Co robi opornik?

OK, bardzo podstawowe pytanie tutaj.

Czytam wiele książek, sporo przeszukuję, a każdy opis, który czytam, zdaje się mówić o przepływie elektronów i od razu idzie zbyt głęboko w teorii, abym mógł zrozumieć podstawową zasadę ich użycia.

Rozumiem, że rezystor ogranicza „przepływ”, aby na przykład dioda LED nie wybuchła. Ale nie rozumiem dokładnie, co rezystor robi dla prądu i napięcia ...

Czy rezystory wpływają zarówno na prąd, jak i napięcie? W jaki sposób

Przepływ elektryczny to ruch ładunków elektrycznych przez materiał. Opór jest fizyczną przeszkodą dla tych ruchomych ładunków.

Do utrzymania tych ładunków w ruchu potrzebna jest pewna ilość energii, a ponieważ spadek energii jest proporcjonalny do ilości utrzymywanego w ruchu ładunku, powoduje to spadek napięcia na materiale, ponieważ siła elektromotoryczna (w woltach) to energia (w dżuli) na ładunek (w kulombach).

Ponieważ jest to przeszkoda fizyczna, ogranicza także szybkość, z jaką ładunki mogą przemieszczać się w danym punkcie na jednostkę czasu. Daje to maksymalny prąd, ponieważ prąd (w amperach) to ładunki (w kulombach) na jednostkę czasu (w sekundach).

I jak się okazuje, jeśli przykładasz mniej więcej siłę elektromotoryczną do tej samej rezystancji, prąd rośnie lub maleje dokładnie liniowo. To powoduje powstanie prawa Ohma, które stwierdza, że ​​siła elektromotoryczna jest proporcjonalna do iloczynu prądu i rezystancji, to znaczy .$E = IR$

Pomocne może być myślenie o napięciu jako o ciśnieniu lub sile napędzającej elektrony przez rurę, która jest drutem. Prąd to liczba lub ilość elektronów przechodzących przez dany punkt w dowolnym momencie. Rezystory robią to, co mówi ich nazwa; opierają się. Możesz użyć ich do ograniczenia prądu lub napięcia, w zależności od tego, czy są one połączone szeregowo (jeden po drugim), czy równolegle (dzielą te same punkty połączeń, obok siebie. Pomyśl o elektronach jak o piłkach ping pongowych przechodzących przez rurkę, wepchnij jedną z nich, a te już w środku wypchną jedną na drugim końcu. Podwojenie długości rurki (szeregowe okablowanie rezystora) zwiększa siłę potrzebną do jej przepchnięcia, więc ogranicza napięcie. Jednak jeśli umieścisz rury obok siebie, wtedy ta sama liczba piłek musi przejść dwa razy więcej ścieżek, ograniczając ile może przejść jednocześnie, i tym samym ograniczając prąd. Wiem, że jest to rażąco uproszczone i nie uwzględnia wszystkich sytuacji, ale może dać oku umysłu wizualną reprezentację teorii przepływu elektronów i tego, w jaki sposób rezystory mogą na to wpływać.

Mam nadzieję, że jest to dość proste:

Napięcie powstaje z energii potencjalnej w separacji ładunków (jeden węzeł jest dodatni z mniejszą liczbą elektronów, jeden węzeł jest ujemny z większą liczbą elektronów). Pomyśl o tym jak o kuli do kręgli (szarży) na ziemi, a nie na szczycie drabiny. Kula na szczycie drabiny ma więcej energii potencjalnej, więcej napięcia.

Prąd powstaje z „przepływu” ładunku.

Rezystory pozwalają wybrać, ile prądu przepływa dla danego napięcia, ponieważ można uznać, że przewody nie mają oporu (uproszczone).

W skrócie: Rezystory ograniczają przepływ elektronów, zmniejszając prąd. Napięcie powstaje w wyniku różnicy energii potencjalnej na oporniku.

Matematyczna odpowiedź brzmi: rezystor jest dwuczęściowym urządzeniem elektrycznym, które przestrzega, lub można powiedzieć, wymusza, prawo Ohma: V = IR.

V to napięcie między dwoma zaciskami, I to prąd płynący z jednego zacisku do drugiego (przez rezystor), a R to wartość znana jako rezystancja. Dla idealnego rezystora R jest stałą i nie zależy od V, I ani niczego innego. Innym sposobem opisania prawa Ohma jest stwierdzenie, że napięcie na rezystorze i przepływający przez niego prąd są proporcjonalne. Stała proporcjonalności to R, opór.

Podstawową konsekwencją fizyki jest to, że rezystory przekształcają energię elektryczną w ciepło. Dlatego mają tendencję do nagrzewania się, gdy przepływa przez nie prąd. Prawdziwe rezystory mają maksymalne dopuszczalne rozproszenie mocy, a także mogą mieć R, który zależy nieco od temperatury i innych niedociągnięć od ideału.

Jeśli chodzi o sposób wykonania rezystorów, to prawdziwe rezystory są zbudowane z materiałów, które mają przewodnictwo gdzieś pomiędzy izolatorami (materiałami dielektrycznymi) a przewodnikami (takimi jak drut miedziany). Jeśli potrafisz ustalić, przez którą ścieżkę przepływa rezystor, wydłużenie tej ścieżki zwiększa rezystancję. Zwiększenie przekroju zmniejsza opór.

Jeśli chodzi o to, co sprawia, że ​​materiały są dobrymi przewodnikami ... Cóż, ogólnie dobre przewodniki mają ruchome elektrony na poziomie molekularnym. Dobre izolatory nie. Dobre rezystory są gdzieś pośrodku.