ตัวต้านทานทำหน้าที่อะไร?

ตกลงคำถามพื้นฐานมากที่นี่

ฉันอ่านหนังสือมากมายค้นหาค่อนข้างน้อยและทุกคำอธิบายที่ฉันอ่านดูเหมือนจะพูดถึงการไหลของอิเล็กตรอนและในทางทฤษฎีฉันจะเข้าใจหลักการพื้นฐานของการใช้งาน

ฉันเข้าใจว่าตัวต้านทาน จำกัด "การไหล" ดังนั้น LED ไม่ระเบิดขึ้น แต่ฉันไม่เข้าใจสิ่งที่ตัวต้านทานทำกับกระแสและแรงดัน ...

ตัวต้านทานมีผลต่อกระแสและแรงดันหรือไม่? ในลักษณะใด

กระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าผ่านวัสดุ ความต้านทานคือสิ่งกีดขวางทางกายภาพของประจุที่เคลื่อนที่เหล่านี้

จำเป็นต้องใช้พลังงานจำนวนหนึ่งเพื่อรักษาประจุเหล่านี้ในการเคลื่อนที่และเนื่องจากการลดลงของพลังงานเป็นสัดส่วนกับปริมาณประจุที่ถูกเก็บไว้ในการเคลื่อนไหวสิ่งนี้ส่งผลให้แรงดันตกคร่อมบนวัสดุเนื่องจากแรงเคลื่อนไฟฟ้า (โวลต์) เป็นพลังงาน joules) ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง (เป็นคูลอมบ์)

เนื่องจากเป็นสิ่งกีดขวางทางกายภาพจึง จำกัดอัตราที่ประจุสามารถเคลื่อนที่ข้ามจุดที่กำหนดต่อเวลาหนึ่งหน่วย สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดกระแสสูงสุดเนื่องจากกระแส (เป็นแอมแปร์) เป็นค่าใช้จ่าย (เป็นคูลอมบ์) ต่อหน่วยเวลา (เป็นวินาที)

และเมื่อปรากฎว่าถ้าคุณใช้แรงเคลื่อนไฟฟ้ามากขึ้นหรือน้อยลงในการต้านแบบเดียวกันกระแสจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงเป็นเส้นตรง นี้จะทำให้เกิดกฎของโอห์มซึ่งระบุว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับผลิตภัณฑ์ของปัจจุบันและความต้านทาน, ที่อยู่, R$E = IR$

การคิดว่าแรงดันเป็นแรงดันหรือแรงที่ผลักอิเล็กตรอนผ่านท่อที่เป็นลวดจะเป็นประโยชน์ กระแสไฟฟ้าคือจำนวนหรือปริมาณของอิเล็กตรอนที่ผ่านจุดที่กำหนด ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ตัวต้านทานทำตามชื่อของพวกเขา พวกเขาต่อต้าน คุณสามารถใช้พวกมันเพื่อ จำกัด กระแสหรือแรงดันขึ้นอยู่กับว่าพวกมันมีสายในซีรีส์ (หนึ่งต่อจากที่อื่น) หรือขนาน (การแบ่งปันจุดเชื่อมต่อเดียวกันแบบเคียงข้างกันคิดว่าอิเล็กตรอนเป็นลูกปิงปองผิงผ่าน หลอดหนึ่งดันและมีอยู่แล้วภายในผลักออกหนึ่งปลายอีกสองเท่าความยาวของหลอด (ชุดสายไฟตัวต้านทาน) เพิ่มแรงที่จำเป็นในการผลักดันมันผ่านดังนั้นจึง จำกัด แรงดันไฟฟ้าอย่างไรก็ตามถ้าคุณใส่ หลอดเคียงข้างกันจากนั้นจำนวนลูกที่เท่ากันจะต้องผ่านสองเท่าของหลาย ๆ เส้นทาง จำกัด จำนวนที่สามารถไปได้พร้อมกัน และ จำกัด กระแส ฉันรู้ว่านี่เป็นสิ่งที่เกินความจริงอย่างมากและไม่ได้คำนึงถึงทุกสถานการณ์ แต่มันสามารถทำให้สมองของคุณเห็นภาพที่แสดงถึงทฤษฎีของการไหลของอิเล็กตรอนและวิธีที่ตัวต้านทานสามารถส่งผลกระทบเช่นนั้นได้

หวังว่ามันจะง่ายพอ:

แรงดันเกิดขึ้นจากพลังงานที่อาจเกิดขึ้นในการแยกประจุ (หนึ่งโหนดเป็นบวกโดยมีอิเล็กตรอนน้อยลงและโหนดหนึ่งเป็นค่าลบที่มีอิเล็กตรอนมากกว่า) ลองคิดดูสิว่ามันจะมีลูกบอลโบว์ลิ่ง (ชาร์จ) อยู่บนพื้นหรือเทียบกับที่ด้านบนของบันได ลูกบอลที่ด้านบนสุดของบันไดมีพลังงานที่มีศักยภาพมากขึ้นแรงดันไฟฟ้าที่มากขึ้น

กระแสเกิดขึ้นจาก "การไหล" ของประจุ

ตัวต้านทานให้คุณเลือกจำนวนกระแสที่ไหลของแรงดันที่กำหนดเนื่องจากคุณสามารถนึกถึงสายว่าไม่มีความต้านทาน (แบบง่าย)

กล่าวโดยย่อ: ตัวต้านทาน จำกัด การไหลของอิเล็กตรอนลดกระแสไฟฟ้า แรงดันเกิดขึ้นจากความต่างศักย์พลังงานของตัวต้านทาน

คำตอบทางคณิตศาสตร์คือตัวต้านทานเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าสองขั้วที่เชื่อฟังหรือคุณอาจบอกว่าบังคับใช้กฎของโอห์ม: V = IR

V คือแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วทั้งสองฉันเป็นกระแสที่ไหลจากขั้วหนึ่งไปอีกขั้วหนึ่ง (ผ่านตัวต้านทาน) และ R คือค่าที่เรียกว่าความต้านทาน สำหรับตัวต้านทานในอุดมคติ R คือค่าคงที่และไม่ขึ้นกับ V, I หรือสิ่งอื่นใด อีกวิธีในการอธิบายกฎของโอห์มคือการพูดว่าแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานและกระแสไฟฟ้าผ่านมันเป็นสัดส่วน ค่าคงที่ของสัดส่วนคือ R ความต้านทาน

ผลพื้นฐานของฟิสิกส์คือตัวต้านทานแปลงพลังงานศักย์ไฟฟ้าเป็นความร้อน ดังนั้นพวกเขาจึงมีแนวโน้มที่จะอบอุ่นเมื่อกระแสไหลผ่านพวกเขา ตัวต้านทานที่แท้จริงมีการกระจายพลังงานสูงสุดที่อนุญาตและพวกเขาอาจมี R ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเล็กน้อยและข้อบกพร่องอื่น ๆ จากอุดมคติ

เท่าที่วิธีการทำตัวต้านทานดีตัวต้านทานที่แท้จริงถูกสร้างขึ้นจากวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าอยู่ระหว่างฉนวน (วัสดุอิเล็กทริก) และตัวนำ (เช่นลวดทองแดง) หากคุณสามารถกำหนดเส้นทางปัจจุบันจะผ่านตัวต้านทานทำให้เส้นทางนั้นเพิ่มความต้านทาน การทำให้หน้าตัดกว้างขึ้นช่วยลดความต้านทาน

เท่าที่สิ่งที่ทำให้วัสดุตัวนำที่ดี ... ดีตัวนำที่ดีโดยทั่วไปมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในระดับโมเลกุล ฉนวนที่ดีทำไม่ได้ ตัวต้านทานที่ดีอยู่ระหว่างนั้น