت ترمیستورهای (PTC) می گویند.
ترمیستورها معمولاً نیمه هادی های سرامیکی هستند. در بیشتر موارد آنها از اکسیدهای فلزی تشکیل شده اند که برای به دست آوردن فاکتور شکل مورد نظر خشک و تف جوشی می شوند. انواع اکسیدها و مواد افزودنی رفتار مشخصه آنها را تعیین می کند. برای ترمیستورهای NTC، مواد رایج عبارتند از کبالت، نیکل، آهن، مس و منگنز. برای ترمیستورهای PTC، مواد متداول مورد استفاده عبارتند از باریم، استرانسیوم و تیتانات های سرب.
پتاسیومتر (potentiometer) : پتانسیومتر یک مقاومت متغیر قابل تنظیم دستی با 3 ترمینال است. دو تا از پایانه ها به انتهای مخالف یک عنصر مقاومتی متصل می شوند و ترمینال سوم به یک کنتاکت کشویی به نام برف پاک کن وصل می شود که روی عنصر مقاومتی حرکت می کند. پتانسیومتر اساساً به عنوان یک تقسیم کننده مقاومت متغیر عمل می کند. عنصر مقاومتی را می توان به صورت دو مقاومت پشت سر هم دید (مقاومت پتانسیومتر کل)، که در آن موقعیت برف پاک کن نسبت مقاومت مقاومت اول به مقاومت دوم را تعیین می کند. اگر یک ولتاژ مرجع در پایانه های انتهایی اعمال شود، موقعیت برف پاک کن ولتاژ خروجی پتانسیومتر را تعیین می کند.
برای ساخت پتانسیومترها از مواد مختلفی از جمله ترکیب کربن، سرم، سیم پیچ، پلاستیک رسانا یا فیلم فلزی استفاده می شود.
طیف گسترده ای از پتاسیومتر ها وجود دارد.پتاسیومتر های قابل تنظیم دستی را می توان به دو نوع حرکتی چرخشی یا خطی تقسیم کرد. علاوه بر آن هایی که قابل تنظیم دستی هستند ، پتانسیومترهای کنترل شده الکترونیکی نیز در دسترس هستند و اغلب به آن ها پتاسیومتر دیجیتال می گویند.
