Есть ли полярность у резистора: Полярность резистора как определить

Полярность резистора как определить

Есть ли полярность у резистора

Автор Lithium задал вопрос в разделе Техника

есть ли разница(полярность) как паять резисторы?! и получил лучший ответ

Ответ от Вольдемар[гуру]
Для резисторов нет никакой разницы при распайке. Полярность соблюдайте при пайке всех активных элементов : транзисторов, диодов-их разновидностей: тиристоров, динисторов и т. д. При пайке активных элементов существует опасность их пробоя от статики: это для полевых транзисторов-паяльник-заземляйте. Не перегревайте их при пайке.

Резистор — это один из наиболее часто используемых элементов в современной электронике. Его название происходит от английского «resist», что означает сопротивление. С помощью резистора можно ограничить действие электрического тока и измерять его, разделять напряжение, задавать обратную связь в электрической цепи. Смело можно сказать, что без этого элемента не обходится ни одна электросхема, ни один прибор.

Именно поэтому часто появляется необходимость в измерении сопротивления резистора мультиметром и проверке его работоспособности. В этом материале будет рассказано, как проверить плату на работоспособность мультиметром.

Что такое резистор

В русской научной литературе электрорезиторы часто называют просто «сопротивление». Из этого наименования сразу же становится понятно его предназначение — сопротивляться действию электрического тока. Резистор является пассивным электроэлементом, так как под его действием ток только уменьшается, в отличие от активных элементов, которые повышают его действие.

Из закона Ома и второго закона Кирхгофа следует, что если ток протекает через резистор, то его напряжение падает. Величина его равна силе протекающего тока, умноженной на сопротивление резистора.

Важно! Условное обозначение резистора на схемах — это прямоугольник, так что это легко запомнить. В зависимости от вида резистора он изображается как прямоугольник с обозначением внутри.

Резисторы подразделяют по методу монтажа. Они бывают:

• Выводными, то есть монтируются сквозь микросхему с радиальными или аксиальными выводами-ножками. Этот вид использовался повсеместно несколько десятков лет назад и сейчас используется для простых устройств;
• SMD, то есть электрорезисторы без выводов. Они имеют лишь незначительно выступающие ножки, поэтому они монтируются в саму плату. В современных приборах чаще всего используют именно их, так как при автоматической сборке платы конвейером это выгодно и быстро.

Что такое мультиметр

Мультиметр — это прибор, который может производить замеры силы постоянного или переменного тока, напряжения и сопротивления. Он заменяет собой сразу три аналоговых или цифровых прибора: амперметр, вольтметр и омметр. Также он способен изменять основные показатели любой электрической сети, производить ее прозвон. Существует два вида мультиметров: цифровые и аналоговые. Первые представляют собой портативные устройства с дисплеем для отображения результатов.

Большинство мультиметров на современном рынке — цифровые. Второй тип уже устарел и не пользуется былой популярностью. Он выглядит, как обычный измерительный прибор со шкалой делений и аналоговой стрелкой, показывающей значение измерений.

Прозвон резистора

Резистор можно и нужно прозванивать. Прозвонить можно и без выпаивания элемента с платы. Прозванивание элемента на обрыв производится следующим образом:

1. Включить мультиметр и выключить прибор, если прозвонка осуществляется без выпаивания;
2. Мультиметром без учета полярности прикоснуться к выводам электрорезистора;
3. Зафиксировать значение. Если оно равно единице, то это свидетельствует о неисправности и произошел обрыв, а сам элемент следует заменить.

При невыпаивании следует учитывать тот факт, что если схема сложная, то, возможно, придется делать прозвонку через обходные пути и цепи. О 100 % неисправности элемента сказать можно лишь тогда, когда хотя бы одна из его ножек выпаяна.

Полярность резистора

Многие интересуются тем, как узнать полярность резистора, чтобы точно определить, каким контактом выхода и куда его вставлять. Чтобы не вводить людей в заблуждение, сразу можно сказать, что полярности у электрорезистора нет и быть не может. Данный радиоэлемент бесполярен. Считается, что резисторы неполярны и подключаться к печатной плате могут при любом положении своих выводов, в любой их комбинации. Как и с предохранителем, проверять работоспособность резистора можно в любой комбинации контактов мультиметра и выводов, а порядок его припайки к электрическим схемам разницы не имеет. Важно лишь учитывать и проверять номинальную сопротивляемость элемента перед припоем, так как потом в случае появившихся неисправностей сделать это будет тяжелее за счет влияния на измерение других элементов и цепей платы.

Номинальное сопротивление

Основной параметр любого резистора — это номинал сопротивления. Равномерностью этого сопротивления является единица измерения Ом. Номинальное значение любого приобретенного резистора маркируется на нем самом, то есть на его корпусе с помощью обозначений в виде полосочек различного цвета. Это было сделано в первую очередь для удобства конвейерного монтажа, где автоматы с машинным зрением с легкостью определяют элемент, который нужно использовать.

Важно! Узнать номинал можно несколькими способами: с помощью специальных справочников и таблиц обозначений, а также любым измерительным прибором.

Таблицы представлены в любом справочнике по электронике и электротехнике, а также идут в комплекте с купленным набором резисторов. Второй способ определения более удобный и понятный, так как все, что нужно сделать — это измерить сопротивление собственноручно. Это поможет определить, насколько сопротивление отличается от номинального, и даст характеристику элемента.

Проверка мультиметром

Для того чтобы проверить электрорезистор, следует действовать следующим образом:

1. Взять требующий проверки радиоэлемент;
2. Включить мультиметр и настроить его на измерение сопротивления;
3. Задать шкалу измерения и ее границы;
4. Любым способом подключить один щуп мультиметра к одной из сторон резистора, а второй — к оставшейся стороне;
5. Зафиксировать измерения на экране или аналоговой шкале и закончить тестирование.

Если значение равно нулю или сильно отличается от номинального, то элемент неисправен и подлежит утилизации, так как изменение значения может вывести из строя всю схему. Если значение в норме, то электрорезистор можно использоваться для создания электронных схем. При проверке значений, не выпаивая электрорезистор, следует учитывать влияние шунтирующих цепей.

Таким образом, был разобран вопрос: как проверить резистор мультиметром или тестером. На самом деле сложного ничего нет, так как данный радиоэлемент является одним из самых простых и распространенных среди всех и имеет всего два выхода-контакта без учета полярности. Именно поэтому проверить его сможет каждый, у кого есть мультиметр, тестер или омметр.

Светодиоды – одни из самых популярных электронных компонентов, использующиеся практически в любой схеме. Словосочетание “помигать светодиодами” часто используется для обозначений первой задачи при проверке жизнеспособности схемы.

В этой статье мы узнаем, как работают светодиода, сделаем краткий обзор их видов, а также разберемся с такими практическими вопросами как определение полярности и расчет резистора.

Устройство светодиода

Светодиоды — полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

Светодиод состоит из нескольких частей:

• анод, по которому подается положительная полуволна на кристалл;
• катод, по которому подается отрицательная полуволна на кристалл;
• отражатель;
• кристалл полупроводника;
• рассеиватель.

Эти элементы есть в любом светодиоде, вне зависимости от его модели.

Светодиод является низковольтным прибором. Для индикаторных видов напряжение питания должно составлять 2-4 В при токе до 50 мА. Диоды для освещения потребляют такое же напряжение, но их ток выше – достигает 1 Ампер. В модуле суммарное напряжение диодов оказывается равным 12 или 24 В.

Подключать светодиод нужно с соблюдением полярности, иначе он выйдет из строя.

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают разных цветов. Получить нужный оттенок можно несколькими способами.

Первый – покрытие линзы люминофором. Таким способом можно получить практически любой цвет, но чаще всего эта технология используется для создания белых светодиодов.

RGB технология. Оттенок получается за счет применения в одном кристалле трех светодиодов красного, зеленого и синего цветов. Меняется интенсивность каждого из них, и получается нужное свечение.

Применение примесей и различных полупроводников. Подбираются материалы с нужной шириной запрещенной зоны, и из них делается кристалл светодиода.

Принцип работы светодиодов

Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками.

При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны.

Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия:

• ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света;

• полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов.

Реализовать подобное в структуре с одним p-n-переходом не получится. По этой причине создаются многослойные структуры из нескольких полупроводников, которые называются гетероструктурами.

Для создания светодиодов используются прямозонные проводники с разрешенным прямым оптическим переходом зона-зона. Наиболее распространенные материалы группы А3В5 (арсенид галлия, фосфид индия), А2В4 (теллурид кадмия, селенид цинка).

Цвет светоизлучающего диода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой происходит рекомбинация электронов и дырок. Чем больше ширина запрещенной зоны и выше энергия квантов, тем ближе к синему излучаемый свет. Путем изменения состава можно добиться свечения в широком оптическом диапазоне – от ультрафиолета до среднего инфракрасного излучения.

Светодиоды инфракрасного, красного и желтого цветов изготавливаются на основе фосфида галлия, зеленый, синий и фиолетовый – на основе нитридов галлия.

Виды светодиодов, классификация

По предназначению выделяют индикаторные и осветительные светодиоды. Первые используются для стилизации, декоративной подсветки – например, украшение зданий, рекламные баннеры, гирлянды. Осветительные приборы используются для создания яркого освещения в помещении.

По типу исполнения выделяют:

Dip светодиоды. Они представляют собой кристаллы, заключенные в цилиндрическую линзу. Относятся к индикаторным светодиодам. Существуют монохромные и многоцветные устройства. Используются редко из-за своих недостатков: большой размер, малый угол свечения (до 120 градусов), падение яркости излучения при долгом функционировании на 70%, слабый поток света. Dip светодиоды

Sp >

• Smd – светодиоды для поверхностного монтажа. Могут относиться как к индикаторным, так и к осветительным светодиодам. Smd

Cob (Chip-On-Board) – кристалл установлен непосредственно на плате. К преимуществам такого решения относятся защита от окисления, малые габариты, эффективный отвод тепла и равномерное освещение по всей площади. Светодиоды такой марки являются самыми инновационными. Используются для освещения. На одной подложке может быть установлено более 9 светодиодов. Сверху светодиодная матрица покрывается люминофором. Активно используются в автомобильной индустрии для создания фар и поворотников, при разработке телевизоров и экранов компьютеров. Cob

Волоконные – разработка 2015 года. Могут использоваться в производстве одежды. Волоконные

Filament также является инновационным продуктом. Отличаются высокой энергоэффективностью. Используются для создания осветительных ламп. Важное преимущество – возможность осуществления монтажа напрямую на подложку из стекла. Благодаря такому нанесению есть возможность распространения света на 360 градусов. Конструкция состоит из сапфирового стекла с диаметром до 1,5 мм и специально выращенных кристаллов, которые соединены последовательно. Число кристаллов обычно ограничивается 28 штуками. Светодиоды помещаются в колбу, которая покрыта люминофором. Иногда филаментные светодиоды могут относить к классу COB изделий. Filament

Oled. Органические тонкопленочные светодиоды. Используются для построения органических дисплеев. Состоят из анода, подложки из фольги или стекла, катода, полимерной прослойки, токопроводящего слоя из органических материалов. К преимуществам относятся малые габариты, равномерное освещение по всей площади, широкий угол свечения, низкая стоимость, длительный срок службы, низкое потребление электроэнергии. Oled

• В отдельную группу выделяются светодиоды, излучающие в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Они могут быть с выводами, так и в виде smd исполнения. Используются в пультах дистанционного управления, бактерицидных и кварцевых лампах, стерилизаторах для аквариумов.

Светодиоды могут быть:

• мигающими – используются для привлечения внимания;
• многоцветными мигающими;
• трехцветными – в одном корпусе есть несколько несвязанных между собой кристаллов, которые работают как по отдельности, так и все вместе;
• RGB;
• монохромными.

Светодиоды классифицируются по цветовой гамме. Для максимально точной идентификации цвета в документации прибора указывается его длина волны излучения.

Белые светодиоды классифицируются по цветовой температуре. Они бывают теплых оттенков (2700 К), нейтральных (4200 К) и холодных (6000 К).

По мощности выделяют светодиоды, потребляющие единицы мВт до десятков Вт. Напрямую от мощности зависит сила света.

Полярность светодиодов

При неправильном включении светодиод может сломаться. Поэтому важно уметь определять полярность источника света. Полярность – это способность пропускать электрический ток в одном направлении.

Полярность моно определить несколькими способами:

• Визуально. Это самый простой способ. Для нахождения плюса и минуса у цилиндрического диода со стеклянной колбой нужно посмотреть внутрь. Площадь катода будет больше, чем площадь анода. Если посмотреть внутрь не получится, полярность определяется по контактам – длинная ножка соответствует положительному электроду. Светодиоды типа SMD имеют метки, указывающие на полярность. Они называются скосом или ключом, который направлен на отрицательный электрод. На маленькие smd наносятся пиктограммы в виде треугольника, буквы Т или П. Угол или выступ указывают на направление тока – значит, этот вывод является минусом. Также некоторые светодиоды могут иметь метку, которая указывает на полярность. Это может быть точка, кольцевая полоска.
• При помощи подключения питания. Путем подачи малого напряжения можно проверить полярность светодиода. Для этого нужен источник тока (батарейка, аккумулятор), к контактом которого прикладывается светодиод, и токоограничивающий резистор, через который происходит подключение. Напряжение нужно повышать, и светодиод должен загореться при правильном включении.

• При помощи тестеров. Мультиметр позволяет проверить полярность тремя способами. Первый – в положении проверка сопротивления. Когда красный щуп касается анода, а черный катода, на дисплее должно загореться число , отличное от 1. В ином случае на экране будет светиться цифра 1. Второй способ – в положении прозвонка. Когда красный щуп коснется анода, светодиод загорится. В ином случае он не отреагирует. Третий способ – путем установки светодиода в гнездо для транзистора. Если в отверстие С (коллектор) будет помещен катод – светодиод загорится.
• По технической документации. Каждый светодиод имеет свою маркировку, по которой можно найти информацию о компоненте. Там же будет указана полярность электродов.

Выбор способа определения полярности зависит от ситуации и наличия у пользователя нужного инструмента.

Расчет сопротивления для светодиода

Диод имеет малое внутреннее сопротивление. При подключении его напрямую к блоку питания, элемент перегорит. Чтобы этого не случилось, светодиод подключается к цепи через токоограничивающий резистор. Расчет производится по закону Ома: R=(U-Uled)/I, где R – сопротивление токоограничивающего резистора, U – питание источника; Uled – паспортное значение напряжения для светодиода, I – сила тока. По полученному значению и подбирается мощность резистора.

Важно правильно рассчитать напряжение. Оно зависит от схемы подключения элементов.

Можно не производить расчет сопротивления, если использовать в цепи мощный переменный или подстроечный резистор. Токоограничивающие резисторы существуют разного класса точности. Есть изделия на 10%, 5% и 1 % – это значит, что погрешность варьируется в указанном диапазоне.

Выбирая токоограничивающий резистор, нужно обратить внимание и на его мощность. почти всегда, если при малом рассеивании тепла устройство будет перегреваться и выйдет из строя. Это приведет к разрыву электрической цепи.

Когда нужно использовать токоограничивающий резистор:

• когда вопрос эффективности схемы не является основным – например, индикация;

• лабораторные исследования.

В остальных случаях лучше подключать светодиоды через стабилизатор – драйвер, что особенно это актуально в светодиодных лампах.

Онлайн – сервисы и калькуляторы для расчета резистора:

Полярность падения напряжения

1. Радиоэлектроника
2. Схемотехника
3. Основы электроники и схемотехники
4. Том 1 – Цепи постоянного тока

1. Книги / руководства / серии статей
2. Основы электроники и схемотехники. Том 1. Цепи постоянного тока

Добавлено 24 октября 2020 в 21:29

Сохранить или поделиться

При использовании традиционного обозначения протекания тока мы можем отследить направление тока в цепи, начав с положительного (+) вывода и перейдя к отрицательному (-) выводу батареи, единственного источника напряжения в заданной цепи. Отсюда мы можем увидеть, что ток течет по часовой стрелке, от точки 1 к 2, к 3, к 4, к 5, к 6 и снова обратно к 1 (рисунок 1).

Когда ток встречает сопротивление 5 Ом, на концах резистора происходит падение напряжения. Полярность этого падения напряжения положительная (+) в точке 3 относительно точки 4. В соответствии с направлением тока мы можем отметить полярность падения напряжения на резисторе символами плюс и минус; на какой бы вывод резистора ток ни входил, он будет положителен по отношению к выводу резистора, из которого ток выходит:

Рисунок 1 – Полярность падения напряжения на резисторе

Мы могли бы сделать нашу таблицу напряжений немного более полной, отметив полярность напряжения для каждой пары точек в этой цепи:

Между точками 1 (+) и 4 (-) = 10 вольт
Между точками 2 (+) и 4 (-) = 10 вольт
Между точками 3 (+) и 4 (-) = 10 вольт
Между точками 1 (+) и 5 (-) = 10 вольт
Между точками 2 (+) и 5 (-) = 10 вольт
Между точками 3 (+) и 5 (-) = 10 вольт
Между точками 1 (+) и 6 (-) = 10 вольт
Между точками 2 (+) и 6 (-) = 10 вольт
Между точками 3 (+) и 6 (-) = 10 вольт

Хотя документировать полярность падения напряжения в этой цепи может показаться немного глупым, это важная концепция, которую нужно освоить. Это будет критически важно при анализе более сложных схем, включающих несколько резисторов и/или источников напряжения.

Полярность не имеет ничего общего с законом Ома

Следует понимать, что полярность не имеет ничего общего с законом Ома: в уравнения закона Ома никогда не должно входить отрицательное напряжение, ток или сопротивление! Есть и другие математические принципы электричества, которые учитывают полярность с помощью знаков (+ или -), но это не закон Ома.

Резюме

• Полярность падения напряжения на любом резистивном компоненте определяется направлением тока через него: плюс на входе и минус на выходе.

Оригинал статьи:

Теги

ОбучениеПадение напряженияПолярностьСхемотехникаЭлектрический токЭлектрическое напряжениеЭлектричество

Сохранить или поделиться

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.

Есть ли полярность у варистора

В данной статье мы подробно разберем что такое варистор. Опишем принцип его работы и конструкцию, области применения, характеристики, а так же типы.

Описание и принцип работы

В отличие от плавкого предохранителя или автоматического выключателя, который обеспечивает защиту от перегрузки по току, варистор обеспечивает защиту от перенапряжения посредством фиксации напряжения аналогично стабилитрону.

Слово «варистор» представляет собой сочетание слов VARI-able resi-STOR, используемыми для описания их режима работы еще в первые дни развития, который является немного неверным, так как варистор не может вручную изменять как, например потенциометр или реостат.

Но в отличие от переменного резистора, значение сопротивления которого можно вручную изменять между его минимальным и максимальным значениями, варистор автоматически изменяет значение своего сопротивления при изменении напряжения на нем, что делает его нелинейным резистором, зависящим от напряжения, или сокращенно VDR.

В настоящее время резистивный корпус варистора изготовлен из полупроводникового материала, что делает его типом полупроводникового резистора с неомическими симметричными характеристиками напряжения и тока, подходящими как для переменного, так и для постоянного напряжения.

Во многих отношениях варистор по размеру и конструкции похож на конденсатор, и его часто путают с ним. Однако конденсатор не может подавить скачки напряжения так же, как варистор. Когда к цепи прикладывается скачок высокого напряжения, результат обычно катастрофичен для цепи, поэтому варистор играет важную роль в защите чувствительных электронных схем от пиков переключения и перенапряжений.

Переходные скачки происходят из множества электрических цепей и источников независимо от того, работают ли они от источника переменного или постоянного тока, поскольку они часто генерируются в самой цепи или передаются в цепь от внешних источников. Переходные процессы в цепи могут быстро возрастать, увеличивая напряжение до нескольких тысяч вольт, и именно эти скачки напряжения должны быть предотвращены в чувствительных электронных схемах и компонентах.

Одним из наиболее распространенных источников переходных напряжений является эффект L (di / dt), вызываемый переключением индуктивных катушек и намагничивающими токами трансформатора, приложениями переключения двигателей постоянного тока и скачками напряжения при включении цепей флуоресцентного освещения или других скачков напряжения питания.

Переходные формы волны переменного тока

Варисторы подключены в цепях через сеть питания либо между фазой и нейтралью, либо между фазами для работы от переменного тока, либо с положительного на отрицательный для работы от постоянного тока, и имеют номинальное напряжение, соответствующее их применению. Варистор также можно использовать для стабилизации напряжения постоянного тока и особенно для защиты электронных цепей от импульсов перенапряжения.

Варистор статического сопротивления

При нормальной работе варистор имеет очень высокое сопротивление, отсюда и его название, и работает аналогично стабилитрону, позволяя более низким пороговым напряжениям проходить без изменений.

Однако, когда напряжение на варисторе (любой полярности) превышает номинальное значение варисторов, его эффективное сопротивление сильно уменьшается с ростом напряжения, как показано выше.

Из закона Ома мы знаем, что вольт-амперные характеристики (IV) фиксированного резистора являются прямой линией при условии, что R поддерживается постоянным. Тогда ток прямо пропорционален разности потенциалов на концах резистора.

Но кривые IV варистора не являются прямой линией, так как небольшое изменение напряжения вызывает значительное изменение тока. Типичная нормализованная кривая зависимости напряжения от тока для стандартного варистора приведена ниже.

Кривая характеристик варистора

Из вышесказанного видно, что варистор обладает симметричными двунаправленными характеристиками, то есть варистор работает в обоих направлениях (квадрант Ι и ΙΙΙ) синусоидальной формы волны, действуя аналогично двум стабилитронам, подключенным вплотную. Если не проводящая, кривая IV показывает линейную зависимость, так как ток, протекающий через варистор, остается постоянным и низким только при нескольких микроамперах тока утечки. Это связано с его высоким сопротивлением, действующим в качестве разомкнутой цепи, и остается постоянным до тех пор, пока напряжение на варисторе (любой полярности) не достигнет определенного «номинального напряжения».

Это номинальное или зажимное напряжение — это напряжение на варисторе, измеренное с указанным постоянным током 1 мА. То есть уровень постоянного напряжения, приложенного к его клеммам, который позволяет току 1 мА течь через резистивный корпус варисторов, который сам зависит от материалов, используемых в его конструкции. На этом уровне напряжения варистор начинает переходить из своего изоляционного состояния в проводящее состояние.

Когда переходное напряжение на варисторе равно или превышает номинальное значение, сопротивление устройства внезапно становится очень малым, превращая варистор в проводник из-за лавинного эффекта его полупроводникового материала. Ток небольшой утечки, протекающий через варистор, быстро возрастает, но напряжение на нем ограничено уровнем чуть выше напряжения варистора.

Другими словами, варистор саморегулирует переходное напряжение через него, позволяя большему току течь через него, и из-за его крутой нелинейной кривой IV он может пропускать широко варьирующиеся токи в узком диапазоне напряжений, срезая любые скачки напряжения.

Значения емкостного сопротивления

Поскольку основная проводящая область варистора между двумя его выводами ведет себя как диэлектрик, ниже его напряжения зажима варистор действует как конденсатор, а не как резистор. Каждый полупроводниковый варистор имеет значение емкости, которое напрямую зависит от его площади и обратно пропорционально его толщине.

При использовании в цепях постоянного тока емкость варистора остается более или менее постоянной при условии, что приложенное напряжение не увеличивается выше уровня напряжения зажима и резко падает вблизи своего максимального номинального постоянного напряжения постоянного тока.

Однако в цепях переменного тока эта емкость может влиять на сопротивление корпуса устройства в области непроводящей утечки его характеристик IV. Поскольку они обычно соединены параллельно с электрическим устройством для защиты от перенапряжения, сопротивление утечки варисторов быстро падает с увеличением частоты.

Это соотношение приблизительно линейно с частотой, и полученное в результате параллельное сопротивление, его реактивное сопротивление переменного тока Xc может быть рассчитано с использованием обычного 1 / (2πƒC), как для обычного конденсатора. Затем, когда частота увеличивается, увеличивается и ток утечки.

Но наряду с варисторами на основе кремниевых полупроводников были разработаны варисторы на основе оксидов металлов, чтобы преодолеть некоторые ограничения, связанные с их кузенами из карбида кремния.

Металлооксидный варистор

Металл — оксид варистор или MOV для краткости, это резистор, зависящий от напряжения, в котором материал сопротивления представляет собой оксид металла, в первую очередь оксид цинка (ZnO), прессуют в керамики подобного материала. Металлооксидные варисторы состоят из приблизительно 90% оксида цинка в качестве керамического основного материала плюс другие наполнители для образования соединений между зернами оксида цинка.

Металлооксидные варисторы в настоящее время являются наиболее распространенным типом устройства ограничения напряжения и доступны для использования в широком диапазоне напряжений и токов. Использование металлического оксида в их конструкции означает, что MOV чрезвычайно эффективны в поглощении кратковременных переходных напряжений и имеют более высокие возможности обработки энергии.

Как и в случае обычного варистора, металлооксидный варистор запускает проводимость при определенном напряжении и прекращает проводимость, когда напряжение падает ниже порогового напряжения. Основное различие между стандартным варистором из карбида кремния (SiC) и варистором типа MOV состоит в том, что ток утечки через материал из оксида цинка MOV очень мал, а при нормальных условиях эксплуатации его скорость срабатывания при переходных процессах зажима намного выше.

MOV обычно имеют радиальные выводы и твердое внешнее синее или черное эпоксидное покрытие, которое очень похоже на дисковые керамические конденсаторы и может быть физически установлено на печатных платах. Конструкция типичного металлооксидного варистора имеет вид:

Конструкция металлического оксидного варистора

Чтобы выбрать правильное значение MOV для конкретного применения, желательно иметь некоторые знания об импедансе источника и возможной импульсной мощности переходных процессов. Для переходных процессов на входящей линии или фазе выбор правильного MOV немного сложнее, так как обычно характеристики источника питания неизвестны. В общем, выбор MOV для электрической защиты цепей от переходных процессов и скачков напряжения в сети часто не более чем обоснованное предположение.

Тем не менее, металлооксидные варисторы доступны в широком диапазоне напряжений варистора, от около 10 В до более 1000 В переменного или постоянного тока, поэтому выбор может быть полезен при знании напряжения питания. Например, при выборе MOV или кремниевого варистора в этом отношении его максимальное номинальное постоянное среднеквадратичное напряжение должно быть чуть выше максимального ожидаемого напряжения питания, скажем, 130 вольт среднеквадратичного значения для источника питания 120 вольт, и 260 вольт среднеквадратичного значения для напряжения 230 вольт.

Максимальное значение импульсного тока, которое будет принимать варистор, зависит от длительности переходного импульса и количества повторений импульсов. Можно предположить ширину переходного импульса, которая обычно составляет от 20 до 50 микросекунд (мкс). Если пиковый импульсный ток недостаточен, варистор может перегреться и повредиться. Таким образом, чтобы варистор работал без сбоев или ухудшений, он должен иметь возможность быстро рассеивать поглощенную энергию переходного импульса и безопасно вернуться в свое предимпульсное состояние.

Применение варистора на схеме

Варисторы имеют много преимуществ и могут использоваться во многих различных типах устройств для подавления переходных процессов в сети от бытовых приборов и освещения до промышленного оборудования на линиях электропередач переменного или постоянного тока. Варисторы могут быть подключены непосредственно к электросети и к полупроводниковым переключателям для защиты транзисторов, полевых МОП-транзисторов и тиристорных мостов.

Резюме варистора

В этой статье мы увидели, что основная функция резистора, зависимого от напряжения, или варистора, заключается в защите электронных устройств и электрических цепей от скачков напряжения, например, вызванных переходными процессами индуктивного переключения.

Поскольку такие варисторы используются в чувствительных электронных схемах, чтобы гарантировать, что, если напряжение внезапно превысит заранее определенное значение, варистор фактически станет коротким замыканием, чтобы защитить цепь, которую он шунтирует от чрезмерного напряжения, поскольку они способны выдерживать пиковые токи в сотни ампер.

Варисторы относятся к типу резисторов с нелинейной неомической характеристикой напряжения тока и являются надежным и экономичным средством защиты от переходных переключений и перенапряжений.

Они достигают этого, выступая в качестве блокирующего устройства с высоким сопротивлением при более низких напряжениях и как хорошее проводящее устройство с низким сопротивлением при более высоких напряжениях. Эффективность варистора в защите электрической или электронной схемы зависит от правильного выбора варистора в отношении рассеяния напряжения, тока и энергии.

Металлооксидные варисторы, или MOV, как правило, изготавливаются из материала металлического оксида цинка в форме небольшого диска. Они доступны во многих значениях для определенных диапазонов напряжения. Номинальное напряжение MOV, называемое «напряжение варистора», представляет собой напряжение на варисторе, когда через устройство пропускается ток 1 мА. Этот уровень напряжения варистора, по существу, является точкой на характеристической кривой IV, когда устройство начинает проводить. Металлооксидные варисторы также могут быть подключены последовательно для повышения номинального напряжения зажима.

В то время как металлооксидные варисторы широко используются во многих цепях силовой электроники переменного тока для защиты от переходных перенапряжений, существуют также другие типы полупроводниковых устройств подавления напряжения, таких как диоды, стабилитроны и ограничители, которые все могут использоваться при некотором напряжении переменного или постоянного тока.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Если при ремонте кондиционера вы обнаружили на плате сгоревший предохранитель не спешите его тут же менять, вначале выясните причину по которой он сгорел.

Скорее всего это произошло из-за скачков напряжения в сети.

При измерении в сети напряжение питания оно постоянно колеблется,причём не всегда в пределах безопасных для кондиционеров.

Плюс к этому в сети всегда присутствуют короткие импульсы напряжением в несколько киловольт. Происходит это из-за постоянного отключения и включения индуктивной и ёмкостной нагрузки (электродвигатели,трансформаторы и т. д.), а также из-за атмосферного электричества.

Кондиционеры, как и любую другую электронную технику защищают на этот случай варисторами. Точнее электронную начинку кондиционера-плату управления.

Стандартная схема подключения варистора

параллельно защищаемой нагрузке подключают варистор VA1, а перед ним ставят предохранитель F1:

Принцип действия варистора

По сути варистор представляет собой нелинейный полупроводниковый резистор, проводимость которого зависит от приложенного к нему напряжения. При нормальном напряжении варистор пропускает через себя пренебрежительно малый ток, а при определённом пороговом напряжении он открывается и пропускает через себя весь ток. Таким образом он фильтрует короткие импульсы, если же импульс будет более длинным, и ток идущий через варистор превысит номинальный ток срабатывания предохранителя, то он попросту сгорит, обесточив и защитив нагрузку.

Маркировка варисторов

Существует огромное количество варисторов разных производителей, с разным пороговым напряжение срабатывания и рассчитанные на разный ток. Узнать какой стоял варистор можно по его маркировке. Например маркировка варисторов CNR:

CNR-07D390K , где:

• CNR- серия, полное название CeNtRa металлоксидные варисторы
• 07- диаметр 7мм
• D – дисковый
• 390 – напряжение срабатывания, рассчитываются умножением первых двух цифр на 10 в степени равной третьей цифре, то есть 39 умножаем на 10 в нулевой степени получатся 39 В, 271-270 В и т. д.
• K – допуск 10 %, то есть разброс напряжения может колебаться от номинального на 10 % в любую сторону.

Как же найти на плате варистор?

По схеме приведённой выше, видно что этот элемент находится рядом с предохранителем в месте прихода на плату проводов питания. Обычно это диск жёлтого или тёмно-зелёного цвета.

На фото варистор указан красной стрелкой. Можно было подумать что варистор это синяя деталь, покрытая чёрной копотью, но на увеличении видно трещины на корпусе варистора, от которого покрылись нагаром расположенные рядом детали.Хорошо это видно и с обратной стороны, где написаны условные обозначения. Даже если их не будет, распознать варистор можно, зная что он подсоединён параллельно нагрузке или по маркировке на его корпусе.

VA1- это варистор, а синяя деталь рядом это конденсатор-С70.

Не путайте их, по форме они одинаковые, так что ориентируйтесь на маркировку и условные обозначения на плате.

После того как вы нашли варистор, его нужно выпаять, чтобы потом на его место установить новый.Для выпаивания варисторов я обычно использую газовый паяльник, потому что не всегда в месте ремонта есть электропитание – на строящемся объекте, на крыше, например.Ещё очень удобно пользоваться оловоотсосом -разогреть место пайки и оловоотсосом удалить расплавившийся припой.

Но для этих целей вполне подойдёт пинцет или обычные плоскогубцы-нужно захватить ножку детали и вытянуть когда припой расплавится.Если у вас плохо плавится припой, то скорее всего он на плате высокотемпературный-так называемый бессвинцовый (может заметили на моей плате надпись PbF – плюмбум фри). В этом случае нужно или увеличить температуру жала паяльника или же капнуть сверху другого более низкотемпературного, место пайки расплавится и можно будет удалить деталь. После этого вставляем новый варистор и припаиваем его.

Для пайки очень удобно пользоваться припоем в виде проволоки у которого внутри уже есть флюс.

Ещё обратите внимание, что большинство плат – двусторонние, поэтому припаивать ножки детали нужно с обеих сторон платы, так как нередко бывает что ножка детали выполняет роль перемычки между дорожками с разных сторон платы.

После замены варистора остаётся только поставить новый предохранитель и установить плату на место.

Обычно в платах кондиционера стоят варисторы на напряжение 470 В, и предохранители номиналом от 0.5 А до 5 А. Поэтому рекомендую всегда иметь при себе небольшой запас этих деталей.

Для тех, кто хочет нагляднее увидеть процесс , выкладываю видео урок:

Для тех кому требуется отремонтировать плату, путём замены варистора, помогут наши сервисные специалисты, цены смотрите здесь.

Принцип действия

Варистор — это полупроводниковый прибор с симметричной нелинейной вольтамперной характеристикой. По ее форме можно сделать вывод о том, что варистор работает и в переменном и в постоянном токе. Рассмотрим её подробнее.

В нормальном состоянии ток через варистор предельно мал, его называют током утечки. Его можно рассматривать как диэлектрический компонент с определенной электрической емкостью и можно говорить, что он не пропускает ток. Но, при определенном напряжении (на картинке это + — 60 Вольт) он начинает пропускать ток.

Другими словами, принцип работы варистора в защитных цепях напоминает разрядник, только в полупроводниковом приборе не возникает дугового разряда, а изменяется его внутреннее сопротивление. При уменьшении сопротивления, ток с единиц микроампер возрастает до сотен или тысяч Ампер.

Условное графическое изображение варистора в схемах:

Обозначение элемента на схемах напоминает обычный резистор, но перечеркнутый по диагонали линией, на которой может быть нанесена буква U. Чтобы найти на плате или в схеме этот элемент – обращайте внимание на подписи, чаще всего они обозначаются, как RU или VA.

Внешний вид варистора:

Варистор устанавливают параллельно цепи для ее защиты. Поэтому при импульсе напряжения защищаемой цепи — энергия поступает не в устройство, а рассеивается в виде тепла на варисторе. Если энергия импульса слишком велика — варистор сгорит. Но понятие сгорит размазано, варианта развития два. Либо варистор просто разорвет на части, либо его кристалл разрушится, а электроды замкнутся накоротко. Это приведет к тому, что выгорят дорожки и проводники, или произойдет возгорание элементов корпуса и других деталей.

Чтобы этого избежать перед варистором, последовательно со всей цепью на сигнальный или питающий провод устанавливают предохранитель. Тогда в случае сильного импульса напряжения и долговременного срабатывания или перегорания варистора сгорит и предохранитель, разорвав цепь.

Если сказать вкратце, для чего нужен такой компонент — его свойства позволяют защитить электрическую цепь от губительных всплесков напряжения, которые могут возникать как на информационных линиях, так и на электрических линиях, например, при коммутации мощных электроприборов. Мы обсудим этот вопрос немного ниже.

Устройство

Варисторы устроены достаточно просто — внутри есть кристалл полупроводникового материала, чаще всего это Оксид Цинка (ZiO) или Карбид Кремния (SiC). Прессованный порошок этих материалов подвергают высокотемпературной обработке (запекают) и покрывают диэлектрической оболочкой. Встречаются либо в исполнении с аксиальными выводами, для монтажа в отверстия на печатной плате, а также в SMD-корпусе.

На рисунке ниже наглядно изображено внутреннее устройство варистора:

Основные параметры

Чтобы правильно подобрать варистор, нужно знать его основные технические характеристики:

1. Классификационное напряжение, может обозначаться как Un. Это такое напряжение, при котором через варистор начинает протекать ток силой в 1 мА, при дальнейшем превышении ток лавинообразно увеличивается. Именно этот параметр указывают в маркировке варистора.
2. Номинальная рассеиваемая мощность P. Определяет, сколько может рассеять элемент с сохранением своих характеристик.
3. Максимальная энергия одиночного импульса W. Измеряется в Джоулях.
4. Максимальный ток Ipp импульса. При том что фронт нарастает в течении 8 мкс, а общая его длительность — 20 мкс.
5. Емкость в закрытом состоянии — Co. Так как в закрытом состоянии варистор представляет собой подобие конденсатора, ведь его электроды разделены непроводящим материалом, то у него есть определенная емкость. Это важно, когда устройство применяется в высокочастотных цепях.

Также выделяют и два вида напряжений:

— максимальное действующее или среднеквадратичное переменное;

Um= — максимальное постоянное.

Маркировка и выбор варистора

На практике, например, при ремонте электронного устройства приходится работать с маркировкой варистора, обычно она выполнена в виде:

20D 471K

Что это такое и как понять? Первые символы 20D — это диаметр. Чем он больше и чем толще — тем большую энергию может рассеять варистор. Далее 471 — это классификационное напряжение.

Могут присутствовать и другие дополнительные символы, обычно указывают на производителя или особенность компонента.

Теперь давайте разберемся как правильно выбрать варистор, чтобы он верно выполнял свою функцию. Чтобы подобрать компонент, нужно знать в цепи с каким напряжением и родом тока он будет работать. Например, можно предположить, что для защиты устройств, работающих в цепи 220В нужно применять варистор с классификационным напряжением немного выше (чтобы срабатывал при значительных превышениях номинала), то есть 250-260В. Это в корне не верно.

Дело в том, что в цепях переменного тока 220В — это действующее значение. Если не углубляться в подробности, то амплитуда синусоидального сигнала в корень из 2 раз больше чем действующее значение, то есть в 1,41 раза. В результате амплитудное напряжение в наших розетках равняется 300-310 В.

Где 1,1 – коэффициент запаса.

При таких расчетах элемент начнет срабатывание при скачке действующего напряжения больше 240 Вольт, значит его классификационное напряжение должно быть не менее 370 Вольт.

Ниже приведены типовые номиналы варисторов для сетей переменного тока с напряжением в:

120)– 271k;
200В (180

220) – 431k;
240В (210

250) – 471k;
240В (240

Применение в быту

Назначение варисторов — защита цепи при импульсах и перенапряжениях на линии. Это свойство позволило рассматриваемым элементам найти свое применение в качестве защиты:

• линий связи;
• информационных входов электронных устройств;
• силовых цепей.

В большинстве дешевых блоков питания не устанавливают никаких защит. А вот в хороших моделях по входу устанавливают варисторы.

Кроме того, все знают, что компьютер нужно подключать к питанию через специальный удлинитель с кнопкой — сетевой фильтр. Он не только фильтрует помехи, в схемах нормальных фильтров также устанавливают варисторы.

Часто электрики рекомендуют защитить китайские светодиодные лампы, установив варистор параллельно патрону. Также защищают и другие устройства, некоторые монтируют варистор в розетку или в вилку, чтобы обезопасить подключаемую технику.

Чтобы защитить всю квартиру — вы можете установить варистор на дин-рейку, в хороших устройствах в корпусе расположены настоящие мощные варисторы диаметром с кулак. Примером такого устройства является ОИН-1, который изображен на фото ниже:

В заключение хотелось бы отметить, что назначение варистора – защитить какую-либо электрическую цепь. Принцип работы основан на изменении сопротивления полупроводниковой структуры под воздействием высокого напряжения. Напряжение, при котором через элемент начинает течь ток силой 1 мА называют классификационным. Это и диаметр элемента есть основными параметрами при выборе. Пожалуй, мы доступно объяснили, что такое варистор и для чего он нужен, задавайте вопросы в комментариях, если вам что-то непонятно.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме статьи:

Наверняка вы не знаете:

Светодиоды – как работает, полярность, расчет резистора | АмперКО

Светодиоды – одни из самых популярных электронных компонентов, использующиеся практически в любой схеме. Словосочетание “помигать светодиодами” часто используется для обозначений первой задачи при проверке жизнеспособности схемы. В этой статье мы узнаем, как работают светодиода, сделаем краткий обзор их видов, а также разберемся с такими практическими вопросами как определение полярности и расчет резистора.

Устройство светодиода

Светодиоды — полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

Светодиод состоит из нескольких частей:

• анод, по которому подается положительная полуволна на кристалл;
• катод, по которому подается отрицательная полуволна на кристалл;
• отражатель;
• кристалл полупроводника;
• рассеиватель. 

Эти элементы есть в любом светодиоде, вне зависимости от его модели. 

Светодиод является низковольтным прибором. Для индикаторных видов напряжение питания должно составлять 2-4 В при токе до 50 мА. Диоды для освещения потребляют такое же напряжение, но их ток выше – достигает 1 Ампер. В модуле суммарное напряжение диодов оказывается равным 12 или 24 В. 

Подключать светодиод нужно с соблюдением полярности, иначе он выйдет из строя. 

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают разных цветов. Получить нужный оттенок можно несколькими способами. 

Первый – покрытие линзы люминофором. Таким способом можно получить практически любой цвет, но чаще всего эта технология используется для создания белых светодиодов. 

RGB технология. Оттенок получается за счет применения в одном кристалле трех светодиодов красного, зеленого и синего цветов. Меняется интенсивность каждого из них, и получается нужное свечение. 

Применение примесей и различных полупроводников. Подбираются материалы с нужной шириной запрещенной зоны, и из них делается кристалл светодиода.  

Принцип работы светодиодов

Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками. 

При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны.

Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия:

• ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света;
• полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов. 

Реализовать подобное в структуре с одним p-n-переходом не получится. По этой причине создаются многослойные структуры из нескольких полупроводников, которые называются гетероструктурами. 

Для создания светодиодов используются прямозонные проводники с разрешенным прямым оптическим переходом зона-зона. Наиболее распространенные материалы группы А3В5 (арсенид галлия, фосфид индия), А2В4 (теллурид кадмия, селенид цинка). 

Цвет светоизлучающего диода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой происходит рекомбинация электронов и дырок. Чем больше ширина запрещенной зоны и выше энергия квантов, тем ближе к синему излучаемый свет. Путем изменения состава можно добиться свечения в широком оптическом диапазоне – от ультрафиолета до среднего инфракрасного излучения. 

Светодиоды инфракрасного, красного и желтого цветов изготавливаются на основе фосфида галлия, зеленый, синий и фиолетовый – на основе нитридов галлия. 

Виды светодиодов, классификация

По предназначению выделяют индикаторные и осветительные светодиоды. Первые используются для стилизации, декоративной подсветки – например, украшение зданий, рекламные баннеры, гирлянды.  Осветительные приборы используются для создания яркого освещения в помещении. 

По типу исполнения выделяют:

• Dip светодиоды. Они представляют собой кристаллы, заключенные в цилиндрическую линзу. Относятся к индикаторным светодиодам. Существуют монохромные и многоцветные устройства. Используются редко из-за своих недостатков: большой размер, малый угол свечения (до 120 градусов), падение яркости излучения при долгом функционировании на 70%, слабый поток света.

• Spider led. Такие светодиоды похожи на предыдущие, но имеют 4 выхода. В таких диодах оптимизирован теплоотвод, повышается надежность компонентов. Активно используются в автомобильной технике. 
• Smd – светодиоды для поверхностного монтажа. Могут относиться как к индикаторным, так и к осветительным светодиодам.

• Cob (Chip-On-Board) – кристалл установлен непосредственно на плате. К преимуществам такого решения относятся защита от окисления, малые габариты, эффективный отвод тепла и равномерное освещение по всей площади. Светодиоды такой марки являются самыми инновационными. Используются для освещения. На одной подложке может быть установлено более 9 светодиодов. Сверху светодиодная матрица покрывается люминофором. Активно используются в автомобильной индустрии для создания фар и поворотников, при разработке телевизоров и экранов компьютеров. 

• Волоконные – разработка 2015 года. Могут использоваться в производстве одежды.

• Filament также является инновационным продуктом. Отличаются высокой энергоэффективностью. Используются для создания осветительных ламп. Важное преимущество – возможность осуществления монтажа напрямую на подложку из стекла. Благодаря такому нанесению есть возможность распространения света на 360 градусов. Конструкция состоит из сапфирового стекла с диаметром до 1,5 мм и специально выращенных кристаллов, которые соединены последовательно. Число кристаллов обычно ограничивается 28 штуками. Светодиоды помещаются в колбу, которая покрыта люминофором. Иногда филаментные светодиоды могут относить к классу COB изделий.

• Oled. Органические тонкопленочные светодиоды. Используются для построения органических дисплеев. Состоят из анода, подложки из фольги или стекла, катода, полимерной прослойки, токопроводящего слоя из органических материалов. К преимуществам относятся малые габариты, равномерное освещение по всей площади, широкий угол свечения, низкая стоимость, длительный срок службы, низкое потребление электроэнергии.

• В отдельную группу выделяются светодиоды, излучающие в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Они могут быть с выводами, так и в виде smd исполнения. Используются в пультах дистанционного управления, бактерицидных и кварцевых лампах, стерилизаторах для аквариумов. 

Светодиоды могут быть:

• мигающими – используются для привлечения внимания;
• многоцветными мигающими;
• трехцветными – в одном корпусе есть несколько несвязанных между собой кристаллов, которые работают как по отдельности, так и все вместе;
• RGB;
• монохромными.

Светодиоды классифицируются по цветовой гамме. Для максимально точной идентификации цвета в документации прибора указывается его длина волны излучения. 

Белые светодиоды классифицируются по цветовой температуре. Они бывают теплых оттенков (2700 К), нейтральных (4200 К) и холодных (6000 К).

По мощности выделяют светодиоды, потребляющие единицы мВт до десятков Вт. Напрямую от мощности зависит сила света. 

Полярность светодиодов

При неправильном включении светодиод может сломаться. Поэтому важно уметь определять полярность источника света.  Полярность – это способность пропускать электрический ток в одном направлении. 

Полярность моно определить несколькими способами:

• Визуально. Это самый простой способ. Для нахождения плюса и минуса у цилиндрического диода со стеклянной колбой нужно посмотреть внутрь. Площадь катода будет больше, чем площадь анода. Если посмотреть внутрь не получится, полярность определяется по контактам – длинная ножка соответствует положительному электроду. Светодиоды типа  SMD имеют метки, указывающие на полярность. Они называются скосом или ключом, который направлен на отрицательный электрод. На маленькие smd наносятся пиктограммы в виде треугольника, буквы Т или П. Угол или выступ указывают на направление тока – значит, этот вывод является минусом. Также некоторые светодиоды могут иметь метку, которая указывает на полярность. Это может быть точка, кольцевая полоска. 
• При помощи подключения питания. Путем подачи малого напряжения можно проверить полярность светодиода. Для этого нужен источник тока (батарейка, аккумулятор), к контактом которого прикладывается светодиод, и токоограничивающий резистор, через который происходит подключение. Напряжение нужно повышать, и светодиод должен загореться при правильном включении. 
• При помощи тестеров. Мультиметр позволяет проверить полярность тремя способами. Первый – в положении проверка сопротивления. Когда красный щуп касается анода, а черный катода, на дисплее должно загореться число , отличное от 1. В ином случае на экране будет светиться цифра 1. Второй способ – в положении прозвонка. Когда красный щуп коснется анода, светодиод загорится. В ином случае он не отреагирует. Третий способ – путем установки светодиода в гнездо для транзистора. Если в отверстие С (коллектор) будет помещен катод – светодиод загорится. 
• По технической документации. Каждый светодиод имеет свою маркировку, по которой можно найти информацию о компоненте. Там же будет указана полярность электродов. 

Выбор способа определения полярности зависит от ситуации и наличия у пользователя нужного инструмента. 

Расчет сопротивления для светодиода

Диод имеет малое внутреннее сопротивление. При подключении его напрямую к блоку питания, элемент перегорит. Чтобы этого не случилось, светодиод подключается к цепи через токоограничивающий резистор. Расчет производится по закону Ома: R=(U-Uled)/I, где R – сопротивление токоограничивающего резистора, U – питание источника; Uled – паспортное значение напряжения для светодиода, I – сила тока. По полученному значению и подбирается мощность резистора. 

Важно правильно рассчитать напряжение. Оно зависит от схемы подключения элементов. 

Можно не производить расчет сопротивления, если использовать в цепи мощный переменный или подстроечный резистор. Токоограничивающие резисторы существуют разного класса точности. Есть изделия на 10%, 5% и 1 % – это значит, что погрешность варьируется в указанном диапазоне. 

Выбирая токоограничивающий резистор, нужно обратить внимание и на его мощность. почти всегда, если при малом рассеивании тепла устройство будет перегреваться и выйдет из строя. Это приведет к разрыву электрической цепи. 

Когда нужно использовать токоограничивающий резистор:

• когда вопрос эффективности схемы не является основным – например, индикация;
• лабораторные исследования.

В остальных случаях лучше подключать светодиоды через стабилизатор – драйвер, что особенно это актуально в светодиодных лампах.

Онлайн – сервисы и калькуляторы для расчета резистора:

как определить где плюс, а где минус?

Известно, что светодиод в рабочем состоянии пропускает ток только в одном направлении. Если его подключить инверсионно, то постоянный ток через цепь не пройдет, и прибор не засветится. Происходит это потому, что по своей сущности прибор является диодом, просто не каждый диод способен светиться. Получается, что существует полярность светодиода, то есть он чувствует направление движения тока и работает только при определенном его направлении.
Определить полярность прибора по схеме не составит труда. Светодиод обозначают треугольником в кружке. Треугольник упирается всегда в катод (знак «−», поперечная черточка, минус), положительный анод находится с противоположной стороны.
Но как определить полярность, если вы держите в руках сам прибор? Вот перед вами маленькая лампочка с двумя выводами-проводками. К какому проводку подключать плюс источника, а к какому минус, чтобы схема заработала? Как правильно установить сопротивление где плюс?

Определяем зрительно

Первый способ – визуальный. Предположим, вам необходимо определить полярность абсолютно нового светодиода с двумя выводами. Посмотрите на его ножки, то есть выводы. Один из них будет короче другого. Это и есть катод. Запомнить, что это катод можно по слову «короткий», поскольку оба слова начинаются на буквы «к». Плюс будет соответствовать тому выводу, который длиннее. Иногда, правда, на глаз определить полярность сложновато, особенно когда ножки согнуты или поменяли свои размеры в результате предыдущего монтажа.

Глядя в прозрачный корпус, можно увидеть сам кристаллик. Он расположен как будто в маленькой чашечке на подставке. Вывод этой подставки и будет катодом. Со стороны катода также можно увидеть небольшую засечку, как бы срез.

Но не всегда эти особенности заметны у светодиода, поскольку некоторые производители отходят от стандартов. К тому же есть много моделей, изготовленных по другому принципу. На сложных конструкциях сегодня производитель ставит значки «+» и «−», делают отметку катода точкой или зеленой линией, чтобы все было предельно понятно. Но если таких отметок нет по каким-то причинам, то на помощь приходит электрическое тестирование.

Применяем источник питания

Более эффективный способ определить полярность – подключить светодиод к источнику питания. Внимание! Выбирать надо источник, напряжение которого не превышает допустимое напряжение светодиода. Можно соорудить самодельный тестер, используя обычную батарейку и резистор. Это требование связано с тем, что при обратном подключении светодиод может перегореть или ухудшить свои световые характеристики.

Некоторые говорят, что подключали светодиод и так и сяк, и он от этого не портился. Но все дело в предельном значении обратного напряжения. К тому же, лампочка может сразу и не погаснуть, но срок ее работы уменьшится, и тогда ваш светодиод проработает не 30-50 тысяч часов, как указано в его характеристиках, а в несколько раз меньше.

Если мощности элемента питания для светодиода не хватает, и прибор не светится, как вы его не подключаете, то можно соединить несколько элементов в батарею. Напоминаем, сто элементы соединяются последовательно плюс к минусу, а минус к плюсу.

Применение мультиметра

Существуют прибор, который называется мультиметром. Его с успехом можно использовать, чтобы узнать, куда подключать плюс, а куда минус. На это уходит ровным счетом одна минута. В мультиметре выбирают режим измерения сопротивления и прикасаются щупами к контактам светодиода. Красный провод указывает на подключение к плюсу, а черный – к минусу. Желательно, чтобы касание было кратковременным. При обратном включении прибор ничего не покажет, а при прямом включении (плюс к плюсу, а минус к минусу) прибор покажет значение в районе 1,7 кОм.

Можно также включать мультиметр на режим проверки диода. В этом случае при прямом включении светодиодная лампочка будет светиться.

Данный способ самый эффективный для лампочек, излучающих красный и зеленый свет. Светодиод, дающий синий или белый свет рассчитан на напряжение, большее 3 вольт, поэтому не всегда при подключении к мультиметру он будет светиться даже при правильной полярности. Из этой ситуации можно легко выйти, если использовать режим определения характеристик транзисторов. На современных моделях, таких как DT830 или 831, он присутствует.

Диод вставляют в пазы специальной колодки для транзисторов, которая обычно расположена в нижней части прибора. Используется часть PNP (как для транзисторов соответствующей структуры). Одну ножку светодиода засовывают в разъем С, который соответствует коллектору, вторую ножку – в разъем Е, соответствующий эмиттеру. Лампочка засветится, если катод (минус), будет подключен к коллектору. Таким образом, полярность определена.

Как подключить светодиод | ТК «ZANAMI»

СВЕТОДИОДЫ. ВИДЫ, ТИПЫ СВЕТОДИОДОВ. ПОДКЛЮЧЕНИЕ И РАСЧЕТЫ.

Вот так светодиод выглядит в жизни :   
А так обозначается на схеме :  

ДЛЯ ЧЕГО СЛУЖИТ СВЕТОДИОД?

Светодиоды излучают свет, когда через них проходит электрический ток.

Были изобретены в 70-е года прошлого века для смены электрических лампочек, которые часто перегорали и потребляли много энергии.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ И ПАЙКА

Светодиоды должны быть подключены правильным образом, учитывая их полярность + для анода и к для катода Катод имеет короткий вывод, более короткую ножку.  Если вы видите внутри светодиода его внутренности — катод имеет электрод большего размера (но это не официальные метод).

Светодиоды могут быть испорчены в результате воздействия тепла при пайке, но риск невелик, если вы паяете быстро.  Никаких специальных мер предосторожности применять не надо для пайки большинства светодиодов, однако бывает полезно ухватиться за ножку светодиода пинцетом – для теплоотвода.

ПРОВЕРКА СВЕТОДИОДОВ

Никогда не подключайте светодиодов непосредственно батарее или источнику питания!
Светодиод перегорит практически моментально, поскольку слишком большой ток сожжет его.  Светодиоды должны иметь ограничительный резистор.Для быстрого тестирования 1кОм резистор подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее. Не забывайте подключать светодиоды правильно, соблюдая полярность!

ЦВЕТА СВЕТОДИОДОВ

Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый.  Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса.  Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его…

МНОГОЦВЕТНЫЕ СВЕТОДИОДЫ

Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками.  Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.

РАСЧЕТ СВЕТОДИОДНОГО РЕЗИСТОРА

Светодиод должен иметь резистор последовательно соединенный в его цепи, для ограничения тока, проходящего через светодиод, иначе он сгорит практически мгновенно…
Резистор R определяется по формуле :
R = (V S — V L) / I

V S = напряжение питания
V L= прямое напряжение, расчётное для каждого типа диодов (как правилоот 2 до 4волт)
I = ток светодиода (например 20мA), это должно быть меньше максимально допустимого для Вашего диода
Если размер сопротивления не получается подобрать точно, тогда возьмите резистор большего номинала.  На самом деле вы вряд-ли заметите разницу… совсем яркость свечения уменьшится совсем незначительно.
Например:  Если напряжение питания V S = 9 В, и есть красный светодиод (V = 2V), требующие I = 20мA = 0.020A,
R = (- 9 В) / 0.02A = 350 Ом. При этом можно выбрать 390 Ом (ближайшее стандартное значение, которые больше).

ВЫЧИСЛЕНИЕ СВЕТОДИОДНОГО РЕЗИСТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАКОНА ОМА

Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где : 
V = напряжение через резистор (V = S — V L в данном случае), 
I = ток через резистор.
Итак R = (V S — V L) / I

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ СВЕТОДИОДОВ

Если вы хотите подключить несколько светодиодов сразу – это можно сделать последовательно. Это сокращает потребление энергии и позволяет подключать большое количество диодов одновременно, например в качестве какой-то гирлянды.

Все светодиоды, которые соединены последовательно, долдны быть одного типа.  Блок питания должен иметь достаточную мощность и  обеспечить соответствующее напряжение.

Пример расчета :
Красный, желтый и зеленый диоды — при последовательном соединении необходимо напряжение питания — не менее  8V, так 9-вольтовая батарея будет практически идеальным источником.
V L = 2V +  2V + 2V = 6V (три диода, их напряжения суммируются).
Если напряжение питания V S 9 В и ток диода = 0.015A,
Резистором R = (V S — V L) / I = (9 — 6) /0,015 = 200 Ом
Берём резистор 220 Ом (ближайшего стандартного значения, которое больше).

ИЗБЕГАЙТЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ СВЕТОДИОДОВ В ПАРАЛЛЕЛИ!

Подключение несколько светодиодов в параллели с помощью одного резистора не очень хорошая идея…

Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый.., что делает такое подключение практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода.  Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.

МИГАЮЩИЕ СВЕТОДИОДЫ

Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, они могут мигать самостоятельно потому, что содержат встроенную интегральную схему.  Светодиод мигает на низких частотах, как правило 2-3 вспышки в секунду.  Такие безделушки делают для автомобильных сигнализаций, разнообразных индикаторов или детских игрушек.

ЦИФРОБУКВЕННЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ ИНДИКАТОРЫ

Светодиодные цифробуквенные индикаторы сейчас применяются очень редко, они сложнее и дороже жидкокристаллических. Раньше, это было практически единственным и самым продвинутым средством индикации, их ставили даже на сотовые телефоны 🙂

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:

1. Светодиоды GNL повышенной яркости диаметром 5 мм
2. Блоки питания для светодиодов 12 V
3. Программируемый контроллер класса Dominator

Правила проверки и пайки конденсаторов

Считается, что около половины поломок электронных плат связаны с неисправностью конденсатора, без замены которого невозможно дальнейшее функционирование схемы.

Сами эти детали могут различаться как по характеристикам, так и по габаритам; однако всех их объединяет одно – наличие основного контролируемого параметра (ёмкости).

Для того чтобы проверить установленный в схеме конденсатор (включая так называемые «электролиты») необходимо измерить именно его ёмкость. Неисправную деталь придется выпаять из схемы и затем припаять новую. Некоторые виды конденсаторов паять не надо, поскольку они крепятся сваркой или зажимами.

Проверка ёмкости

Проверить электролитические конденсаторы (так же как неэлектролитические) на предмет сохранения ими своего номинала (ёмкости) можно несколькими способами.

Но вначале необходимо ознакомиться с измерительными приборами, которые позволяют правильно оценить величину ёмкости конкретного элемента, прежде чем что-то паять.

Для измерения конденсаторов с номинальными емкостями до 20-ти микрофарад может хватить обычного мультиметра, имеющего соответствующую функцию. В качестве такого измерителя может использоваться недорогой прибор типа DT9802A.

Для оценки состояния элементов с большими номиналами потребуется специальный прибор типа «измеритель RLC». Посредством такого устройства можно проверять не только конденсаторы, но и такие распространённые элементы, как резистор и катушка индуктивности.

Проверка конденсатора цифровым мультиметром:

Часто неисправный конденсатор вздувается, и заметен без применения всяких приборов.

Простой, но не достаточно эффективный метод выявления неисправности – проверка с помощью обычного омметра, по показанию которого можно судить о целостности прокладки из диэлектрика.

Данный способ применяется обычно при отсутствии в приборе функции измерения ёмкости. Для этих целей может использоваться простейший стрелочный прибор, переведённый в режим измерения сопротивления.

При прикосновении концами щупа к ножкам исправного элемента стрелка должна немного отклониться, а затем возвратиться в сходное состояние.

Если же показания на приборе изменились, а стрелка после отклонения остановилась на каком-то конечном значении сопротивления – это значит, что конденсатор пробит и подлежит замене.

Проверка в плате

Один из самых распространённых способов проверки конденсатора без его выпаивания из схемы – включение параллельно ещё одного, заранее исправного конденсатора с известным номиналом.

Указанный метод позволяет судить об исправности элемента по индикатору прибора, показывающего суммарную ёмкость двух параллельно включённых «кондёров». При параллельном включении конденсаторов их ёмкости складываются.

При этом подходе удаётся обойтись без пайки конденсатора с целью извлечения его из схемы, в которой он шунтируется параллельно включёнными элементами (резисторами).

Однако возможности применения этого метода ограничиваются допустимыми напряжениями, действующими в данной электронной схеме и в плате тестируемого устройства.

Способ эффективен лишь при небольших величинах потенциалов, сравнимых со значениями предельных напряжений, на которые рассчитан электролитический конденсатор.

Меры предосторожности при измерении

Тем, кто решил самостоятельно проверить исправность встроенных в схему конденсаторов и затем их паять, рекомендуем придерживаться следующих правил.

• Обязательно проследите за тем, чтобы со схемы было полностью снято напряжение. Для этого тем же мультиметром, включённым в режим измерения напряжения, следует проверить отсутствие его во всех контрольных точках платы.
• При измерении встроенных в схему «подозрительных» конденсаторов следует внимательно следить за тем, чтобы случайно не повредить включённые параллельно ему элементы.
• И, наконец, паять дополнительно монтируемые в схему элементы нужно с предельной осторожностью, чтобы не повредить остальную её часть.

Лишь при соблюдении всех этих условий удаётся сохранить контролируемое устройство в рабочем виде.

Как перепаивать конденсатор на «материнке»

Прежде чем припаять новый конденсатор, надо выпаять старый. Выпаивать повреждённый или неисправный элемент из материнской платы следует максимально быстро, чтобы не перегреть контактные площадки, которые в противном случае могут просто отвалиться.

Чтобы освободить ножки выпаиваемого элемента от припоя, следует хорошо прогреть посадочное место. Только при условии его достаточного прогрева при выпаивании конденсатора удаётся не повредить дорожки платы.

Придерживая с одной стороны небольшой по размеру конденсатор нужно постараться не обжечься, поскольку его контакт раскаляется от нагревания паяльником.

Помимо этого, необходимо быть максимально внимательным и не прикладывать слишком много усилий, так как жало паяльника может сорваться и повредить соседние детали.

Последовательность действий такая:

1. Вначале обесточивают компьютер, отключают не только сетевой кабель, но и другие питающие провода.
2. Снимают крышку и отвинчивают материнскую плату.
3. Осматривают плату и находят поврежденный элемент, изучают его параметры (на маркировке), покупают замену.
4. Замечают, какая полярность подключения конденсатора была (можно сделать фото).
5. С помощью паяльной станции или пальника выпаивают поврежденный конденсатор.
6. Устанавливают и припаивают новый.

После удаления конденсатора остаётся свободное место, которое сначала следует аккуратно очистить от остатков пайки, воспользовавшись отсосом.

Некоторые радиолюбители используют для этого остро отточенную спичку (зубочистку), посредством которой посадочное отверстие прокалывается с одновременным прогревом остриём жала паяльника.

Ещё один способ освобождения отверстий от остатков пайки предполагает его высверливание подходящим по размеру сверлом.

По завершении подготовки места под новый элемент его ножки следует сначала сформовать соответствующим образом, так чтобы они легко входили в посадочные гнёзда. Всё, что остаётся сделать после этого – впаять его взамен сгоревшего.

Процесс пайки

Прежде чем паять, надо вставить ножки с посадочные гнезда, соблюдая полярность. Минусовая ножка детали обычно короче плюсовой, она устанавливается на «минус» площадки (обычно закрашено белым) Паять надо с обратной стороны, для этого плату переворачивают, и ножки загибают.

Припаять конденсатор будет значительно проще, если предварительно смочить контактные «пятачки» каплей флюса.

Паяльник разогревают, подносят к контактной площадке, и к ней же подносят проволочку припоя. Жалом дотрагиваются до припоя, чтобы капелька соскользнула на место пайки. Так последовательно надо паять все контакты, после чего откусить кусачками лишние торчащие ножки.

Возможно, с первого раза красиво паять не получится, и надо будет потренироваться. Обучаться методам пайки лучше заранее на ненужных деталях. После замены неисправного элемента следует попытаться включить материнскую плату и проверить её работоспособность.

Как паять резисторы

Для того чтобы запаять резистор в схему той же материнской платы или любого другого электронного изделия действуют точно так же, как в случае с конденсатором. Паять резисторы надо крайне осторожно, поскольку любое неаккуратное движение паяльником может повредить расположенные поблизости детали.

С особым вниманием следует менять переменные резисторы, у которых имеется три ножки. Для того чтобы выпаять его из платы, удобнее всего воспользоваться уже упоминавшимся ранее отсосом, посредством которого припой легко извлекается из крепёжных отверстий.

После его удаления резистор беспрепятственно достаётся из освобождённых гнёзд.

Паять миниатюрные элементы схем следует, стараясь подбирать соответствующий температурный режим нагрева паяльника, обычно это 270-300 ℃. В противном случае можно повредить как устанавливаемый элемент, так и контактную площадку, предназначенную для его монтажа.

Имеет ли резистор полярность Почему или почему нет

Резистор имеет полярность. Почему или почему нет?

Нет, резисторы двунаправленные и поэтому могут использоваться в обоих направлениях.

Не ошибитесь с цветными линиями, просто укажите приблизительное сопротивление.

Резисторы являются чисто пассивными компонентами и имеют линейный отклик при приложении напряжения той или иной полярности.

A сопротивление показывает отсутствие смещения полярности.Почему? потому что это характеристика электрического тока. это похоже на то, почему после выхода вещи падают на землю. из-за силы тяжести. Почему? потому что природа гравитации — притягивать высвобождаемые вещи.

Нет, их можно разместить в любом случае, потому что резисторы не имеют полярности, поэтому они хорошо работают в обоих направлениях, но вы хотите, чтобы ваша схема была читаемой, поэтому рекомендуется выбирать направление и следовать за ней, чтобы иметь возможность читать ваши ленты без необходимости возвращать вещь в руку или в голову.

Нет, у них нет полярности в том смысле, что они ведут себя одинаково при изменении полярности.

Это потому, что они зависят от общего удельного сопротивления материалов для получения их характеристического сопротивления. и это удельное сопротивление не имеет знака и не имеет электрических свойств, которые отличают его в том или ином направлении.

В некоторых схемах конструкция резисторов изменяет функцию схемы в соответствии с их направлением. например, резисторы с обмоткой.

В реальной работе по проектированию большую часть времени я считаю резисторы поляризованными / всенаправленными, поэтому у меня есть более простая задача, которую нужно выполнить позже, чтобы сделать макет платы или уменьшить время размещения в машине, чтобы выбрать и депозит.

Для этого я всегда отмечаю контакт 1 на схемах, а затем на печатной плате.

Если я понял ваш вопрос, то да — резисторы обратимые, в том смысле, что их можно подключать в цепь в обоих направлениях.резисторы не похожи на диоды или конденсаторы.

У них нет полярности. проводящий ток (или резистор) также в обоих направлениях протекания тока.

На производстве вы часто увидите резисторы, установленные в одном направлении. Две основные причины этого заключаются в том, что [1] оборудование для размещения и вставки компонентов обычно устанавливает резисторы в одной ориентации, потому что это проще, и [2] резисторы ориентированы одинаково, что облегчает осмотр и устранение неисправностей.

Нет. придерживайтесь этого, как хотите. Я обычно кладу изоленту слева, если они горизонтальные, и вниз, если они вертикальные (по сравнению с нижней частью платы), так как это облегчает просмотр, когда я проверяю схему. Как бы они ни пошли, они будут работать одинаково.

Диоды поляризованы. не вставляйте их неправильно. вещи просто не работают, если вы это сделаете. некоторые конденсаторы тоже есть. не вставляйте колпачок в неправильном направлении.

Вы просто сделаете снимок, затем вам придется немного поклясться и сделать немного распайки и еще немного пайки, вставив новый контактный разъем, но без сопротивления.они довольны рисованием в обоих направлениях. вот как они сделаны.

Сопротивление исходит от материала корпуса или обмотки. независимо от значения сока, сопротивление остается прежним.

Почему резистор должен быть на аноде светодиода?

Посмотрите еще раз на книгу Forrest Mims III . Он не утверждает, что резисторы должны быть на аноде, и есть примеры, когда они находятся на катоде. В моей книге 1988 года серийная защита светодиодов представлена ​​на P.69:

ЦЕПЬ ПРИВОДА СИД

— Поскольку светодиоды зависят от тока, обычно необходимо защитить их от чрезмерного тока с помощью последовательного резистора. Некоторые светодиоды имеют встроенный резистор. Большинство не .

Затем дается формула о том, как рассчитать сопротивление по напряжению питания и прямому току светодиода. На прилагаемой схеме резистор установлен на аноде, но не объясняется, что выбор произвольный.

Однако на той же странице представлено устройство «индикатор полярности светодиодов», в котором два последовательно соединенных светодиода совместно используют резистор, который обязательно находится на аноде одного и катоде другого.В «трехпозиционном индикаторе полярности» ограничительный резистор находится на стороне питания, а не на стороне земли.

Обычно в некотором смысле лучше (если есть выбор), чтобы важное устройство было подключено к земле, а окружающие аксессуары, такие как резисторы смещения, были на стороне питания.

В цепях высокого напряжения выбор между нагрузкой со стороны питания или со стороны земли имеет значение с точки зрения безопасности. Например, следует ли поместить выключатель света на горячую сторону лампы или на нейтраль? Если вы подключаете выключатель так, что свет выключается путем прерывания возврата нейтрали, это означает, что патрон лампочки постоянно подключен к горячему! Это означает, что если кто-то выключит выключатель перед заменой лампы, на самом деле это не безопаснее; главная панель должна использоваться для фактического разрыва горячего соединения с розеткой.В цепи батареи нет защитного заземления: минусовая клемма произвольно обозначена как общий возврат, а слово «земля» используется для этого общего.

Является ли нагрузочное устройство стороной заземления или стороной питания, также имеет значение, если напряжение от устройства передается в какую-либо другую цепь, где оно используется для какой-либо цели. Светодиод 1,2 В, анод которого подключен к 5 В, будет обеспечивать показание 3,8 В с катода, если течет ток. Если вместо этого катод заземлен, то анод будет обеспечивать 1.2В чтение. Таким образом, размещение резистора не имеет значения, только если такой ситуации не существует в схеме: нет третьего соединения с переходом между резистором и светодиодом, которое влияет на какую-то другую схему.

Анализ цепей

— Полярность тока сетки, Настройка уравнения

Когда вы принимаете направление тока в контуре, вы автоматически устанавливаете полярность напряжения на резисторах (ток течет от + до — в резисторе). Следовательно, вы предположили, что поток по часовой стрелке.Следовательно, это заставляет вас придерживаться этого предполагаемого направления и напряжения на резисторах. И вы должны забыть о полярности VR3, показанной на схеме.

Случай первый:

И уравнение (обратите внимание, что в этом случае требуется только одно уравнение)

$$ (I_1 + I_S) R_2 + I_1R_3 — V_S = 0 $$

И решение

\ $ I_1 = -1,2А \

$

, что означает, что ток \ $ I_1 \ $ течет в противоположном направлении, чем мы предполагали.

Корпус два

$$ V_S + I_1 R_3 + (I_1 + I_S) R_2 = 0 $$

Дополнительно видим, что \ $ I_S = -2A \ $

Итак, решение \ $ I_1 = 1.2A \ $

ИЗМЕНИТЬ

Для каждой отдельной сетки вы можете выбрать направление тока контура произвольно.

Посмотрите на этот пример

Первый и второй контур имеют одинаковое направление тока контура (по часовой стрелке).

Итак, для петля одна у нас

Я начинаю в точке B $$ I_13 \ Omega + 2V + (I_1 — I_2) 10 \ Omega + I_14 \ Omega — 10V = 0 $$

(обратите внимание, что I1 здесь первый (I1 — I2) * 10)

И второй цикл (начало в точке А)

$$ I_28 \ Omega — 15V + (I2 — I1) 10 \ Omega — 2V = 0 $$

В этом случае цикл I2 «первый» (I2 — I1) * 10

И решение:

\ $ I_1 = 1.52427A \ $, \ $ I_2 = 1.79126A \

долларов

А теперь в этом примере я выбираю направление тока контура следующим образом:

Как видите, I1 вращается по часовой стрелке, а I2 — против часовой стрелки.

И уравнения выглядят так:

Первый цикл

$$ I_13 \ Omega + 2V + (I_1 + I_2) 10 \ Omega + I_14 \ Omega — 10V = 0 $$

Вы видите защиту?

Второй цикл:

$$ 2V + (I_2 + I_1) 10 \ Omega + 15V + I_28 \ Omega = 0 $$

И результат:

\ $ I_1 = 1.52427A \

$

\ $ I_2 = -1,79126A \

$

И этот знак минус в окончательном результате говорит нам, что ток I2 на самом деле течет в противоположном направлении, чем я предполагаю.

Что такое полярность и почему нас это волнует? [Analog Devices Wiki]

Фон:

При изучении электричества и электроники полярность указывает, является ли компонент симметричным или нет.Для компонента с двумя выводами это означает, что эти два вывода взаимозаменяемы. Для неполяризованного компонента, части без полярности, клеммы могут быть подключены в любом направлении, и он по-прежнему будет работать так, как должен. Симметричный компонент обычно имеет только два вывода, и каждый вывод на компоненте эквивалентен. Сеть из нескольких симметричных двух оконечных компонентов также может быть симметричной. Вы можете подключить неполяризованный компонент в любом направлении, и он будет работать точно так же.

Поляризованный компонент, часть с полярностью, может быть подключен в цепь только в одном направлении. Это означает, что большее положительное напряжение на клеммах и большее отрицательное напряжение на клеммах можно подключить только к правильным клеммам. Кроме того, ток в терминале обычно течет только в одном направлении. Полярность обычно обозначается положительными (+) и отрицательными (-) знаками на схемах и маркировкой на самих компонентах. Другая маркировка и обозначения контактов также могут использоваться, чтобы различать, какой контакт или клемма какой.

Поляризованный компонент может иметь два, двадцать или даже двести контактов, и каждый из них имеет уникальную функцию и / или положение. Когда поляризованный компонент подключен к цепи неправильно, в лучшем случае он не будет работать должным образом. В худшем случае неправильно подключенный поляризованный компонент будет поврежден и больше не будет работать даже при правильном подключении.

Полярность — очень важное понятие в электронике, особенно при физическом построении схем.Если вы подключаете детали к макетной плате или припаиваете их к печатной плате, очень важно иметь возможность идентифицировать поляризованные компоненты и подключать их в правильном направлении. Это цель данной лабораторной работы. Мы обсудим, какие компоненты имеют полярность, а какие нет, как определить полярность компонентов и как проверить полярность некоторых компонентов.

Некоторые простые неполяризованные примеры

Так называемые пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, обычно не поляризованы.Конечно, из этого правила есть исключения.

Конденсаторы специальный корпус

Не все конденсаторы поляризованы, но когда они поляризованы, очень важно не перепутать их полярность.

Керамические конденсаторы — маленькие (обычно 1 мкФ и менее), обычно синие или желтые керамические тела — не поляризованы. Вы можете подключить их любым способом в цепи.

Керамические колпачки НЕ поляризованы.

Сквозное отверстие и SMD 0.Керамические конденсаторы 1 мкФ. Они НЕ поляризованы.

Конденсаторы электролитические и танталовые

Электролитические конденсаторы (они содержат электролиты), похожие на маленькие жестяные банки, поляризованы. Отрицательный вывод конденсатора обычно обозначается знаком (-) и / или цветной полосой вдоль банки. У них также может быть более длинная положительная нога. Ниже приведен электролитический конденсатор, у которого есть символ тире для обозначения отрицательного полюса, а также более длинный положительный полюс и танталовый конденсатор.

Поляризованные электролитические и танталовые конденсаторы

Приложение отрицательного напряжения в течение длительного периода к поляризованному электролитическому или танталовому конденсатору приведет к кратковременному, но катастрофическому отказу. Они лопнут, и верхняя часть колпачка либо разбухнет, либо лопнет. Танталовые конденсаторы могут даже загореться. С этого момента крышка будет практически мертвой, действуя как короткое замыкание.

Поляризованные компоненты

Аккумуляторы и блоки питания

Правильная полярность в вашей цепи начинается и заканчивается правильным подключением источника питания.Независимо от того, получает ли ваш проект питание от настенного источника питания, батареи или даже ADALM1000, очень важно убедиться, что вы случайно не подключили положительный и отрицательный полюсы в обратном направлении и случайно не подали -9 В или -5 В.

Любой, кто когда-либо менял батарейки, знает, как определить их полярность. На большинстве батарей положительные и отрицательные клеммы обозначаются символом «+» или «-». Другими индикаторами полярности может быть цвет проводов: красный для положительного и черный для отрицательного.

У всех батарей должен быть способ определения полярности.

Все батарейки. Литий-полимерный, батарейка типа «таблетка», щелочной элемент 9 В, щелочной элемент AA и NiMH AA каким-то образом представляют положительные и отрицательные клеммы.

Источники питания обычно имеют стандартный разъем, который обычно должен иметь полярность. У бочкообразного домкрата, например, два проводника: внешний и внутренний; внутренний / центральный провод обычно является положительной клеммой. У других разъемов есть ключи, поэтому их нельзя вставить задом наперед.

Для дополнительной защиты от обратной полярности источника питания вы можете добавить защиту от обратной полярности с помощью диода или полевого МОП-транзистора.

Полярность диодов и светодиодов

Диоды — это два терминальных компонента, которые позволяют току течь только в одном направлении, и они всегда поляризованы. Положительный вывод (+) называется анодом, а отрицательный вывод называется катодом.

Обозначения диодных цепей с маркировкой анода / катода

Ток через диод может течь только от анода к катоду, что объясняет, почему важно, чтобы диод был подключен в правильном направлении.Физически каждый диод должен иметь какую-то индикацию анода или катода. Обычно у диода будет линия рядом с выводом катода, которая совпадает с вертикальной линией в символе цепи диода.

Ниже приведены несколько примеров диодов. Диод в черном пластиковом корпусе представляет собой выпрямитель 1N4001 и имеет серое кольцо возле катода. Диод в стеклянном корпусе представляет собой сигнальный диод 1N914 с черным кольцом для маркировки катода.

Индикаторы полярности диодов

Светодиоды, светодиоды

LED означает светоизлучающий диод, что означает, что, как и другие обычные диоды, они поляризованы.Есть несколько идентификаторов для различения положительных и отрицательных контактов светодиода. Один из них — определить более длинную ногу, которая должна указывать на положительный анодный штифт. Иногда провода были обрезаны, попробуйте найти плоский край на внешнем корпусе светодиода. Штифт, ближайший к плоскому краю, будет отрицательным катодным штифтом.

Могут быть и другие индикаторы. SMD-диоды имеют ряд идентификаторов анода / катода. Иногда проще всего проверить полярность с помощью мультиметра.Установите мультиметр в положение диода (обычно обозначается символом диода) и прикоснитесь каждым щупом к одной из клемм светодиода. Если светодиод горит, положительный датчик касается анода, а отрицательный датчик касается катода. Если он не загорается, попробуйте поменять местами зонды. Некоторые светодиоды, такие как синие или белые светодиоды с более высоким прямым напряжением, не будут гореть ни в одном направлении при использовании функции проверки диодов на мультиметре.

Проверка полярности светодиода с помощью ALM1000

Полярность светодиода можно проверить с помощью цифрового мультиметра.Если положительный вывод касается анода, а отрицательный — катода, светодиод должен загореться. Настольный омметр ALICE можно использовать для проверки диодов и светодиодов, а также для измерения резисторов. Подключите положительный конец диода к каналу A, а отрицательный — к каналу B.

Инструмент для измерения омметра ALICE (с внутренним резистором 50 Ом)

Диоды, конечно, не единственный поляризованный компонент. Есть масса деталей, которые не будут работать при неправильном подключении.Далее мы обсудим некоторые другие распространенные поляризованные компоненты, начиная с интегральных схем.

Транзисторы, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения

Эти (традиционно) трехполюсные поляризованные компоненты объединяются вместе, потому что они имеют одинаковые типы корпусов. Транзисторы со сквозным отверстием, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения обычно поставляются в корпусах TO-92 или TO-220, как показано ниже. Чтобы определить, какой из выводов является каким, найдите плоский край на корпусе TO-92 или металлический радиатор на TO-220 и сопоставьте его с выводом в таблице данных.

Транзистор ТО-92, НМОП ТО-220 и Врег

Выше транзистор 2N3904 в корпусе TO-92, обратите внимание на изогнутые и прямые края. Устройства в корпусе TO-220 могут иметь два, три и более выводов. Регулируемый регулятор в корпусе TO-220, обратите внимание на металлический радиатор TAB на задней панели.

Это только верхушка айсберга поляризованных компонентов. Даже неполяризованные компоненты, такие как резисторы, могут поставляться в многопроволочных корпусах. Блок резисторов — группа из пяти или около того предварительно установленных резисторов — является одним из таких примеров.

Набор резисторов

Блок резисторов SIP представляет собой массив из пяти резисторов 330 Ом, связанных вместе на одном конце. Точка представляет собой первый общий штифт. Боковые резисторы не «поляризованы» по отдельности, но общее соединение делает всю матрицу несимметричной.

К счастью, каждый поляризованный компонент должен каким-то образом сообщать вам, какой вывод какой. Обязательно всегда читайте таблицы данных и проверяйте упаковку или футляр на наличие точек или других маркеров.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь, когда вы знаете, что такое полярность и как ее определить, почему бы не ознакомиться с некоторыми из этих связанных руководств:

Для дальнейшего чтения:

Вернуться к содержанию «Введение в деятельность лаборатории электротехники»

Основные операции, уход и обслуживание, а также расширенное устранение неисправностей для квалифицированных специалистов

Как и в последовательных цепях, электрический ток течет «от отрицательного к положительному» через каждый из компонентов нагрузки в параллельной цепи.Как показано на рисунке 6, электроны покидают отрицательный вывод источника и перетекают с отрицательного полюса на положительный через каждый из нагрузочных резисторов. Обратите внимание, что полярность каждого из резисторов такая же, как полярность источника.

Рисунок 6 — Полярность в параллельной цепи

Полярность всегда выражается от одной точки цепи относительно другой точки с другим электрическим потенциалом. Обратите внимание, что на рисунке 6 верхняя сторона каждого резистора, отмеченная отрицательным знаком, фактически находится в одной точке.Между этими подобными клеммами нет разницы в потенциале.

Также обратите внимание, что отдельные токи через каждый резистор (I ₁ , I ₂ , I ₃ ) вместе составляют общий ток (I _T ), потребляемый от источника. Когда общий ток, необходимый для работы каждой из этих параллельных нагрузок, превышает номинальный выходной ток одного источника, вам необходимо увеличить выходную мощность источника.

Проверка полярности для параллельных источников напряжения

Источники напряжения подключаются параллельно всякий раз, когда необходимо обеспечить выходной ток, превышающий выходной ток, который может обеспечить один источник питания, без увеличения напряжения на нагрузке.

• Источники питания подключаются последовательно для увеличения выходного напряжения.
• И наоборот, источники питания подключаются параллельно для увеличения текущей мощности.

Преимущество параллельно подключенных источников питания состоит в том, что один источник может быть отключен для обслуживания или ремонта при сохранении пониженной мощности нагрузки. Если батарея на 6 В имеет максимальный выходной ток 1 А, и если необходимо запитать нагрузку, требующую 2 А, то вы можете подключить вторую батарею на 6 В параллельно первой.

Если есть какие-либо сомнения относительно полярности двух батареек, вы можете провести простой вольтметр для проверки правильности полярности.

1. Свяжите одну сторону источников питания вместе.
2. Перед тем, как подключить перемычку параллельного включения между оставшимися двумя клеммами, вставьте вольтметр между этими двумя точками. См. Рисунок 7.
3. Если полярность неправильная (рисунок 7b), вольтметр показывает удвоенное напряжение источника, потому что одинаковые ЭДС помогают друг другу.НЕ подключайте через эти клеммы.

ВНИМАНИЕ! Поскольку между этими двумя точками существует разность потенциалов, подключение перемычки параллельного включения между ними приведет к короткому замыканию!

Если полярность правильная (рисунок 7a), то вольтметр показывает 0 В, потому что ЭДС противостоят друг другу. Вы можете подключить перемычку параллельно между этими двумя точками.

Рисунок 7: Проверка полярности

2,8: Полярность падений напряжения

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Обзор

Мы можем проследить направление, в котором электроны будут течь в той же цепи, начав с отрицательной (-) клеммы и пройдя через положительную (+) клемму батареи, единственного источника напряжения в цепи. схема.Из этого мы можем видеть, что электроны движутся против часовой стрелки, от точки 6 к 5, к 4, к 3, к 2, к 1 и снова обратно к 6.

Когда ток достигает сопротивления 5 Ом, на концах резистора падает напряжение. Полярность этого падения напряжения отрицательная (-) в точке 4 по сравнению с положительной (+) в точке 3. Мы можем отметить полярность падения напряжения на резисторе этими отрицательными и положительными символами в соответствии с направлением тока ( независимо от того, на каком конце резистора ток на входе отрицателен по отношению к концу резистора, он равен на выходе :

Мы могли бы сделать нашу таблицу напряжений немного более полной, указав полярность напряжения для каждой пары точек в этой цепи:

Хотя документировать полярность падения напряжения в этой цепи может показаться немного глупым, это важная концепция, которую нужно освоить.Это будет критически важно при анализе более сложных схем, включающих несколько резисторов и / или батарей.

Следует понимать, что полярность не имеет ничего общего с законом Ома: в уравнения закона Ома никогда не должно входить отрицательное напряжение, ток или сопротивление! Есть и другие математические принципы электричества, которые учитывают полярность с помощью знаков (+ или -), но не закона Ома.

Обзор

• Полярность падения напряжения на любом резистивном компоненте определяется направлением потока электронов через него: отрицательное, входящее, и положительное, выходящее.

Условные обозначения для пассивных компонентов

Знаки для пассивных компонентов — это широко известный способ обозначения полярности для напряжений и токов. Он определяет, что мы подразумеваем под положительным и отрицательным напряжением и током.

Когда вы маркируете напряжение и ток элемента схемы, согласно соглашению, вы должны направить стрелку тока на клемму с положительной полярностью напряжения.

---

Содержание

---

Куда мы направляемся

Знаковое соглашение для пассивных компонентов — произвольное, но широко распространенное правило, которое гласит:

Направьте стрелку тока на клемму положительного напряжения элемента.

---

Эта статья основана на традиционном направлении тока, а не на направлении электронного тока , а не .

Ветераны: В некоторых программах обучения военной электронике (например, в программе NEETS ВМС США 1960-х гг.) Используется соглашение о противоположных знаках, определяя ток, протекающий в направлении движения электронов. Мы не используем это соглашение здесь, в Spinning Numbers. Мы следуем соглашению SI для текущего направления.

---

Символические таблички для тока и напряжения

Вот резистор,

А пока он просто сидит здесь сам по себе.Единственное, о чем мы знаем, это его сопротивление, $ \ text R = 100 \, \ Omega $. Еще мы знаем закон Ома, $ v = i \, \ text R $. Мы не знаем конкретных значений для $ i $ или $ v $, потому что их еще нет в цепи.

Первое, что мы можем сделать, — это добавить на резистор символические метки для обозначения напряжения и тока. Это позволит нам говорить о них и включать их в уравнения.

Есть два возможных направления, в которых вы можете указать стрелку тока, и два возможных направления для знаков полярности напряжения $ + $ и $ — $.

Если вы смешаете и сопоставите все варианты, есть возможные способы маркировать резистор за 4 доллара,

Убедитесь, что я правильно нарисовал все варианты.

Обратите внимание, что на самом деле существует только две разные версии. Видите, как $ a. $ И $ d. $ — это одно и то же, просто зеркала друг друга? Стрелка тока указывает на полярность напряжения $ + $.

$ b. $ И $ c. $ Также являются близнецами, потому что стрелка тока указывает на полярность $ — $ напряжения.

Итак, есть всего два способа нанести символические метки на резистор,

НО , один способ лучше, чем другой. По возможности, вы должны направить стрелку тока на знак напряжения $ + $. Почему? Потому что это означает, что мы используем обычную версию закона Ома, $ v = i \, \ text R $. Если мы используем другой метод маркировки (стрелка, указывающая на знак минуса), мы должны не забыть включить знак минус в закон Ома, $ v = -i \, \ text R $.

Резистор экспериментальный

Давайте подадим ток на наш резистор.Пусть ток будет $ i = 10 \, \ text {mA} $ только для обсуждения.

Закон Ома равен $ v = i \, \ text R $. Мы знаем, что значение $ \ text R $ всегда положительно.

Есть ли отрицательные резисторы?

Каждый резистор в этом ряду имеет положительное сопротивление. Есть некоторые экзотические устройства, называемые туннельными диодами, которые кажутся имеющими отрицательное сопротивление. Туннельные диоды встречаются довольно редко. Как говорят инженеры-электрики Borg: «Сопротивление положительное».

Предположим, мы подключили настоящую батарею к реальному резистору и прикоснулись щупами вольтметра к резистору.Красный щуп вольтметра определяет, какой вывод резистора мы считаем полярностью $ + $. Черный щуп определяет полярность $ — $ напряжения.

На следующей диаграмме показаны две версии эксперимента. Красный щуп касается верхнего вывода резистора в обеих версиях. Это означает, что полярность напряжения $ + $ является верхней клеммой в обоих случаях. Отличается текущее направление. Некоторая внешняя цепь вызывает протекание через резистор тока $ 10 \, \ text {mA} $,

$ \ text {а.} $ Ток течет сверху вниз.
$ \ text {b.} $ Ток течет снизу вверх.

$ \ text {a.} $ Измеритель показывает $ + 1.0 \, \ text V $, поэтому красный датчик находится на $ 1.0 \, \ text V $ над черным датчиком. $ \ goldD v = +1 \, \ text V $.
$ \ text {b.} $ Измеритель показывает $ -1.0 \, \ text V $, поэтому красный датчик находится под $ 1.0 \, \ text V $ под черным датчиком. $ \ goldD v = -1 \, \ text V $.

Ток меняется между $ \ text {a.} $ И $ \ text {b.} $, Поэтому напряжение, отображаемое на измерителе, изменяется с $ + $ на $ — $.В этом есть смысл.

Схема вольтметра

$ \ text {b.} $ Может быть настоящей головоломкой. Отрицательный знак на дисплее вольтметра говорит нам, что черный датчик находится под более высоким напряжением, чем красный датчик.

На наших схемах вольтметров представлены два альтернативных обозначения резисторов. Слева стрелка тока переходит в знак полярности напряжения $ + $. Справа текущая стрелка переходит в знак $ — $. Вольтметры показывают одинаковую величину напряжения, но тот, что справа, имеет знак минус.

Маркировка резисторов, упрощающих закон Ома

Давайте посмотрим, соответствует ли закон Ома тому, что говорят наши измерители.

Сначала наведите текущую стрелку на знак $ + $,

Пусть $ \ text R = 100 \, \ Omega $ и $ i = +10 \, \ text {mA} $.

Найдите $ v $ с помощью закона Ома.

Подставьте значения в закон Ома: $ v = i \, \ text R = +10 \, \ text {mA} \ times 100 \, \ Omega = +1 \, \ text V $.

Это здорово. Это то, что сказал вольтметр.Теория соответствует эксперименту!

Теперь сделайте это еще раз, указав текущую стрелку на знак $ — $.

Мы используем ту же постановку задачи. Посмотрим, что произойдет, если мы слепо применим обычную версию закона Ома.

Пусть $ \ text R = 100 \ Omega $ и $ i = +10 \, \ text {mA} $.

Найдите $ v $ с помощью закона Ома.

$ v = i \, \ text R = +10 \, \ text {mA} \ cdot 100 \, \ Omega = +1 \, \ text V $

Но вольтметр не об этом! Вольтметр показывает $ -1 \, \ text V $.

Это соглашение о маркировке заставляет нас узнать, что делать, когда текущая стрелка указывает в этом направлении. Мы адаптируем закон Ома, добавляя знак минус, $ v = -i \, \ text R $.

Каждый раз, когда стрелка тока попадает на отрицательную сторону резистора, мы должны использовать эту версию закона Ома,

$ v = -i \, \ text R = -10 \, \ text {mA} \ times 100 \, \ Omega = -1 \, \ text V $

Теперь ответ выходит совпадающий с вольтметром.

Вот проблема. Этот маленький знак минус — источник множества глупых ошибок при анализе схем.Так что же делают инженеры? Мы стараемся не маркировать компоненты таким образом. Мы приучаем себя указывать текущую стрелку на знак плюса, когда это возможно. Многие потенциальные ошибки просто исчезают.

Направьте стрелку тока на положительную полярность напряжения,

Причудливое название этой идеи — условное обозначение для пассивных компонентов .

Знаки для пассивных компонентов

Мы применяем соглашение ко всем подобным пассивным компонентам,

Соглашение о маркировке помогает получить правильный ответ при анализе цепи.

Что это за стрелка напряжения?

На приведенных выше изображениях напряжение показано в двух обозначениях: знаками $ + $ и $ — $, а также оранжевой стрелкой напряжения. Стрелка напряжения указывает от $ — $ до $ + $. Знаки полярности и стрелка повторяются, они означают одно и то же. Вы можете использовать один или оба в своих схемах.

Пример 1

Полярность напряжения для этого резистора $ 250 \, \ Omega $ назначена знаком $ + $ вверху. Это направление полярности было выбрано произвольно.Что-то (не показано) в окружающей цепи вызывает появление $ 2 \, \ text V $ на резисторе.

Теперь мы добавляем текущую стрелку, используя знаковое соглашение для пассивных компонентов,

Направляем стрелку тока в положительную клемму. Это был , а не , произвольный выбор. Соглашение о знаках для пассивных компонентов говорит нам направлять текущую стрелку на знак $ + $.

Сколько сейчас $ i $?

Чтобы найти ток, примените закон Ома,

$ i = \ dfrac {v} {\ text R}

$

$ i = \ dfrac {+2 \, \ text V} {250 \, \ Omega}

долларов США

$ i = +8 \, \ text {mA}

$

Полярность напряжения говорит нам, что верх резистора находится на $ 2 \, \ text V $ выше низа резистора.Закон Ома гласит, что ток равен $ + 8 \, \ text {mA} $. Знак $ + $ на значке тока означает, что ток течет в направлении стрелки сверху вниз. (Обычный ток, а не электронный ток.) ​​

Пример 1x — другое соглашение о знаках

Что произойдет, если мы обозначим резистор другим условным обозначением? На приведенной ниже схеме показан тот же резистор с той же полярностью напряжения, но стрелка тока указывает на из положительного вывода, поэтому знаковое соглашение для пассивных компонентов не используется.

Применить закон Ома, точно так же, как в примере 1,

$ i = \ dfrac {+2 \, \ text V} {250 \, \ Omega} = +8 \, \ text {mA}

$

Это говорит нам, что ток равен $ + 8 \, \ text {mA} $. Знак $ + $ означает, что он течет в направлении стрелки. Какие? Этого не может быть. В реальном резисторе ток течет наоборот. Мы получили неправильный ответ. Ой, погоди! Чтобы получить правильный ответ, мы должны не забыть включить знак $ — $ в закон Ома.

$ i = -i \, \ text R = — \ dfrac {+2 \, \ text V} {250 \, \ Omega} = -8 \, \ text {mA} $

Урок: Вы делаете меньше ошибок, если используете соглашение о знаках для пассивных компонентов.

Пример 2

Этот резистор $ 10 \, \ text k \ Omega $ помечен знаковым соглашением для пассивных компонентов, как в примере 1: полярность напряжения имеет $ + $ вверху, а синяя стрелка тока указывает на положительный знак. На этот раз вместо напряжения указан ток. Значение тока $ -20 \, \ mu \ text A $. Это может показаться немного странным, если показать $ -20 \, \ mu \ text A $, текущий в направлении стрелки, но давайте посмотрим, что произойдет.{-3}

долларов США

$ v = -0.2 \, \ text V $

Напряжение вышло со знаком минус, что означает, что клемма с полярностью напряжения $ + $ составляет $ 0,2 \, \ text V $ ниже клемма со знаком $ — $. Мы использовали знаковое соглашение и позволяли математике определять правильный знак даже при отрицательном токе.

Исключения

Время от времени вы будете сталкиваться с случаями, когда вы не можете или не хотите использовать соглашение о знаках для пассивных компонентов. В этих случаях текущая стрелка будет указывать на отрицательную клемму элемента.Когда это происходит, вам не нужно волноваться, но ваше паучье чутье должно покалывать. Вы справляетесь с этим так же, как и в примере 1x, где мы добавили знак $ — $ в закон Ома.

Эта ситуация возникла, когда я написал формальный вывод естественного отклика RC.

паучье чутье

«Так называемое« паучье чутье »или« паучье чутье »обычно относится к необыкновенной способности ощущать неминуемую опасность, приписываемую супергерою из комиксов Человеку-пауку».

Мощность

Мощность в резисторе,

$ P = i \, v $

Мощность — это энергия, передаваемая за период времени, измеряемая в джоулях в секунду.

Знаковое соглашение влияет на то, как мы думаем о власти. Мощность может генерироваться или рассеиваться. Когда мы используем знаковое соглашение, мощность , рассеиваемая заканчивается положительным знаком, а мощность поколения заканчивается отрицательным знаком. Найдем мощность, рассеиваемую резистором $ 250 \, \ Omega $,

Сначала найдите ток,

$ i = \ dfrac {v} {\ text R} = \ dfrac {2 \ text V} {250 \, \ Omega} = 8 \, \ text {mA}

$

Затем найдите мощность,

$ P_ \ text {резистор} = i \, v = 8 \, \ text {mA} \ cdot 2 \, \ text V = +16 \, \ text {mW} $

Мощность рассеивание имеет положительный знак.

Что произойдет, если мы применим соглашение о знаках пассивный к источнику напряжения?

Мы знаем, что источник напряжения обеспечивает выход $ 8 \, \ text {mA} $ из своего верхнего вывода (об этом говорит закон Ома для резистора). Если текущая стрелка указывает в указанном направлении, ток равен $ i = -8 \, \ text {mA} $.

Что-то интересное происходит, когда мы вычисляем мощность источника напряжения.

$ P_ \ text {источник напряжения} = i \, v = -8 \, \ text {mA} \ cdot 2 \, \ text V = -16 \, \ text {mW} $

Источник напряжения — электрогенератор.Мощность поколения имеет отрицательный знак.

Отрицательный знак — это побочный эффект использования соглашения о знаках для пассивных компонентов на элементах, генерирующих энергию, таких как источник напряжения.

Существует ли такая вещь, как отрицательная сила?

Мощность никогда не бывает отрицательной. Знак минус происходит от использования соглашения о знаках для пассивных компонентов. Если вы говорите с кем-то о мощности, понятнее будет использовать слова , рассеивать, и , генерировать , а не числовые знаки $ + $ и $ — $.

Если вы инженер в электроэнергетике, возможно, вам не захочется хвастаться, что вы построили установку солнечных панелей за $ -100 \, \ text {Megawatt} $, поэтому вас простят, если вы не упомянули $ — знак $.

Чем хороша отрицательная сила?

Идея отрицательной силы — неплохая вещь. Если вы создаете бюджет мощности для сложной системы, вы вычисляете всю положительную мощность, рассеиваемую пассивными элементами, и уравновешиваете ее со всей отрицательной мощностью от элементов, генерирующих энергию.Все должно быть равно нулю.

---

Сводка

В соглашении о знаках для пассивных компонентов указано:

Стрелка тока указывает на клемму положительного напряжения элемента.

При таком соглашении о знаках мы напрямую применяем закон Ома $ (v = i \, \ text R) $ к резисторам.

Если вы когда-нибудь увидите, что соглашение о знаках нарушается, это должно привлечь ваше внимание и напомнить вам о необходимости включить знак минус в закон Ома.

Когда вы используете знаковое соглашение для пассивных элементов $ (\ text R, \ text L, \ text C) $, степень $ P = i \, v $ имеет положительный знак.Положительная мощность связана с мощностью , рассеиваемой .

Если вы примените соглашение о пассивном знаке к элементу, вырабатывающему энергию, мощность будет иметь отрицательный знак.