2.2.4. Budowa rezystorów i ich charakterystyki

Rezystor należy obok kondensatora i cewki do najbardziej rozpowszechnio­nych elementów pasywnych (biernych) stosowanych w układach elektrycznych. Wszystkie wymienione trzy elementy łą­czy wspólna cecha: elementy te pobiera­ją energię i albo są zdolne do jej magazy­nowania, albo do jej przetwarzania w in­ny rodzaj energii. Rezystor charaktery­zuje się tym, że przepływowi przezeń prądu towarzyszy przemiana energii ele­ktrycznej w energię cieplną. W praktyce rozpowszechnione są. różne konstrukcje rezystorów. Zasadniczo rozróżnia się trzy podstawowe typy rezystorów: dru­towe, warstwowe i objętościowe. Rezystor drutowy jest wykonany z prze­wodu w postaci drutu lub taśmy nawi­niętej na korpusie izolacyjnym, przewa­żnie ceramicznym. Uzwojenie jest połą­czone z końcówkami, które mogą być sztywne lub giętkie i są promieniowo usytuowane względem korpusu walco­wego.

Rezystor warstwowy charakteryzuje się tym, że element rezystancyjny stanowi cienka warstwa przewodząca, węglowa lub metalowa, nałożona na nieprzewo­dzącą część konstrukcyjną. Część kon­strukcyjna ma kształt rurki lub pałeczki. Rezystor objętościowy, zwany też maso­wym, charakteryzuje się tym, że przewo­dzi prąd całym swoim przekrojem.

Do oddzielnej grupy zaliczyć można re­zystory wykonane w postaci tzw. poten­cjometrów, umożliwiające płynną lub skokową zmianę rezystancji. Potencjo­metry wykonuje się jako drutowe lub warstwowe, przy czym konstrukcje umożliwiające zmianę rezystancji są ba­rdzo różnorodne.

Rezystory charakteryzuje tzw. charakte­rystyka napięciowe-prądowa. czyli zale­żność napięcia na ich zaciskach od prze­pływającego prądu.

Jeżeli charakterystyka napięciowe-prą­dowa rezystora jest linią prostą, to rezystor nazywamy liniowym. Rezystan­cja takiego rezystora nie zależy od na­pięcia na jego zaciskach i nie zależy od prądu przepływającego przez rezystor.

Charaktrystyka napięciowo-prądowa

rezystora liniowego przedstawiono na rys. 2.5. Jeżeli charakterystyka nie jest linią prostą, tak jak na rys. 2.6, to rezystor nazywamy nieliniowym. W tym przypadku każdej wartości prądu odpo­wiada inna wartość rezystancji rezystora.

Rys. 2.5. Charakterystyka napięciowo-prądowa rezystora liniowego

Rys. 2.6. Charakterystyka napięciowo-prądowa rezystora nieliniowego

Stosunek napięcia do prądu, dla kolej­nych wartości prądu, nazywamy rezys­tancją statyczną rezystora nieliniowego. Punktowi 1 na charakterystyce napię­ciowo-prądowej rezystora nieliniowego (rys. 2.6) odpowiada napięcie U 1 oraz prąd 11, zatem rezystancja statyczna

U₁

R_S= =mtgα (2.22)

I₁

Rezystancja statyczna rezystora jest proporcjonalna do tangensa kąta na­chylenia prostej przechodzącej przez po­czątek układu współrzędnych oraz punkt 1, natomiast współczynnik pro­porcjonalności m zależy od przyjętej po­działki na osi napięcia i na osi prądu.

Stosunek przyrostu napięcia przy przej­ściu od punktu 1 do punktu 2 na charak­terystyce, do przyrostu prądu, nazywa­my rezystancją dynamiczną rezystora nieliniowego , czyli

∆U

Rd = = m·tgβ (2.23)

∆I

Rezystancja dynamiczna rezystora jest proporcjonalna do tangensa kąta nachy­lenia stycznej do charakterystyki napię­ciowo-prądowej rezystora w punkcie I, natomiast m jest współczynnikiem pro­porcjonalności zależnym od przyjętej podziałki. Ponieważ przy określaniu re­zystancji dynamicznej rezystora przy­rost napięcia powinien być elementarny, wobec tego stosując pojęcie pochodnej wyrażamy rezystancję dynamiczną za pomocą ścisłego wzoru w postaci

dU

Rd = (2.24)

dI

Rezystorem o nieliniowej charakterys­tyce napięcia w funkcji prądu jest przy­kładowo tzw. warystor. Zależność na­pięcia od prądu warystora jest określo­na zależnością

U = c·I^β

(2.25)

przy czym β oznacza współczynnik nieliniowości.

Charakterystykę napięciowo-prądową warystora przedstawiono na rys. 2.7.

Rys. 2.7. Charakterystyka napięciowo-prądowa wrystora

Warystory są stosowane do stabilizacji napięcia i do ochrony urządzeń elektrycznych od przepięć,

Tzn. napięć występujących w warunkach awaryjnych i przekraczających napięcie znamionowe urządzenia

---