จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อต่อแถบต้านทานแบบอนุกรม?

เฮ้! ในฐานะซัพพลายเออร์ของแถบต้านทาน เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้รับคำถามมากมายเกี่ยวกับสิ่งที่จะเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมต่อแถบต้านทานแบบอนุกรม ดังนั้น ฉันคิดว่าฉันจะนั่งเขียนโพสต์ในบล็อกเพื่อแบ่งปันข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับหัวข้อนี้

ก่อนอื่น เรามาดูกันก่อนว่าแถบต้านทานคืออะไร แถบต้านทานนั้นเป็นแถบยาวบางๆ ของวัสดุนำไฟฟ้าที่มีค่าความต้านทานจำเพาะ โดยทั่วไปจะใช้ในการใช้งานทางไฟฟ้าหลายประเภท เช่น องค์ประกอบความร้อน ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า และตัวจำกัดกระแส

ตอนนี้ เมื่อคุณเชื่อมต่อแถบต้านทานแบบอนุกรม คุณจะต้องเรียงแถบความต้านทานติดกัน เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านแถบแต่ละแถบตามลำดับ สิ่งนี้มีผลกระทบหลักบางประการต่อคุณลักษณะทางไฟฟ้าโดยรวมของวงจร

1. เพิ่มความต้านทานรวม

สิ่งที่ชัดเจนที่สุดที่เกิดขึ้นเมื่อคุณเชื่อมต่อแถบความต้านทานแบบอนุกรมคือความต้านทานรวมของวงจรเพิ่มขึ้น เนื่องจากความต้านทานรวม (R_total) ของวงจรอนุกรมเป็นเพียงผลรวมของความต้านทานแต่ละตัวของแต่ละส่วนประกอบ ดังนั้น หากคุณมีแถบต้านทานสามแถบที่มีความต้านทาน R1, R2 และ R3 ความต้านทานรวมจะเป็น:

R_รวม = R1 + R2 + R3

ตัวอย่างเช่น สมมติว่าคุณมีแถบความต้านทาน 3 เส้นซึ่งมีความต้านทาน 10 โอห์ม 20 โอห์ม และ 30 โอห์ม เมื่อต่ออนุกรมกัน ความต้านทานรวมจะเป็นดังนี้:

R_total = 10 + 20 + 30 = 60 โอห์ม

ความต้านทานที่เพิ่มขึ้นนี้สามารถเป็นประโยชน์ในการใช้งานที่คุณต้องการจำกัดกระแสที่ไหลผ่านวงจร ด้วยการเพิ่มความต้านทานรวม คุณสามารถลดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่สามารถไหลผ่านได้ ซึ่งสามารถช่วยปกป้องส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนจากความเสียหายได้

2. ปัจจุบันยังคงเหมือนเดิม

สิ่งสำคัญอีกประการที่ควรทราบเกี่ยวกับวงจรอนุกรมคือกระแสที่ไหลผ่านแต่ละส่วนประกอบจะเท่ากัน เนื่องจากกระแสจะไหลได้เพียงทางเดียว จึงต้องไหลผ่านแนวต้านแต่ละแนวตามลำดับ

ตามกฎของโอห์ม (V = IR โดยที่ V คือแรงดัน I คือกระแส และ R คือความต้านทาน) หากความต้านทานรวมของวงจรเพิ่มขึ้นและแรงดันไฟฟ้าคงที่ กระแสจะลดลง แต่ภายในวงจรอนุกรมนั้น กระแสจะเท่ากันทุกจุด

ดังนั้น หากคุณมีวงจรที่มีแหล่งจ่ายไฟ 12 โวลต์และมีความต้านทานรวม 60 โอห์ม (เช่นในตัวอย่างด้านบน) กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรจะเป็นดังนี้:

I = V / R_total = 12/60 = 0.2 แอมป์

และกระแสไฟฟ้า 0.2 แอมป์นี้จะไหลผ่านแถบความต้านทานทั้งสามแถบในวงจรอนุกรม

3. แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมแต่ละแถบ

เนื่องจากกระแสจะเท่ากันผ่านแถบความต้านทานแต่ละแถบในวงจรอนุกรม แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมแต่ละแถบจะขึ้นอยู่กับความต้านทานแต่ละตัว ตามกฎของโอห์ม แรงดันไฟฟ้าตก (V_drop) ที่ตกคร่อมส่วนประกอบจะเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านคูณด้วยความต้านทาน (V_drop = I * R)

ดังนั้น ในตัวอย่างของเราที่มีแถบความต้านทาน 3 เส้น (10 โอห์ม 20 โอห์ม และ 30 โอห์ม) และกระแส 0.2 แอมป์ แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมแต่ละแถบจะเป็นดังนี้:

• สำหรับแถบ 10 โอห์ม: V_drop1 = 0.2 * 10 = 2 โวลต์
• สำหรับแถบ 20 โอห์ม: V_drop2 = 0.2 * 20 = 4 โวลต์
• สำหรับแถบ 30 โอห์ม: V_drop3 = 0.2 * 30 = 6 โวลต์

โปรดสังเกตว่าผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่ตกในแต่ละแถบจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้ารวมของแหล่งจ่ายไฟ (2 + 4 + 6 = 12 โวลต์) สิ่งนี้เรียกว่า กฎแรงดันไฟฟ้าของเคอร์ชอฟ ซึ่งระบุว่าผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงในวงจรปิดของวงจรจะต้องเท่ากับแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดที่ใช้กับลูป

การใช้งานแถบต้านทานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อเชื่อมต่อแถบต้านทานเป็นอนุกรม มาดูการใช้งานจริงของการกำหนดค่านี้กัน

องค์ประกอบความร้อน

การใช้งานทั่วไปอย่างหนึ่งของแถบต้านทานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมคือในองค์ประกอบความร้อน คุณสามารถเพิ่มความต้านทานรวมของตัวทำความร้อนได้ โดยการเชื่อมต่อแถบต้านทานหลายเส้นแบบอนุกรม ซึ่งจะเพิ่มปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้น เนื่องจากกำลังที่กระจายไปโดยตัวต้านทาน (P = I^2 * R) จะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแสและความต้านทาน ดังนั้นโดยการเพิ่มความต้านทาน คุณจะสามารถเพิ่มกำลังและความร้อนที่ส่งออกไปได้

ตัวอย่างเช่น ในระบบทำความร้อนทางอุตสาหกรรม คุณอาจใช้หลายระบบCr20Al5แถบความต้านทานเชื่อมต่อเป็นอนุกรมเพื่อให้ได้ผลความร้อนที่ต้องการ

ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

แอปพลิเคชั่นอื่นอยู่ในตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าเป็นวงจรที่แบ่งแรงดันไฟฟ้าขาเข้าออกเป็นแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตตามสัดส่วนที่มีขนาดเล็กลง ด้วยการเชื่อมต่อแถบความต้านทานแบบอนุกรม คุณสามารถสร้างวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าโดยที่แรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตในแต่ละแถบเป็นเพียงเศษเสี้ยวของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ขึ้นอยู่กับความต้านทาน

สิ่งนี้มีประโยชน์ในการใช้งานที่คุณต้องการระบุระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันให้กับส่วนประกอบต่างๆ ในวงจร ตัวอย่างเช่น ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณอาจใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ประกอบด้วย0Cr25Al5 แถบต้านทานแบบแบนเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าต่ำลงแก่ส่วนประกอบเฉพาะ

ตัวจำกัดปัจจุบัน

ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ แถบต้านทานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมยังสามารถใช้เป็นตัวจำกัดกระแสไฟฟ้าได้ ด้วยการเพิ่มความต้านทานรวมของวงจร คุณสามารถจำกัดปริมาณกระแสที่ไหลผ่านวงจรได้ ซึ่งสามารถช่วยปกป้องส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนจากความเสียหายเนื่องจากกระแสเกิน

ตัวอย่างเช่น ในวงจรจ่ายไฟ คุณอาจใช้อนุกรมของ0Cr21Al6Nbแถบต้านทานเพื่อจำกัดกระแสให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย

การเลือกแถบต้านทานที่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม

เมื่อเลือกแถบต้านทานสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม มีบางสิ่งที่ต้องคำนึงถึง

ค่าความต้านทาน

ก่อนอื่น คุณต้องพิจารณาค่าความต้านทานของแต่ละแถบด้วย ดังที่เราได้เห็นแล้วว่า ความต้านทานรวมของวงจรอนุกรมคือผลรวมของความต้านทานแต่ละตัว ดังนั้นคุณจึงต้องเลือกแถบที่มีค่าความต้านทานที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ความต้านทานรวมตามที่ต้องการ

ระดับพลังงาน

คุณต้องพิจารณาระดับกำลังของแต่ละแถบด้วย ระดับพลังงานระบุปริมาณพลังงานสูงสุดที่แถบสามารถกระจายได้อย่างปลอดภัยโดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไป ในวงจรอนุกรม กำลังที่กระจายไปโดยแต่ละแถบจะขึ้นอยู่กับความต้านทานและกระแสที่ไหลผ่าน ดังนั้น คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าแต่ละแถบมีระดับพลังงานที่สามารถรองรับพลังงานที่จะกระจายไปในวงจรได้

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานเป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณา ค่าสัมประสิทธิ์นี้บ่งชี้ว่าความต้านทานของแถบเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิอย่างไร ในการใช้งานบางประเภท คุณอาจต้องใช้แถบต้านทานที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำเพื่อให้แน่ใจว่าความต้านทานยังคงมีเสถียรภาพในช่วงอุณหภูมิที่หลากหลาย

บทสรุป

โดยสรุป การเชื่อมต่อแถบต้านทานแบบอนุกรมมีผลกระทบที่สำคัญหลายประการต่อคุณลักษณะทางไฟฟ้าของวงจร รวมถึงการเพิ่มขึ้นของความต้านทานรวม กระแสคงที่ทั่วทั้งวงจร และแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมแต่ละแถบ การกำหนดค่านี้มีการใช้งานจริงที่หลากหลาย เช่น ในองค์ประกอบความร้อน ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า และตัวจำกัดกระแส

ในฐานะซัพพลายเออร์แถบต้านทาน ฉันมีผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงมากมายที่ตรงตามความต้องการของคุณ ไม่ว่าคุณกำลังมองหาCr20Al5-0Cr25Al5 แถบต้านทานแบบแบน, หรือ0Cr21Al6Nbฉันสามารถจัดหาแถบต้านทานที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของคุณได้

หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแถบต้านทานของเราหรือมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม โปรดติดต่อฉันได้ตลอดเวลา ฉันยินดีที่จะหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดของคุณและช่วยคุณค้นหาโซลูชันที่ดีที่สุดสำหรับโครงการของคุณ มาเริ่มการสนทนาและดูว่าเราจะทำงานร่วมกันเพื่อตอบสนองความต้องการด้านไฟฟ้าของคุณได้อย่างไร!

อ้างอิง

• เซอร์เวย์ RA และจิวเวท เจดับบลิว (2018) ฟิสิกส์สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกับฟิสิกส์สมัยใหม่ การเรียนรู้แบบ Cengage
• Horowitz, P. , & Hill, W. (2015) ศิลปะแห่งอิเล็กทรอนิกส์ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์.