Ellenállás

Az ellenállás szerepe az áramkörben

• áramerősség korlátozása
• kondenzátor kisütése
• feszültségosztó - amivel munkapont állító be
• kondenzátorral váltakozóáramú szűrő alkotása
• fűtés, világítás

Az ellenállás fogalma

Az ellenálláson átfolyó áram hatására az ellenállás két vége közt az áram nagyságával egyenesen arányos feszülség mérhető.

Az ellenálláson eső feszültség kiszámítása (Ohm-törvény): [math]U=R*I[/math], ahol U az ellenálláson eső feszültség, R az ellenálllás, I pedig az áram nagysága.

Az ellenállás mértékegysége az ohm, jele a görög nagy omega: Ω.
1 Ω ellenálláson 1 A áramot átbocsájtva a feszültésesés 1 V.

A fenti képlet átrendezett alakjait is gyakran használjuk:

• [math]I=U/R[/math]
• [math]R=U/I[/math]

Az ellenállásra jutó teljesítmény: [math]P=U*I=U^2/R=I^2*R[/math].
Ez a teljesítmény teljes egészében az ellenállást melegíti (hőként disszipálódik), ezért nagyon fontos, hogy arra is ügyeljünk, hogy az áramkörben az ellenállás megengedett maximális terhelhetőségét ne lépjük túl.

Egy egyszerű példa

Példa: Egy 4,5 V-os laposelemről szeretnénk egy LED-et meghajtani. Azt tudjuk, hogy a LED diódát 5 mA árammal szeretnénk hajtani és azt is, hogy ekkor 1,7 V esik rajta.

Mekkora ellenállást kell a LED-del sorba kapcsolni?

Megoldás: Az ellenállás és a LED sorba van kapcsolva. Ezáltal a rajta eső feszültségek összege lesz mérhető a LED vége és az ellenállás vége között, [math]U_t=U_D+U_R[/math]. Ebből meghatározzuk [math]U_R[/math]-t. [math]U_R=4,5 V - 1,7V = 2,8 V[/math] -ra adódik.

Mekkora ellenállást kell tehát választanunk, ha azt tudjuk, hogy 5 mA-t kell átengednie 2,8 V-os kapocsfeszültség esetén?

[math]R=\frac{U}{I}=\frac{2,8~{\rm V}}{0,005~{\rm A}} = 560~\Omega[/math].

Az ellenállás disszipációja: [math]P=U*I= 2,8~{\rm V} * 0,005~{\rm A} = 0,014~{\rm W} = 14~{\rm mW}[/math]. Tehát használhatjuk a legkisebb terhelhetőségű, 1/8 W-os (125 mW) ellenállást is.

Ellenállások fajtái

1. Állandó értékű
   • rétegellenállás
   • metáloxid
   • huzalellenállás
2. Változtatható
   • Potenciométer
   • Helikális potenciométer (preciziós)
   • Trimmer (beállításhoz)
   • Precíziós beállító (finombeállításhoz)
3. Változó értékű
   • Hőre változó: az NTK hőmérséklet növekedésével csökkenti értékét. A PTK pedig a hőmérséklet növelésekor növeli az ellenállásértékét.
   • Fényre változó

Ellenállások tűrése, értéksorai

Az ellenállás - mint alkatrész - nem végtelenül pontos. Gyártáskor ezért feltüntetik a névértékét és a névértéktől való maximális eltérést. Az eltérést %-ban adják meg. Ezt tűrésnek nevezzük.

Néhány jellegzetes értéksor:

• E6-os, 20% tűrésű sor elemei: 1 - 1,5 - 2,2 - 3,3 - 4,7 - 6,8
• E12-es, 10% tűrésű sor elemei: 1 - 1,2 - 1,5 - 1,8 - 2,2 - 2,7 - 3,3 - 3,9 - 4,7 - 5,6 - 6,8 - 8,2
• E24-es, 5% tűrésű sor elemei: 1 - 1,1 - 1,2 - 1,3 - 1,5 - 1,6 - 1,8 - 2 - 2,2 - 2,4 - 2,7 - 3 - 3,3 - 3,6 - 3,9 - 4,3 - 4,7 - 5,1 - 5,6 - 6,2 - 6,8 - 7,5 - 8,2 - 9,1
• E48-as sor 2% tűréssel
• E96-os sor 1% tűréssel

Leggyakrabban az E12-es sor szerinti alkatrész értékek szerinti értékű ellenállásokat szoktunk kérni. Azonban napjainkban a normál ellenállás tűrése 5%, de 2 illetve 1% tűrésűt is kérhetünk nagyobb alkatrészkereskedésekben.

Honnan jönnek a fenti "mágikus" számok?
Egyszerű: egy 1 ohm névleges értékű 20% tűrésű ellenállás tényleges értéke valahol 0,8 ohm és 1,2 ohm között található. A következő néveleges értéket úgy határozzák meg, hogy annak lehetséges értéktartománya nem fedje át a 0,8 ... 1,2 intervallumot. Azaz a következő érték 1,2 / 0,8 = 1,5. Ezután 1,5*1,5=2,25 következik, és így tovább.

Ellenállások jelölése (színkódok)

Régebben az ellenállás névleges értékét számokkal írták rá. Az alkatrész beültetésénél vigyázni kellett arra, hogy ez a felirat felülre kerüljön. Automatikus beültetőgépeknél ez elég nehezen érhető el.

Továbbá a korszerű ellenállások kis mérete miatt már nem férnek rá olvashatóan a betűk és számok.

A névértéket nemzetközi egyezményes színgyűrűs jelöléssel adják meg. Ellenállásoknál az első gyűrű az alkatrész egyik végéhez közelebb van.

4 és 5 gyűrűs jelölés létezik.

• 4 gyűrűs jelölés esetén az első 3 gyűrű az értéket; a negyedik a tűrést jelöli.
• 5 gyűrűs rendszerben - a precíziós ellenállásokhoz - 4 gyűrű adja meg az értéket és az 5. gyűrű a tűrés.

Az első gyűrűk mindenképp számot jelölnek, a tűrés előtti gyűrű egy 10 hatványát jelzi, azaz a nullák számát.

Színgyűrű	1. szám<	2.(3.) szám	Nullák	Tűrés
fekete	-	0	-	-
barna	1	1	0	1 %
piros	2	2	00	2 %
narancs	3	3	000	-
sárga	4	4	0000	-
zöld	5	5	00000	0,5 %
kék	6	6	000000	-
lila	7	7	-	-
szürke	8	8	-	-
fehér	9	9	-	-
arany	-	-	* 0,1	5 %
ezüst	-	-	* 0,01	10 %
(nincs)	-	-	-	20 %

1. példa: Egy ellenállásnak a következő 4 színgyűrűje van: narancs - fehér - piros-arany. Mi az ellenállásértéke?

Megoldás: narancs=3; fehér=9; piros="00"; arany=5%, tehát 3900 ohm 5% tűréssel.

2. példa: Egy fémréteg ellenállásnak 5 gyűrűje van. Barna-barna-zöld-piros-piros. Mekkora az értéke?

Megoldás: barna=1; barna=1; zöld=5; piros="00"; piros=2%, tehát 11500 ohm (11,5 kohm) és 2% a tűrése.

Felületszerelt ellenállás esetén visszatértek a számos jelölésre. Azonban figyeljünk oda, nehogy más alkatrésszel keverjük össze.

Általában az felületszerelt ellenállás fekete, a felületszerelt kondenzátor világosbarna. Ez segít az eligazodásban.

Az ábrán kettő 680 ohmos (68*10¹) ellenállás látható, amely felirata digitális kijelzőknél megszokott szögletes írással van felírva.

Mint érzékelő

• elmozdulás ( távolság ) érzékelő - tolópotméter
• elfordulás ( szög ) érzékelő - forgópotméter
• nyúlás ( távolság, erő ) érzékelő "bélyeg"
• hőmérséklet érzékelő - termisztor
• fény érzékelő - fotoellenállás

Mint beavatkozó

• melegítés - fűtőellenállás
• fénykibocsátás - izzólámpa