O que é uma resistência e o que é que ela faz?

As resistências estão entre os elementos mais amplamente utilizados na electrónica. Há muito que este nome está fora dos limites estreitos da terminologia radiofónica amadora. E para qualquer pessoa, mesmo com um interesse passageiro em electrónica, o termo não deve causar confusão.

 

O que é uma resistência

A definição mais simples é que uma resistência é um elemento de um circuito eléctrico que fornece resistência à corrente que flui através dele. O nome do elemento vem da palavra latina "resisto" - "resistir"; os radioamadores referem-se frequentemente a esta parte como "resistência".

Considerar o que são resistências e para que são utilizadas. Responder a estas questões implica familiarizar-se com o significado físico dos conceitos básicos da engenharia eléctrica.

Uma analogia aos tubos de água pode ser usada para explicar como funciona uma resistência. Se obstruirmos de alguma forma o fluxo de água na tubagem (por exemplo, reduzindo o seu diâmetro), haverá um aumento da pressão interna. Ao remover a obstrução, a pressão é reduzida. Na engenharia eléctrica, esta pressão corresponde à tensão - ao tornar mais difícil o fluxo de uma corrente eléctrica, aumentamos a tensão no circuito; ao diminuir a resistência, diminuímos também a tensão.

Ao alterar o diâmetro do tubo, podemos alterar a velocidade do fluxo de água; nos circuitos eléctricos, ao alterar a resistência, podemos regular a resistência da corrente. O valor da resistência é inversamente proporcional à condutividade do elemento.

As propriedades dos elementos resistivos podem ser utilizadas para os seguintes fins:

• Conversão da corrente em tensão e vice-versa;
• Limitar o fluxo de corrente para obter um determinado valor de corrente;
• Criação de divisores de tensão (por exemplo, em instrumentos de medição);
• Outras aplicações especiais (por exemplo, redução das interferências radioeléctricas).

O exemplo seguinte explicará o que é uma resistência e para que é utilizada. O LED familiar brilha a correntes baixas, mas a sua própria resistência é tão baixa que se o LED for colocado num circuito directamente, mesmo a 5 V, a corrente que o atravessa excederá os valores admissíveis do componente. Esta carga fará com que o LED falhe imediatamente. Por conseguinte, está incluída no circuito uma resistência cujo objectivo neste caso é limitar a corrente a um valor pré-determinado.

Todos os elementos resistivos são componentes passivos nos circuitos eléctricos, ao contrário dos activos, eles não dão energia ao sistema, mas apenas o consomem.

Uma vez entendido o que são resistências, é necessário considerar os seus tipos, designação e marcação.

Tipos de resistências

Os tipos de resistências podem ser classificados nas seguintes categorias:

1. Não regulável (constante) - fio enrolado, composto, filme, carbono, etc.
2. Ajustável (variável e aparada). As resistências ajustáveis são utilizadas para ajustar circuitos eléctricos. Os elementos de resistência variável (potenciómetros) são utilizados para ajustar os níveis de sinal.

Um grupo separado é representado por elementos resistivos semicondutores (termoresistores, fotoresistores, varistores, etc.).

As características das resistências são determinadas pela sua utilização prevista e são especificadas no momento do fabrico. Os parâmetros-chave incluem:

1. Resistência nominal. É a principal característica do elemento e é medida em ohms (Ohm, kOhm, Mohm).
2. A tolerância em percentagem da resistência nominal especificada. Significa possíveis variações como resultado da tecnologia de fabrico.
3. Dissipação de energia - A potência máxima que uma resistência pode dissipar durante uma carga de longo prazo.
4. Coeficiente de resistência de temperatura - um valor que mostra a alteração relativa da resistência de uma resistência quando a temperatura muda em 1°C.
5. Limite de tensão de funcionamento (resistência eléctrica). Esta é a tensão máxima a que o componente mantém os seus parâmetros declarados.
6. A característica do ruído é o grau de distorção introduzido no sinal pela resistência.
7. Resistência à humidade e temperatura - os valores máximos de humidade e temperatura, excedendo os quais podem levar à falha do componente.
8. Factor de Voltagem. Um valor que tem em conta a dependência da resistência em relação à tensão aplicada.

A utilização de resistências na gama de frequências ultra-altas acrescenta características adicionais tais como capacidade e indutância de desvio.

Resistências semicondutoras

São dispositivos semicondutores com dois terminais que têm uma resistência eléctrica dependente de parâmetros ambientais como temperatura, luz, voltagem, etc. Os materiais semicondutores dopados com impurezas, cujo tipo determina a dependência da condutividade de influências externas, são utilizados para fabricar tais peças.

Existem os seguintes tipos de elementos resistivos semicondutores:

1. Resistor linear. Feito de material de baixa liga, este elemento tem uma baixa dependência de resistência à acção externa numa vasta gama de tensões e correntes, é mais frequentemente utilizado na produção de circuitos integrados.
2. Um varistor é um elemento cuja resistência depende da força do campo eléctrico. Esta propriedade do varistor define a sua aplicação: estabilizar e regular os parâmetros eléctricos dos dispositivos, proteger contra sobretensões, e para outros fins.
3. Termistor. Este tipo de elemento resistivo não linear tem a capacidade de alterar a sua resistência em função da temperatura. Existem dois tipos de termistor: um termistor cuja resistência diminui com o aumento da temperatura, e um pósistor cuja resistência aumenta com a temperatura. São utilizados termistores onde o controlo constante da temperatura é importante.
4. Fotoresistor. A resistência deste dispositivo muda quando exposto à luz e é independente da tensão aplicada. O chumbo e o cádmio são utilizados no fabrico, e em alguns países isto levou a que estes componentes fossem gradualmente eliminados por razões ambientais. Os fotossistores estão agora em segundo lugar em relação aos fotodíodos e fototransistores em aplicações comparáveis.
5. Resistências de Strain gauge. Este elemento é concebido de modo a poder alterar a sua resistência em função do impacto mecânico externo (deformação). É utilizado em nós que convertem a acção mecânica em sinais eléctricos.

Os elementos semicondutores, tais como resistências lineares e varistores, caracterizam-se por uma fraca dependência de influências externas. Para extensómetros, termistores e fotoresistores, a dependência das características das influências é forte.

As resistências semicondutoras são identificadas por símbolos intuitivos em diagramas de circuito.

Resistor num circuito

Nos circuitos russos, os elementos com uma resistência constante são normalmente indicados como um rectângulo branco, por vezes com a letra R acima dele. Em esquemas estrangeiros, uma resistência pode ser identificada como um símbolo "ziguezague" com uma letra R semelhante no topo. Se algum parâmetro parcial for importante para o funcionamento do dispositivo, é habitual indicá-lo no esquema.

A potência pode ser indicada por barras num rectângulo:

• 2W - 2 traços verticais;
• 1W - 1 barra vertical;
• 0,5W - 1 barra;
• 0,25 W - uma linha oblíqua;
• 0,125 W - duas linhas oblíquas.

É permitido indicar o poder em algarismos romanos no diagrama.

As resistências variáveis são marcadas com uma linha adicional acima do rectângulo com uma seta que simboliza a adaptabilidade, a numeração dos pinos pode ser mostrada em números.

As resistências semicondutoras são indicadas com o mesmo rectângulo branco, mas cruzadas por uma linha de corte (excepto para fotossistências) com uma indicação alfabética do tipo de acção de controlo (U - para um varistor, P - para uma resistência extensométrica, t - para um termistor). Um fotossistor é indicado por um rectângulo num círculo, com duas setas apontadas para ele, simbolizando a luz.

Os parâmetros da resistência não dependem da frequência do fluxo de corrente, o que significa que este elemento funciona igualmente em circuitos DC e AC (tanto de baixa como de alta frequência). As excepções são as resistências enroladas por fios, que são inerentemente indutivas e podem perder energia devido à radiação em frequências altas e ultra-elevadas.

As resistências podem ser ligadas em paralelo ou em série, dependendo dos requisitos para as propriedades do circuito. As fórmulas de cálculo da resistência total para as diferentes ligações do circuito diferem consideravelmente. Numa ligação em série, a resistência total é igual à simples soma dos valores dos elementos do circuito: R = R1 + R2 +... + Rn.

Numa ligação paralela, para calcular a resistência total, somar os valores do inverso dos elementos. Isto produz um valor que é também o inverso do valor total: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn.

A resistência total das resistências ligadas em paralelo será menor do que a mais baixa.

Classificações

Existem valores de resistência padrão para elementos resistivos, chamados "resistor rating series". A base da abordagem na criação desta linha é a seguinte: O passo entre os valores deve sobrepor a tolerância (erro). Exemplo - se a classificação de um elemento for 100 ohms e a tolerância for 10%, o próximo valor da série será 120 ohms. Este passo evita valores desnecessários porque as classificações adjacentes, juntamente com a variação de erro, cobrem praticamente toda a gama de valores entre eles.

As resistências disponíveis estão agrupadas em séries com diferentes tolerâncias. Cada série tem a sua própria gama nominal.

As diferenças entre as séries são as seguintes:

• E 6 - 20% de tolerância;
• E 12 - 10% de tolerância;
• E 24 - tolerância 5% (por vezes 2%);
• E 48 - tolerância de 2%;
• E 96 - tolerância de 1%;
• E 192 - tolerância 0,5% (pode ser 0,25%, 0,1% e inferior).

A série E 24 mais comum inclui 24 classificações de resistência.

Rotulagem

O tamanho do elemento resistivo está directamente relacionado com a sua dissipação de energia, quanto maior for, maiores serão as dimensões da peça. Embora qualquer valor numérico possa ser facilmente indicado nos circuitos, a rotulagem do produto pode ser difícil. A tendência de miniaturização no fabrico de electrónica está a fazer com que os componentes se tornem cada vez mais pequenos, tornando mais difícil tanto a colocação de informação sobre o recinto como a sua leitura.

Para facilitar a identificação de resistências na indústria russa, é utilizada a marcação alfanumérica. As resistências são marcadas da seguinte forma: o valor nominal é indicado por dígitos, e uma letra é colocada atrás dos dígitos (em caso de valores decimais) ou antes deles (para centenas). Se a classificação for inferior a 999 ohms, o número é indicado sem uma letra (ou pode ser um R ou E). Se o valor for especificado em kOhm, a letra K segue o número, e a letra M corresponde ao valor em Mohm.

As resistências dos EUA são marcadas com três dígitos. Os dois primeiros sugerem a denominação, o terceiro o número de zeros (dezenas) adicionados ao valor.

Na produção robótica de montagens electrónicas, os símbolos impressos encontram-se frequentemente no lado da parte que está virada para a placa, tornando impossível a leitura da informação.

Codificação por cores

Para garantir que a informação é legível em todos os lados, é utilizado um código de cores - usando faixas circulares de tinta. Cada cor tem o seu próprio valor numérico. As riscas nas partes são colocadas mais perto de um dos pinos e são lidas da esquerda para a direita. Se não for possível mover as marcas de cor para um terminal devido ao pequeno tamanho do componente, a primeira faixa é duas vezes mais larga do que as outras faixas.

As peças com uma tolerância de 20% são marcadas com três linhas, para uma tolerância de 5-10% são utilizadas 4 linhas. As resistências mais precisas são marcadas com 5 a 6 linhas, correspondendo as 2 primeiras à classificação da peça. Se as bandas forem 4, a terceira indica o multiplicador decimal para as duas primeiras bandas, a quarta linha indica a precisão. Se as barras forem 5, então o terceiro indica o terceiro dígito da classificação, o quarto indica o ponto decimal (número de zeros) e o quinto indica a precisão. A sexta linha indica o coeficiente de temperatura de resistência (TCR).

No caso de marcas de quatro tiras, as riscas douradas ou prateadas vêm sempre em último lugar.

Todas as marcações parecem complicadas, mas a capacidade de ler rapidamente uma marcação vem com a experiência.

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