Τι είναι η αντίσταση;

Τι ονομάζουμε αντιστάτη;

Αντιστάτη ονομάζουμε ένα ηλεκτρολογικό ή ηλεκτρονικό εξάρτημα.

Τι είναι ο αντιστάτης;

Ο αντιστάτης είναι ένα εξάρτημα το οποίο έχει την ικανότητα να μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμική και χαρακτηρίζεται από ένα μέγεθος. Αυτό το μέγεθος είναι ένα ηλεκτρικό χαρακτηριστικό το οποίο ονομάζεται ηλεκτρική αντίσταση. Η ηλεκτρική αντίσταση είναι η ιδιότητα οπού έχει ένα υλικό να αντιστέκεται στη ροή του ρεύματος μέσω αυτού.

Τι μονάδα μέτρησης έχει ο αντιστάτης;

Η μονάδα μέτρησης είναι τα Ohm, για παράδειγμα ένα κομμάτι χάλκινου αγωγού διατομής 2,5mm² 200 μέτρων έχει περίπου 1,38 Ωμ αντίσταση.

Σύμβολο (Ω) διαβάζεται Ωμ και λέγεται αντίσταση.

 

 

Που το συναντάμε;

Αντιστάτες συναντάμε σε όλα τα κυκλώματα, τροφοδοτικά, αισθητήρια, βαθμίδες ενίσχυσης, φίλτρα και αλλά. Ο αντιστάτης είναι ένα από τα τρία βασικά παθητικά στοιχεία οπού με αυτό κατασκευάζουμε κυκλώματα.

Που χρησιμεύει;

Η χρήση τους είναι να περιορίζουν τη ροή ρεύματος σε ένα κλειστό αγώγιμο τμήμα. Αυτό όμως δεν λέει και πολλά. Με την τοποθέτηση όμως πολλαπλών αντιστατών πιθανόν και άλλον στοιχείων, μπορούμε να επιτύχουμε μείωση του ρεύματος, είτε αύξηση του (ανάλογα πως συνδεθούν σειρά ή παράλληλα), μέχρι και φιλτράρισμα μιας κυματομορφής. Επίσης μπορούμε να τους χρησιμοποιήσουμε για να μειώσουμε μια μεγάλη τάση, είτε να μετατρέψουμε την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμική και άλλες πολλές εφαρμογές.

Πως το χρησιμοποιούμε;

Επιπλέον ο αντιστάτης λέγεται και αντίσταση όταν αναφερόμαστε σε έναν κλασσικό αντιστάτη ο οποίος είναι γραμμικός και η τιμή του δεν αλλάζει με κάποιον άλλον εξωτερικό παράγοντα (εκτός απο τη θερμοκρασία), και έχει σταθερή τιμή στο χρόνο. Μια φωτοαντίσταση είναι ένας μεταβλητός αντιστάτης του οποίου η τιμή αλλάζει ανάλογα με την ένταση φωτισμού. Για ευκολία θα αναφερόμαστε από εδώ και στο εξής για το στοιχείο αυτό ως αντίσταση.

Νόμος του Ωμ

Υπάρχει μια πολύ βασική σχέση της ηλεκτρολογίας οπού περιγραφή τον αντιστάτη και αυτή είναι ο νομός του Ωμ.

R= V/I ή V = I*R ή I = V/R

Και στις 3 περιπτώσεις είναι ακριβώς η ιδιά σχέση απλά λυμένη διαφορετικά.

Οπού:

R είναι η αντίσταση της αντίστασης.

V είναι η τάση (διαφορά δυναμικού) στα δυο άκρα της αντίστασης.

I είναι το ρεύμα που ρέει μέσα από την αντίσταση.

 

 

Αν τώρα πάρουμε την σχέση V = I*R , η οποία μας λέει ότι η τάση στα άκρα της αντίστασης είναι ανάλογη του ρεύματος που την διαρρέει και της αντίστασης. Επιπλέον αν για σταθερή αντίσταση αυξήσουμε το ρεύμα θα αυξηθεί και η τάση, ενώ αν μειώσουμε το ρεύμα θα μειωθεί και η τάση αντίστοιχα. Αυτό σημαίνει ότι η σχέση οπού συνδέει τη τάση με το ρεύμα και την αντίσταση είναι γραμμική.

 

 

 

 

 

Συνδεσμολογία αντιστάσεων

Όταν σε ένα κύκλωμα έχουμε παραπάνω από μια αντιστάσεις, τότε αυτές μπορεί να έχουν συνδεθεί μεταξύ τους είτε εν σειρά, είτε παράλληλα.

 

Σειρά

Δυο ή παραπάνω αντιστάσεις λέμε ότι είναι συνδεδεμένες εν σειρά όταν διαρρέονται από το ίδιο ρεύμα και μόνο. Βέβαια συχνά θα ακούσετε ότι είναι σε σειρά αν το τέλος της μιας είναι η αρχή της επομένης και πάει λέγοντας. Αυτό εν μερει είναι σωστό, αλλά για την απλούστευσή ας θεωρήσουμε ότι είναι έτσι.

 

 

 

Παράλληλα

Δυο ή παραπάνω αντιστάσεις είναι συνδεδεμένες παράλληλα όταν στα άκρα τους έχουν την ιδιά τάση. Δηλαδή όταν έχουν τα άκρα τους συνδεδεμένα μεταξύ τους. Η ¨αρχή¨ της πρώτης με την ¨αρχή¨ της δεύτερης και ¨τέλος¨ της πρώτης με το ¨τέλος¨ της δεύτερης. 

 

 

 

Ποτενσιόμετρο

Επιπλέον έχουμε και την μεταβλητή αντίσταση τριών άκρων, το ποτενσιόμετρο που λέμε. Το ποτενσιόμετρο έχει τρία άκρα. Τα δυο από αυτά είναι η συνολική αντίσταση του ποτενσιόμετρου, και το άλλο είναι ένα άκρο το οποία κινείται κατά μήκος της αντίστασης. Μεταξύ του κινητού και ενός έκτων δυο σταθερών ακρών αν μετρήσουμε θα βρούμε μια αντίσταση. Αν μετακινήσουμε τώρα το κινητό άκρο αυτή η αντίσταση θα αλλάξει, είτε θα μειωθεί είτε θα αυξηθεί ανάλογα προς ποιο άκρο κατευθυνόμαστε.

 

 

 

Πρακτικές εφαρμογές

Αντίσταση για LED των 5mm, 10mA, 2V

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε κάνει μια κατασκευή και θέλουμε της προσθέσουμε ένα L.E.D. για να βλέπουμε την κατάσταση τροφοδοσίας της κατασκευής. Υποθέτουμε ότι λειτουργεί με 12V DC και η πηγή τροφοδοσίας είναι ικανή να δώσει το επιπλέον ρεύμα οπού χρειάζεται το L.E.D. μας. Το L.E.D. έχει τα εξής χαρακτηριστικά: Vf=2V @ If=10mA. Για να υπολογίσουμε την κατάλληλη αντίσταση οπού απαιτείται να συνδέσουμε εν σειρά έχουμε να εφαρμόσουμε την εξής σχέση :

R = (Vs-Vf)/If

Οπού:

R είναι η αντίσταση οπού θα χρειαστεί το L.E.D. εν σειρά.

Vs είναι η τάση της πηγής τροφοδοσίας (DC).

Vf η πτώση τάσης στο L.E.D. κατά την ορθή πόλωση.

If και το ρεύμα οπού απαιτεί το L.E.D. κατά την ορθή πόλωση.

Άρα,

R = (Vs-Vf)/If = (12-2)/0,01=1000Ω

Μέτρηση ενός μεγάλου ρεύματος

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε μια κατανάλωση η οποία απορρόφα ένα μεγάλο ρεύμα της τάξεως των 35Α, και εμείς επιθυμούμε να το μετρήσουμε για κάποιο λόγο. Αυτό το ρεύμα μπορεί να είναι είτε συνεχές, είτε εναλλασσόμενο, δεν έχει κάποια διαφορά. Για να το μετρήσουμε χρειαζόμαστε ένα όργανο, αυτό το όργανο είναι μια αμπεροτσιμπίδα η οποία είναι ικανή να μετρήσει τέτοιο ρεύμα. Αλλά εμείς έχουμε μόνο ένα πολύμετρο ότι οποίο μπορεί να μετρήσει μέχρι 10Α. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούμε να μετρήσουμε το ρεύμα απλά συνδέοντας το ως αμπερόμετρο. Εδώ όμως μπορούμε να κάνουμε το εξής. Μπορούμε εν σειρά με την κατανάλωση να βάλουμε μια αντίσταση πολύ μικρής τιμής, δυο τάξης μεγέθους πιο μικρή από το φορτίο (αυτές είναι οι λεγόμενες shunt αντιστάσεις). Έπειτα θα μετρήσουμε την πτώση τάσης οπού έχει η αντίσταση, και θα την διαιρέσουμε με τη τιμή της αντίστασης.

Για παράδειγμα το κύκλωμα αυτό έχουμε μια τάση τροφοδοσίας η οποία είναι 70V και ένα φορτίο οπού καταναλώνει 35Α, αρά από το νομό του Ωμ, η αντίσταση του φορτιού είναι 2 Ωμ (70V δια 35Α). Αρά επιλέγουμε μια αντίσταση των 20mΩ (δυο τάξης μεγέθους) και μικρότερη για την μέτρηση αυτή. Συνδέουμε εν σειρά την αντίσταση αυτή με το φορτίο. Αρά έχουμε καταλήξει σε αυτό το κύκλωμα.

R = V/I = 70/35 = 2Ω

Αν μετρήσουμε την πτώση τάσης στην αντίσταση αυτή πρέπει να είναι 693mV περίπου. Εφαρμόζοντας το νομό του Ωμ έχουμε 693mV(0,693V) και  20mΩ (0,02Ω). Αρά 0,693V δια 0,02Ω  μας κάνει ένα ρεύμα 34,65Α το οποίο είναι σχεδόν 35Α.

I = V/R = 0,693/ 0,02 = 34,65A 

Αντιστάσεις όπου θα συναντήσουμε στη πράξη

Έχουμε τις αντιστάσεις οι οποίες είναι 1 τέταρτο του Watt και έχουνε τον χρωματικό κώδικα πάνω τους. Αυτές μοιάζουν κάπως έτσι.

 

 

Ο χρωματικός κώδικας αναγραφεί κωδικοποιημένα τα χαρακτηριστικά της αντίστασης σε 4 ή 5 δακτυλίους χρώματος. Την ονομαστική τιμής της, και την ανοχή της σε ποσοστό της %. Δηλαδή πόσο είναι η θεωρητική τιμή της, και πόσο της % μπορεί να είναι διαφορετική στην πράξη αυτή η τιμή. Κάθε χρώμα στο χρωματικό κώδικα αντιστοιχεί και σε ένα νούμερο. Οπότε απλά βλέποντας τα χρώματα μπορούμε να βρούμε την τιμή της αντίστασης.

 

Επίσης σχεδόν όλες οι αντιστάσεις μέχρι 2 Watt έχουνε το χρωματικό κώδικα πάνω τους. Αν θέλουμε αντίσταση για μεγαλύτερη ισχύ θα πρέπει να πάμε στις λεγόμενες ¨Βατικές¨ αντιστάσεις. Οι οποίες μπορεί να είναι 3, 5, 10, κλπ σε τιμή ισχύος. Αυτές μοιάζουν κάπως έτσι στη πράξη.

 

Έχουμε και τις shunt αντιστάσεις οι οποίες είναι αντιστάσεις μεγάλες σε μέγεθος, μικρής τιμής αντίστασης, στις οποίες η τιμή της αντίστασης είναι αρκετά σταθερή, δηλαδή δεν μεταβάλλεται όταν διαρρέονται από ρεύμα. Αυτές συνδέονται εν σειρά σε κυκλώματα για να διαρρέονται από ρεύμα των κυκλωμάτων. Έπειτα μετρώντας την τάση στα άκρα τους βρίσκουμε το ρεύμα του κυκλώματος.

 

 

 

 

Αναφορές

ΧΑΤΖΑΡΑΚΗΣ, Γ. (2015). ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ 3η ΕΚΔΟΣΗ. ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ: ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΤΖΙΟΛΑ.

HOROWITZ, P., & HILL, W. (1989). The art of electronics. Cambridge [England], Cambridge University Press.

 

Πολλά 73, de SV1SGV

Αλεξάνδρου Άγγελος