Elektronikai alapok

Részletek

Készült: 2008. február 17. vasárnap, 13:07

Írta: pcb

Találatok: 10709

Elektrotechnika - Fizika

Elektronikai áramkörökben talán a leggyakrabban használt és az egyik legfontosabb alkatrész az ellenállás. Egy téglalap a két rövidebb oldalán a két kivezetést jelentõvonallal. Amennyire egyszerû ez a rajzjel, annyira sokféle lehet az ellenállás. Elsõsorban a kivitelét illetõen változatos, de lényegében két fõ típust használnak a leggyakrabban: a réteg ellenállásokat és a huzal ellenállásokat. Minkét típus bármelyik darabját maga az ellenállás mértéke, amit az áramkörben kifejt, és a teljesítménye, amekkora áram engedhetõ meg rajta, határoz meg. Az ellenállás igazi lényegét talán úgy érthetjük meg a legegyszerûbben, ha mûködését vizsgáljuk.

Az ellenállás jele R, mértékegysége az Ω Ohm; melyet Georg Ohm tiszteletére neveztek el.Õ állapította meg elõször, hogy egy adott anyagon átfolyó áram a feszültséggel egyenesen arányos.

Az OHM-törvénye adja erre a legegyszerûbb magyarázatot: ha egy 1 ohm-os ellenálláson pontosan 1 amper-es áram folyik keresztül akkor a két kivezetése között 1 volt-os úgynevezett feszültségesés jön létre, azaz az ellenálláson pontosan 1 V feszültség mérhetõ.

Az Ohm-törvény használatával: U [volt] = I [amper] x R [ohm]

A feszültség jele az U, a mértékegysége a szögletes zárójelben levõ volt, az áram jele az I és a mértékegysége az amper, az ellenállás jele az R és a mértékegysége az ohm. Az tehát egyértelmû, hogy az ellenállást elsõsorban az ohm-ban meghatározott nagysága határozza meg. Fontos azonban, hogy az ellenállás a rávezetett feszültség hatására rajta átfolyó áramot károsodás nélkül elviselje. Például az ellenállásokat gyakran használják arra a szerepre, hogy a fölösleges feszültségeket rajtuk hõvé alakítva felemésszék. Ekkor ha nem megfelelõ teljesítményû ellenállás kerül az áramkörbe, akkor ez viszonylag nagyon hamar elég és az áramkör megszûnik mûködni. Ezért az ellenállások rajzjele mellett egyszer feltüntetik az ellenállás nagyságát mindig ohmban, másodszor a teljesítményét mindig wattban.

Ellenállások kapcsolása esetén a rendszer eredõ ellenállása a következõ módon számítható ki:
Soros kapcsolás esetén az eredõ ellenállás az egyes ellenállások összege. Azaz:

Párhuzamos kapcsolás esetén az eredõ ellenállás reciproka az ellenállások reciprokainak az összege. Azaz:

Mivel ez a képlet az eredõ ellenállást implicite tartalmazza, ezért nehézkesen használható, egy sokkal alkalmasabb számolási mód a replusz mûvelet bevezetésével érhetõ el:

P (teljesítmény) [W] = U (feszültség) [V] x I (áram) [A]
Ha a feszültségre vonatkozó OHM-törvénye szerinti U = I x R
helyettesítést elvégezzük, akkor látható, az összefüggés:

P = U x I
P = (I x R) x I
P = I2 x R

A teljesítmény tehát egyenlõ az áram négyzete szorozva az ellenállással. Az érthetõség végett korai lenne még egy áramköri példával elõhozakodni, hiszen a kezdetek kezdetén vagyunk. Nézzünk egy hétköznapibb gyakorlati példát. A 230 voltos hálózat vezetéke csak 2 amperes áramot képes vezetni, a biztosíték tehát 2 amperes. Egy adott nagyságú ellenállással fûtést szeretnénk megvalósítani úgy, hogy az ellenállás a 230 voltos feszültséget 2 amperes áram mellett hõvé alakítva feleméssze.

A teljesítmény: 230 V x 2 A = 460 W

Az ehhez szükséges ellenállás: R = 230 V / 2 A = 115 ohm.
A teljesítményt most az ellenállás ismeretében a másik képlettel, azaz az áram négyzetével számolva:

4 A x 115 ohm = 460 W