Что такое резистор, виды и роль в электроцепи, проверка мультиметром

Все схемы  — большие и малые, сложные и не очень — собраны из определенного набора радиоэлементов. Одни из самых простых и в то же время самых распространенных — резисторы или сопротивления. О том, что это за элемент, для чего его ставят на схеме, какие бывают виды резисторов, — обо всем этом речь пойдет в этой статье.

Что такое резистор и для чего нужен

Пассивный элемент, имеющий определенное сопротивление (постоянное или переменное) называют резистором. Более точное определение вам не даст никто, но эта простая формулировка тем не менее отражает основное свойство этого радиоэлемента.

Для полноты картины, приводим определение из «Википедии»:

Резистор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др. Весьма широко используемый компонент практически всех электрических и электронных устройств.

Есть еще сопротивления с нелинейными характеристиками, которые изменяют параметры в зависимости от различных условий: температуры, напряжения, света и т.д. Они хоть и являются сопротивлениями, но имеют отдельные названия (варистор, термистор и т.д.), немного иное обозначение и другие технические характеристики. В этой статье речь пойдет о постоянных и переменных резисторах, но тех, которые имеют линейные характеристики (почти линейные, так как идеала нет).

Называют эти элементы либо «резистор» либо «сопротивление». Первое название — произошло от латинского resistо, что переводится как сопротивление. Оба названия отражают основное предназначение этого элемента — изменять сопротивление электрической цепи. На схемах европейского происхождения постоянный резистор обозначается в виде небольшого прямоугольника. На американских схемах принято другое обозначение — в виде ломаной линии. В любом случае рядом со значком стоит латинская буква R и число, которое обозначает номер элемента.

В небольших схемах рядом с обозначением может стоять номинал, в больших в отдельной таблице (спецификации) прописан тип резистора и его параметры.

Без резистора не обходится ни одна схема. Ни электрическая, ни электронная. Назначение резисторов в цепи может быть таким:

• для ограничения тока;
• для создания падения напряжения до определенного значения.

Например, в цепи течет определенный ток, но надо использовать элемент, который не рассчитан на такой ток. В этом случае ставят резистор, после которого ток понижается до нужного уровня. Что делает резистор в схеме? Понижает ток до приемлемого значения. В этом случае часто называют их  токоограничивающими — по той задаче, которую они выполняют. Аналогично поступают и с напряжением, только рассчитывается в данном случае не ток, а напряжение.

Если говорить о внешнем виде, чаще всего, представляют собой небольшого размера цилиндр, от торцов которого отходят монтажные ножки. Чаще всего они выполнены из проволоки, реже из металлической ленты. Бывают резисторы в виде прямоугольного параллелепипеда (керамические) и в виде небольшого прямоугольника (SMD технология) для поверхностного монтажа на печатных платах.

Виды резисторов по характеру сопротивления

Основная характеристика резисторов — собственно сопротивление, которое измеряется в «омах».  Обозначается единица измерения как «Ом» — по фамилии немецкого физика Георга Ома. Вторая характеристика — рассеиваемая мощность, измеряется в Ваттах (Вт). Это та мощность, которую элемент может преобразовать в тепло без повреждения работоспособности. Рассеиваемая мощность иногда отражается на схеме в виде черточек на «теле» элемента (см. на рисунке ниже справа), но точно указывается в  спецификации. В принципе, рассеиваемую мощность можно примерно определить по размерам элемента. Чем больше корпус, тем больше рассеиваемая мощность.

Существуют два типа резисторов по характеру сопротивления: постоянные и переменные. Постоянные не меняют свое сопротивление никогда (в идеале). Переменные изменяют, но принудительно. Для этого надо передвинуть бегунок, покрутить ручку или специальный регулятор. Переменные резисторы могут быть регулируемые и подстроечные. У обоих видов можно изменять сопротивление в некотором диапазоне. Только у регулируемых диапазон обычно шире. Именно они стоят на регуляторах громкости, частоты и т.д.

Есть также подстроечные резисторы, предназначенные для точной настройки заданных параметров радио- и электронных устройств в процессе их выпуска из производства при настройке после монтажа или в процессе ремонта. Как правило, они имеют не слишком широкий диапазон. На подстроечных моделях есть небольшой регулятор под отвертку (как правило).

По назначению

Рассмотрим еще виды резисторов по назначению. Они бывают общего и специального назначения. Сопротивления общего назначения имеют следующие параметры:

• номинал от 1 Ом до 10 МОм,
• мощность от 0,125 Вт до 100 Вт,
• допуск точности не менее 20%, 10 %, 5%, 2% или 1%.

Они пригодны для работы в сетях напряжением не более  1000 В. Используются как токоограничители или в качестве нагрузок для активных элементов схем. Резисторы специального назначения превосходят «обычные» по одной или нескольким характеристикам. К ним относятся:

• Изготовленные с высокой точностью (максимально допустимое отклонение номинала — 1%), имеющие высокую стабильность параметров. Называют их прецизионные и сверхпрецизионные.
• Высокочастотные. Имеют очень небольшую собственную емкость, благодаря чему и применяются в высокочастотных схемах.
• Высоковольтные (для сетей напряжением выше 1000 В).
• Высокоомные. Номинал выше 100 МОм и напряжение не менее 400 В.
  

  Виды резисторов по назначению

Для ремонта бытовых приборов достаточно элементов с обычными характеристиками. А вообще, при замене стоит придерживаться правила: ставить элемент того же номинала и с теми же характеристиками. Если элементная база старая и найти точно такой же экземпляр сложно или стоит он несоизмеримо, ищем аналог. При подборе аналогов номинал выбираем «один в один», а характеристики могут быть немного лучше. Хуже брать не следует, так как это может стать причиной некорректной работы устройств.

Виды резисторов по способу изготовления и их особенности

Постоянные сопротивления изготавливают несколькими способами. От способа производства в некоторой степени меняются свойства, поэтому приходится знать еще и виды резисторов по способу изготовления. Они бывают:

• Проволочные.
• Непроволочные:
  • металлические;
  • композиционные;
  • фольговые (металлофольговые);
  • графитные.

Самые «древние» — проволочные. Они же самые недорогие. Зато непроволочные могут иметь очень малое допустимое отклонение от номинала, некоторые другие полезные особенности.

Проволочные

Проволочные резисторы представляют собой отрезок металлической проволоки, намотанной на керамическое основание. Проволока используется специальная — константановая для обычных, нихромовая — для высокоомных. Сверху витки проволоки могут быть:

• залиты керамикой;
• покрыты эмалью или лаком.

Некоторые виды резисторов проволочного типа можно отличить внешне: в керамическом прямоугольном корпусе и трубчатого типа (C5-35B или ПЭВР). Они явно отличаются от других. При этом ни тонкослойными, ни композиционными быть не могут.

Другие по внешнему виду почти не отличаются. Разве что тем, что при сравнимых номиналах они будут больше по размеру. Это и понятно — проволока занимает больше места. По способу монтажа проволочные резисторы бывают — для монтажа на печатные платы (с монтажными отводами) или навесного монтажа. В последнем случае на плате должны быть предварительно установлены крепления.

Есть у них одна особенность: значительная паразитная индуктивность. Из-за нее проволочные сопротивления не используют в схемах, работающих с высокочастотными переменными напряжениями. Для сетей постоянного напряжения или переменного, но небольшой частоты (50 Гц, к примеру), они подходят.

Непроволочные

Большинство современных резисторов выпускаются без проволоки, но многие из них делают по похожей методике. На диэлектрическое основание наносится слой токопроводящего вещества. Это может быть металл, сплав или композиционный материал. Поэтому их обычно называют «пленочными». По толщине слоя этот вид резисторов делят на тонкопленочные (от долей микрона до 1-2 микрон) и толстопленочные. Чем меньше толщина пленки, тем выше сопротивление. Для получения больших номиналов могут на пленке нарезают канавку. Поверх пленка может покрываться защитным слоем (оксидная пленка или лак, краска), может накладываться еще слой керамики. Конечно, при использовании различных материалов меняются технологические процессы, но в общем схема изготовления такова.

Итак, вот какие бывают пленочные резисторы:

• Металлические. Это один из самых распространенных видов резисторов, так как они имеют достаточную точность и невысокую стоимость. Используют металлы — хром, палладий, тантал; сплав — нихром; металлокерамику — кермет. Преимущественно производятся нихромовые пленочные резисторы, так как у них малый температурный коэффициент сопротивления (с изменением температуры сопротивление почти не изменяется), мало греются, обладают стабильными параметрами. Имеют меньшие размеры по сравнению с углеродистыми.
• Композиционные. Вместо металла на керамическое основание наносят композиты. Выпускаются 13 типов элементов этого вида. Все их можно разделить на две группы — высокоомные и высоковольтные (от 2,5 кВ до 60 кВ). Предназначены для работы в цепях переменного и постоянного тока. Их основной недостаток — высокий уровень токовых шумов — от 15 до 40 мкВ/В.
• Фольговые. На диэлектрический корпус наклеивается тонкая или супер-тонкая фольга, покрывается сверху слоем диэлектрика. Эта технология позволяет получить резисторы высокой точности (прецизионные и суперпрецизионные). Металлофольговые резисторы отличаются очень высокой стабильностью параметров, в том числе их номинал почти не изменяется при изменениях приложенного напряжения. Но основной плюс — они мало шумят. Поэтому используются в усилителях, приемниках/передатчиках, измерительных приборах и специальном оборудовании.
• Угольные или углеродистые. В качестве токопроводящего слоя используется графит. Могут быть пленочного типа или объемными. По номиналу бывают от 10 Ом до 10 МОм. Их плюсы — можно использовать в высокочастотных приборах, широкий диапазон эксплуатационных температур — от -60°C, до +125°C, имеют низкий уровень шумов. Недостаток — они сильно греются. Проводящий слой графита может нагреваться до 120°C (такой режим способны выдерживают длительное время). Использоваться могут в схемах переменного, постоянного и импульсного тока.

Так какие виды резисторов лучше использовать? Если вам нужна стабильность параметров и низкий уровень шумов — подойдут металлофольговые или пленочные металлические или металлокерамические. Их же можно использовать в схемах, работающих на высокой частоте. Если особых требований нет (для постоянного напряжения или с частотой 50 Гц), обращать внимание на виды резисторов по способу производства нет смысла. Ищите нужный номинал и требуемые характеристики.

Как проверить резистор

Для проверки резистора подойдет практически любой мультиметр. С постоянным резистором могут произойти только две неприятности:

• Обрыв резистора — его сопротивление стремится к бесконечности;
• Сильное изменение сопротивления.

В электрической схеме легко заметить подгоревший резистор — в этом случае он обязательно должен был подвергнуть прозвонке при помощи мультиметра. Необходимо заметить, что обрыв резистора может произойти и без изменения внешнего вида (без «подгорания»).

Процесс проверки резистора следующий:

1. Определяете сопротивление по цифровой или цветовой маркировке;
2. Выставляете мультиметр в режим измерения сопротивления исходя из номинала резистора;
3. Проверяете соответствие сопротивления указанному на корпусе.

Если сопротивление резистора находится в допустимых пределах (для углеродистых отечественных резисторов С1-4 допустимые отклонения от номинала могут доходить до ±10 %), то резистор исправен. В противном случае он нуждается в замене.

Процесс проверки постоянных резисторов при помощи цифрового мультиметра продемонстрирован в видео ниже.

Проверка переменных резисторов немного сложнее. Необходимо проверить качество контакта щетки с токопроводящим элементом. В некоторых случаях неисправный переменный резистор можно отремонтировать.