Що робить резистор?

Добре, тут дуже основне питання.

Я читав багато книг, досить багато шукав, і кожен опис, який я прочитав, здавалося, говорить про потік електронів і одразу заглиблюється в теорію, щоб зрозуміти основний принцип їх використання.

Я розумію, що резистор обмежує "потік", так що, наприклад, світлодіод не спалахує. Але я не розумію, що саме робить резистор на струм і напругу ...

Чи впливають резистори як на струм, так і на напругу? Яким чином?

Електричний потік - це рух електричних зарядів через матеріал. Опір - це фізичне перешкоджання цим рухомим зарядам.

Певна кількість енергії потрібна для утримання цих зарядів у русі, і оскільки падіння енергії пропорційне кількості заряду, що утримується в русі, це призводить до падіння напруги матеріалу, оскільки електрорушійна сила (у вольтах) - це енергія (в джоулів) за плату (у кулонах).

Оскільки це фізична перешкода, вона також обмежує швидкість, з якою заряди можуть переміщатися через певний момент за одиницю часу. Це призводить до максимального струму, оскільки струм (в амперах) - це заряди (в кулонах) за одиницю часу (в секундах).

І як виявляється, якщо прикласти більше або менше електрорушійної сили через один і той же опір, струм збільшується або зменшується точно лінійно. Це призводить до закону Ома, в якому говориться , що електрорушійна сила пропорційна добутку струму і опору, тобто, .$E = IR$

Може бути корисним мислити про напругу як про тиск або силу, що просуває електрони через трубу, яка є дротом. Струм - це кількість або кількість електронів, які проходять дану точку в будь-який момент часу. Резистори роблять саме те, що говорить їх назва; вони чинять опір. Ви можете використовувати їх для обмеження або струму, або напруги, залежно від того, проводяться вони послідовно (один за одним) або паралельно (спільне використання однакових точок з'єднання. Подумайте про електрони як прохідні через кулі пінг-понгу трубку, просуньте одну, а ті, що вже знаходяться всередині, виштовхують одну на інший кінець. Подвоєння довжини трубки (послідовне з'єднання резистора) збільшує силу, необхідну для її проштовхування, тому вона обмежує напругу. Однак, якщо поставити трубки поруч, тоді однакова кількість кульок повинна пройти вдвічі більше доріжок, обмеживши, скільки може пройти одразу, і, таким чином, обмежуючи струм. Я знаю, що це надзвичайно спрощено і не враховує всіх ситуацій, але це може дати вашому розуму уяву про візуальне уявлення про теорію потоку електронів і про те, як резистори можуть впливати на таке.

Сподіваємось, це досить просто:

Напруга виникає від потенційної енергії при розділенні зарядів (один вузол позитивний з меншим кількістю електронів, один вузол - негативний з більшою кількістю електронів). Подумайте про це, як мати кулю для боулінгу (заряд) на землі, а не на вершині драбини. М'яч у верхній частині драбини має більше потенційної енергії, більше напруги.

Струм виникає від "потоку" заряду.

Резистори дозволяють вам вибрати, скільки струму протікає дана напруга, оскільки ви можете вважати, що дроти не мають опору (спрощено).

Якщо коротко: резистори обмежують потік електронів, зменшуючи струм. Напруга виникає через різницю потенціальної енергії на резисторі.

Математична відповідь полягає в тому, що резистор - це два кінцеві електричні пристрої, які підкоряються, або, можна сказати, виконує закони Ома: V = IR.

V - напруга між двома клемами, I - струм, що протікає від одного терміналу до іншого (через резистор), а R - величина, відома як опір. Для ідеального резистора R є постійною і не залежить від V, I або чогось іншого. Ще один спосіб описати закон Ома - сказати, що напруга через резистор і струм через нього пропорційні. Постійна пропорційність R, опір.

Основним наслідком фізики є те, що резистори перетворюють електричну потенційну енергію в теплову. Тому вони, як правило, нагріваються, коли через них тече струм. Реальні резистори мають максимально дозволене розсіювання потужності, а також вони можуть мати R, який трохи залежить від температури, та інші недоліки від ідеалу.

Що стосується виготовлення резисторів, то справжні резистори побудовані з матеріалів, які мають електропровідність десь між ізоляторами (діелектричними матеріалами) та провідниками (наприклад, мідний дріт). Якщо ви можете визначити, що струм проходить через резистор, завдяки чому цей шлях довше збільшує опір. Зростання поперечного перерізу зменшує опір.

Що стосується того, що робить матеріали хорошими провідниками ... Ну, загалом хороші провідники мають рухливі електрони на молекулярному рівні. Хороших ізоляторів немає. Хороші резистори десь посередині.