抵抗器
どの回路でも電圧、電流、抵抗の関係は非常に規則的であるため、他の2つを制御するだけで、回路内の任意の変数を確実に制御できます。おそらく、どの回路でも制御するのが最も簡単な変数はその抵抗です。これは、導電性コンポーネントの材料、サイズ、および形状を変更することで実行できます（ランプの細い金属フィラメントが、太いワイヤーよりも電気抵抗を大きくしたことを覚えていますか？）
抵抗器とは何ですか？
抵抗器と呼ばれる特別なコンポーネントは、回路に挿入するための正確な量の抵抗を作成するという明確な目的のために作られています。それらは通常、金属線またはカーボンで構成され、幅広い環境条件にわたって安定した抵抗値を維持するように設計されています。
ランプとは異なり、光は発生しませんが、動作中の回路で電力が消費されるため、熱が発生します。ただし、通常、抵抗器の目的は、使用可能な熱を生成することではなく、正確な量の電気抵抗を提供することです。
抵抗器の回路図記号と値
抵抗器の最も一般的な回路図記号は、ジグザグ線です：
オーム単位の抵抗値は通常、隣接する番号として表示され、回路内に複数の抵抗が存在する場合は、R 1 などの一意の識別子番号でラベル付けされます。 、R 2 、R 3 、など。ご覧のとおり、抵抗器の記号は水平または垂直に表示できます。
実際の抵抗器は、ジグザグ記号のようには見えません。代わりに、回路に接続するために2本のワイヤーが突き出た小さなチューブまたはシリンダーのように見えます。さまざまな種類とサイズの抵抗器のサンプルを次に示します。
物理的な外観をさらに維持するために、抵抗器の代替の回路図記号は、小さな長方形のボックスのように見えます。
抵抗器は、固定抵抗ではなく変化する抵抗を持っていることを示すこともできます。これは、調整可能な抵抗を提供する目的で設計された実際の物理デバイスを説明するためのものである場合もあれば、たまたま不安定な抵抗を持っているコンポーネントを示すためである場合もあります。
実際、対角線の矢印で描かれたコンポーネントシンボルを見ると、そのコンポーネントには固定値ではなく変数があります。この記号「修飾子」（対角線の矢印）は、標準の電子記号の規則です。
可変抵抗器
可変抵抗器には、電気抵抗の量を変えるために動かすことができる回転シャフトまたはレバーのいずれかの物理的な調整手段が必要です。これは、可変抵抗器として使用できるポテンショメータと呼ばれるいくつかのデバイスを示す写真です。
抵抗器の電力定格
抵抗器は、抵抗器を流れる電流が抵抗器の「摩擦」に打ち勝つときに熱エネルギーを放散するため、抵抗器は、過熱して損傷を受けることなく放散できる熱エネルギーの量についても評価されます。当然、この電力定格は「ワット」の物理単位で指定されます。ポータブルラジオなどの小型電子機器に見られるほとんどの抵抗器の定格は、1/4（0.25）ワット以下です。
抵抗器の電力定格は、その物理的サイズにほぼ比例します。最初の抵抗器の写真では、電力定格がサイズとどのように関連しているかに注意してください。抵抗器が大きいほど、電力損失定格が高くなります。また、抵抗（オーム単位）がサイズとは関係がないことに注意してください。電流に抵抗するだけのデバイスを使用することは今では無意味に思えるかもしれませんが、抵抗器は回路内で非常に便利なデバイスです。
それらはシンプルで、電気や電子機器の世界で非常に一般的に使用されているため、抵抗とバッテリーだけで構成される回路の分析にかなりの時間を費やします。
抵抗器はどのように役立ちますか？
抵抗器の有用性の実際的な説明については、下の写真を調べてください。これは、プリント回路基板（PCB）の写真です。絶縁フェノールファイバーボードと導電性銅ストリップのサンドイッチ層で構成されたアセンブリで、「はんだ付け」と呼ばれる低温溶接プロセスによってコンポーネントを挿入して固定できます。
この回路基板上のさまざまなコンポーネントは、印刷されたラベルで識別されます。抵抗器は、文字「R」で始まるラベルで示されます。
この特定の回路基板は、「モデム」と呼ばれるコンピュータアクセサリであり、電話回線を介したデジタル情報転送を可能にします。このモデムのボードには、少なくとも12個の抵抗（すべて定格電力1/4ワット）があります。黒い長方形（「集積回路」または「チップ」と呼ばれる）のすべてには、内部機能のための独自の抵抗器の配列も含まれています。別の回路基板の例は、「表面実装デバイス」と呼ばれるさらに小さなユニットにパッケージされた抵抗器を示しています。
この特定の回路基板は、パーソナルコンピュータのハードディスクドライブの下側であり、ここでも、それにはんだ付けされた抵抗器は、文字「R」で始まるラベルで示されています。
この回路基板には100を超える表面実装抵抗があり、この数にはもちろん、黒い「チップ」の内部にある抵抗の数は含まれていません。これらの2つの写真は、抵抗器（電流の流れに「単に」対抗するデバイス）が電子機器の分野で非常に重要なコンポーネントであることを誰にでも納得させるはずです！
スケマティックダイアグラムの「ロード」
回路図では、抵抗器の記号は、電気エネルギーで何か有用なことを行う回路内の一般的なタイプのデバイスを示すために使用されることがあります。非特定の電気機器は一般に負荷と呼ばれるため、「負荷」というラベルの付いた抵抗記号を示す回路図を見ると、特に電力の実際の使用とは関係のない概念を説明するチュートリアル回路図で、その記号は抵抗器よりも実用的なものの一種の省略表現である。
抵抗回路の分析
このレッスンで学んだことを要約すると、次の回路を分析して、与えられた情報からできることをすべて判断しましょう。
ここで最初に与えられたのは、バッテリー電圧（10ボルト）と回路電流（2アンペア）だけです。抵抗器の抵抗（オーム）や抵抗器によって消費される電力（ワット）はわかりません。オームの法則の方程式の配列を調査すると、既知の電圧と電流の量から答えが得られる2つの方程式が見つかります。
既知の量の電圧（E）と電流（I）をこれらの2つの方程式に挿入すると、回路抵抗（R）と消費電力（P）を決定できます。
10ボルトと2アンペアの回路条件の場合、抵抗の抵抗は5Ωでなければなりません。これらの値で動作する回路を設計する場合、最小電力定格が20ワットの抵抗を指定する必要があります。そうしないと、過熱して故障します。
抵抗材料
抵抗器はさまざまな材料で見つけることができ、それぞれに独自の特性と特定の使用領域があります。ほとんどの電気技師は、以下のタイプを使用します：
巻線（WW）抵抗器
巻線抵抗器は、非導電性コアに抵抗線をらせん状に巻いて製造されています。これらは通常、高精度および電力アプリケーション向けに製造されています。コアは通常セラミックまたはグラスファイバーでできており、抵抗線はニッケル-クロム合金でできており、50kHzを超える周波数のアプリケーションには適していません。
低ノイズと温度変化に対する安定性は、巻線抵抗器の標準的な特性です。抵抗値は0.1〜100kΩで利用でき、精度は0.1％〜20％です。
金属皮膜抵抗器
ニクロムまたは窒化タンタルは、通常、金属皮膜抵抗器に使用されます。セラミック材料と金属の組み合わせは、通常、抵抗性材料を構成します。抵抗値は、レーザーや研磨剤を使用したカーボンフィルムのように、フィルムにスパイラルパターンをカットすることによって変更されます。金属皮膜抵抗器は通常、巻線抵抗器よりも温度に対する安定性が低くなりますが、より高い周波数をより適切に処理します。
金属酸化膜抵抗器
金属酸化物抵抗器は、酸化スズなどの金属酸化物を使用しているため、金属皮膜抵抗器とは少し異なります。これらの抵抗器は信頼性が高く安定しており、金属皮膜抵抗器よりも高温で動作します。このため、金属酸化皮膜抵抗器は、高い耐久性を必要とするアプリケーションで使用されます。
フォイル抵抗器
1960年代に開発されたフォイル抵抗器は、今でも最も正確で安定したタイプの抵抗器の1つであり、高精度が要求されるアプリケーションに使用されています。薄いバルク金属箔が接合されたセラミック基板が抵抗素子を構成します。フォイル抵抗器は、非常に低い温度の抵抗係数を備えています。
炭素組成（CCR）抵抗器
1960年代まで、炭素組成抵抗器はほとんどのアプリケーションの標準でした。それらは信頼できますが、あまり正確ではありません（それらの許容誤差は約5％より良くなることはできません）。 CCR抵抗器の抵抗素子には、微細な炭素粒子と非導電性セラミック材料の混合物が使用されています。
円筒状に成形して焼き上げます。本体の寸法とセラミック材料に対するカーボンの比率が抵抗値を決定します。プロセスで使用される炭素が多いほど、抵抗が低くなります。 CCR抵抗器は、高エネルギーパルスに耐える能力があるため、特定のアプリケーションでは依然として有用です。適切なアプリケーションの例は、電源装置です。
カーボンフィルム抵抗器
カーボンフィルム抵抗器は、絶縁性の円筒形コア上に薄いカーボンフィルム（抵抗経路を増やすためにフィルムにスパイラルカットが施されています）を備えています。これにより、抵抗値がより正確になり、抵抗値も増加します。炭素皮膜抵抗器は、炭素組成抵抗器よりもはるかに正確です。特殊な炭素皮膜抵抗器は、高いパルス安定性を必要とするアプリケーションで使用されます。
主要業績評価指標（KPI）
各抵抗材料のKPIは以下にあります：
レビュー：
- 抵抗器と呼ばれるデバイスは、電気回路に正確な量の抵抗を提供するために作られています。抵抗器は、抵抗（オーム）と熱エネルギーを放散する能力（ワット）の両方の観点から評価されています。
- 抵抗器の抵抗定格は、問題の抵抗器の物理的なサイズから決定することはできませんが、おおよその電力定格は決定できます。抵抗器が大きいほど、損傷を受けることなく安全に消費できる電力が大きくなります。
- 電力でいくつかの有用なタスクを実行するデバイスは、一般に負荷と呼ばれます。回路図では、実際の抵抗ではなく、非特定の負荷を示すために抵抗記号が使用されることがあります。
関連するワークシート：
- 抵抗ワークシート
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