Σε κάθε ηλεκτρικό αγωγό μέσα από τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα , μέρος της ενέργειας που μεταφέρεται από αυτόν μετατρέπεται σε θερμότητα . Αυτό.

Παρουσίαση με θέμα: "Σε κάθε ηλεκτρικό αγωγό μέσα από τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα , μέρος της ενέργειας που μεταφέρεται από αυτόν μετατρέπεται σε θερμότητα . Αυτό."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Σε κάθε ηλεκτρικό αγωγό μέσα από τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα , μέρος της ενέργειας που μεταφέρεται από αυτόν μετατρέπεται σε θερμότητα . Αυτό αποδίδεται σε μια χαρακτηριστική ιδιότητα του αγωγού, που ονομάζεται αντίσταση. Έχει αποδειχθεί πως η αντίσταση είναι ανάλογη του μήκους του αγωγού και αντιστρόφως ανάλογη με τη διατομή του. Αυτό γίνεται κατανοητό και από τον παρακάτω τύπο: R = ρ * λ / δ , όπου R : η αντίσταση του αγωγού ρ: η ειδική αντίσταση του αγωγού δ: η διατομή του αγωγού λ : το μήκος του αγωγού Η αντίσταση των αγωγών μεταβάλλεται από τη θερμοκρασία. Δίνεται ο τύπος παρακάτω: R1 = R2 * [1 + α * ( θ2 – θ1 )] , όπου R1, R2: η αντίσταση του αγωγού στις θερμοκρασίες θ1 και θ2 αντίστοιχα . α : συντελεστής θερμοκρασίας ,που χαρακτηρίζει το υλικό.

2 β) ορισμός της αντίστασης
Κάθε σώμα παρουσιάζει μικρότερη ή μεγαλύτερη αντίσταση στη διέλευση των ηλεκτρονίων. Έτσι, κατασκευάζονται ειδικά εξαρτήματα για τον περιορισμό της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος. Τα εξαρτήματα αυτά ονομάζονται α ν τ ι σ τ ά σ ε ι ς. γ) τύποι των αντιστάσεων Οι αντιστάσεις που χρησιμοποιούνται στα κυκλώματα ηλεκτρονικής είναι εξαρτήματα που κατασκευάζονται από κατάλληλα υλικά για κάθε περίπτωση και σε διάφορες μορφές. Οι πιο συνήθεις τύποι αντιστάσεων είναι : α) οι αντιστάσεις γραφίτη και β) οι αντιστάσεις σύρματος.

3 δ)κατάταξη των αντιστάσεων σε κατηγορίες
Οι αντιστάσεις ταξινομούνται σε τρεις βασικές κατηγορίες : α) τις σταθερές αντιστάσεις , των οποίων η ωμική αντίσταση είναι αμετάβλητη και είναι αδύνατον να ρυθμιστεί. β) τις μεταβλητές αντιστάσεις, όπου υπάρχει η δυνατότητα μεταβολής της ωμικής τους αντίστασης. γ) τις ρυθμιστικές αντιστάσεις , όπου είναι μηχανικά αμετάβλητη η ωμική τους αντίσταση , που εξαρτάται από τις συνθήκες λειτουργίας τους. Σταθερές αντιστάσεις ( Fixed Resistors) Αντιστάσεις γραφίτη (Carbon Resistors) Κατασκευή : ανάμειξη αγωγού υλικού (άνθρακας με τη μορφή σκόνης γραφίτη) και μονωτικού υλικού (ρητινώδεις ουσίες) σε συγκεκριμένη αναλογία. Οι πιο συνηθισμένες αντιστάσεις γραφίτη κατασκευάζονται σε δυο βασικούς τύπους: Στον πρώτο τύπο, το μείγμα παίρνει τη μορφή ράβδου, που περιβάλλεται από μονωτικό κύλινδρο. Στα άκρα της ράβδου εφαρμόζονται δύο ακροδέκτες, που καταλήγουν σε επικασσιτερωμένα χάλκινα σύρματα, τα οποία αποτελούν τους ακροδέκτες τις αντίστασης. Στο δεύτερο τύπο, το μείγμα τοποθετείται στις αυλακώσεις ενός κυλίνδρου από κεραμικό υλικό . Τέλος , το σύνολο καλύπτεται από βερνίκι για μόνωση.

4 Αντιστάσεις από ταινία γραφίτη (Carbon Film Resistors)
Κατασκευή : σε κυλινδρικό κεραμικό σώμα τοποθετείται ομοιογενής ταινία από καθαρό άνθρακα. Στα άκρα τοποθετούνται καλύμματα, όπου είναι κολλημένα επικασσιτερωμένα σύρματα με επίστρωση ηλεκτρολυτικού χαλκού. Η τελική τιμή της αντίστασης καθορίζεται από το βάθος μίας ελικοειδούς αυλάκωσης που σχηματίζεται στην ταινία του άνθρακα , καθώς και από την απόσταση των σπειρών της. Έπειτα, οι αντιστάσεις καλύπτονται από μονωτικό υλικό τουλάχιστον τριών στρωμάτων για γενική προφύλαξη. 1.Αντίσταση από ταινία γραφίτη : α. σύρματα σύνδεσης , β. γυαλί ασφαλείας , γ. ακροδέκτες, δ. συνδετικό υλικό , ε. γυάλινο περίβλημα , στ. κεραμικός κύλινδρος, ζ. ελικοειδής αυλάκωση, η. ταινία άνθρακα, θ. μονωτικό περίβλημα 2, 3 Αντιστάσεις άνθρακα : α) μείγμα μέσα στις αυλακώσεις, β) μείγμα με μορφή ραβδιού

5 Αντιστάσεις μεταλλικής ταινίας (Metal Film Resistors)
Κατασκευή : σε κυλινδρικό μεταλλικό σώμα τοποθετείται ομοιογενείς μεταλλική ταινία από νικέλιο – χρώμιο. Ακολουθεί η προσαρμογή των ακροδεκτών και τέλος με τη δημιουργία αυλάκωσης πάνω στο μέταλλο λαμβάνεται η τελική τιμή της αντίστασης. 1.Σύνδεση, 2. ταινία αντίστασης σε κεραμικό υλικό, 3. ελικοειδείς αυλακώσεις για τη ρύθμιση της τιμής της αντίστασης, 4. στρώση μόνωσης Αντιστάσεις σύρματος (Wire wound Resistors) Αποτελούνται από μονωτικό κύλινδρο περιτυλιγμένο από σύρμα με μεγάλη ειδική αντίσταση. Στα άκρα υπάρχουν δύο ακροδέκτες , οι οποίοι συγκρατούν το σύρμα και συνδέουν την αντίσταση στο κύκλωμα. Τα σύρματα που χρησιμοποιούνται είναι κυρίως δύο τύπων : α. κράματα νικελίου - χαλκού και β. κράματα νικελίου - χρωμίου Τα κράματα αυτά έχουν μικρό συντελεστή θερμοκρασίας και οι αντιστάσεις που κατασκευάζονται με αυτά δεν επηρεάζονται πρακτικά από τη θερμοκρασία. Τελικά, οι αντιστάσεις καλύπτονται από μονωτικές ουσίες ή βερνίκια για μόνωση και προστασία.

6 1.2 Εσωτερικό αντιστάσεων σύρματος : α)επίστρωση από σιλικόνη, β) σύρμα , 3. τύπος αντίστασης σύρματος

7 Μεταβλητές αντιστάσεις (Variable Resistors)
Ρυθμιζόμενες αντιστάσεις (Adjustable Resistors) Είναι συνήθως σταθερές αντιστάσεις σύρματος με έναν ή περισσότερους κινητούς ακροδέκτες με τη μορφή κολάρου, που μπορούν να κινηθούν κατά μήκος της αντίστασης και να στερεωθούν με κοχλία στην επιθυμητή θέση. 1.Ρυθμιζόμενη αντίσταση σύρματος με το γραμμικό της διάγραμμα. 2.Αντίσταση σύρματος με ενδιάμεση σταθερή λήψη. 3. Ροοστάτης ισχύος

8 Ποτενσιόμετρο με διακόπτη
Ποτενσιόμετρα-Ροοστάτες (Potensiometers) Χαρακτηριστικό : εύκολη μεταβολή της αντίστασης τους. Κατασκευή : σε κυκλικό υποστήριγμα κεραμικού υλικού περιτυλίγεται σύρμα με μεγάλη ειδική αντίσταση (ποτενσιόμετρα – ροοστάτες σύρματος)ή εφαρμόζεται στρώμα μείγματος από γραφίτη – μονωτικό (ποτενσιόμετρα γραφίτη). Στην επιφάνεια κινείται δρομέας , που συνδέει μικρότερο ή μεγαλύτερο μέρος της κυκλικής αντίστασης. Η διαφορά μεταξύ ποτενσιόμετρου και ροοστάτη είναι : Τα ποτενσιόμετρα έχουν τρεις ακροδέκτες – δύο της αντίστασης και έναν του δρομέα-και χρησιμοποιούνται ως διαιρέτες τάσεων. Οι ροοστάτες έχουν δύο άκρα και χρησιμοποιούνται ως υποβιβαστές τάσης. Τα ποτενσιόμετρα μπορούν να συνδεθούν και ως ροοστάτες αν δε συνδέσουμε τον έναν από τους ακροδέκτες. Άλλοι τύποι ποτενσιομέτρων είναι τα διπλά , τα τριπλά κ.τ.λ , τα οποία είναι τοποθετημένα το ένα πάνω στο άλλο με ανεξάρτητα κυκλώματα και η κίνηση των δρομέων μπορεί να είναι κοινή ή ανεξάρτητη. Στον τελευταίο τύπο ανήκουν : τα διπλά ποτενσιόμετρα, τα ποτενσιόμετρα με διακόπτη και τα τρίμερς . Ποτενσιόμετρο με διακόπτη

9 1. Εσωτερικό ποτενσιόμετρου άνθρακα : α) βάση για τη στήριξη της πλάκας, β) πλάκα άνθρακα, γ) δρομείς Διπλό και μονό ποτενσιόμετρο άνθρακα . 4. Ποτενσιόμετρο σύρματος ισχύος. Ποτενσιόμετρα τρίμερς

10 Ρυθμιστικές αντιστάσεις ( Adjusting Resistors)
Χαρακτηριστικό : η μεταβολή της αντίστασής τους από τη θερμοκρασία. Οι αντιστάσεις αυτές είναι δύο τύπων : με θετικό και αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας και ονομάζονται θ ε ρ μ ί σ τ ο ρ ς . Τα θερμίστορς με αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας παρουσιάζουν μεγάλη αντίσταση , που μειώνεται με τη θερμοκρασία. Αντίθετα, τα θερμίστορς με θετικό συντελεστή θερμοκρασίας , αρχικά παρουσιάζουν μικρή αντίσταση , που αυξάνει με τη θερμοκρασία. N.T.C θερμίστορς (Negative Temperature Coefficient Thermistors) Χαρακτηριστικό : είναι αντιστάσεις με υψηλό αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας , που κατασκευάζονται από οξείδια των στοιχείων της ομάδας σιδήρου. Κατασκευή : η μάζα τους διαμορφώνεται κατάλληλα έπειτα από καλή ανάμειξη και προσθήκη συγκρατικής ύλης . Ακολουθεί ψήσιμο σε υψηλή θερμοκρασία για τη σύντηξη του οξειδίου, τοποθέτηση των ακροδεκτών και επίστρωση μονωτικού υλικού. 1. N.T.C θερμίστορς για ραδιόφωνα και τηλεοράσεις Καμπύλες που δείχνουν τη μεταβολή της αντίστασης σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία : α) στα P.T.C και β) στα N.T.C

11 P.T.C. θερμίστορς (Positive Temperature Coefficient Thermistor) Χαρακτηριστικό : είναι αντιστάσεις με υψηλό θετικό συντελεστή θερμοκρασίας και διαφέρουν από τα N.T.C στο γεγονός ότι ο συντελεστής θερμοκρασίας τους είναι θετικός και μάλιστα μόνο ανάμεσα σε ορισμένες θερμοκρασίες , ενώ στις άλλες είναι μηδέν ή αρνητικός. Η σύνθεση αποτελείται από μείγματα ανθρακικού βάρου ή οξείδια στροντίου και τιτανίου που αναμειγνύονται με άλλα υλικά. Με τη χρήση αυτών δημιουργούνται εξαιρετικών ρυθμιστών ρεύματος και θερμοκρασίας Φωτοαντιστάσεις (LDR Resistors) Χαρακτηριστικό : είναι η μεταβολή της τιμής τους εξαιτίας πρόσπτωσης φωτός πάνω σε μία επιφάνειά τους. Είναι κατασκευασμένες από θειούχο κάδμιο (CdS).Το θειούχο κάδμιο, όταν βρίσκεται σε απόλυτο σκοτάδι, περιέχει πολύ λίγα ελεύθερα ηλεκτρόνια, με συνέπεια να παρουσιάζει πολύ μεγάλη αντίσταση από 1MΩ ως 100ΜΩ.Αν το υλικό αυτό απορροφήσει φώς, τα ηλεκτρόνια του ελευθερώνονται και η αντίστασή του μειώνεται γρήγορα στην τιμή των 1000Ω περίπου. Αμέσως μόλις διακοπεί το φώς που προσπίπτει επάνω του, τα ηλεκτρόνια επιστρέφουν στην αρχική τους θέση και το υλικό εμφανίζει πάλι υψηλή αντίσταση. Τις φωτοαντιστάσεις τις χρησιμοποιούμε κυρίως ως διακόπτες εντός-εκτός(ON-OFF),λόγω της μεγάλης μεταβολής της τιμής της αντίστασης τους.

12 Αντιστάσεις που εξαρτώνται από την τάση (VDR Resistors)   Χαρακτηριστικό : είναι η άμεση εξάρτηση της ωμικής τους αντίστασης από την τιμή της τάσης που εμφανίζεται στα άκρα τους. Οι αντιστάσεις αυτές είναι κατασκευασμένες από καρβίδιο του πυριτίου. Το υλικό αυτό αναμειγνύεται, σε μορφή κόκκων, με κεραμικό υλικό, συμπιέζεται και τελικά παίρνει τη μορφή δισκίων ή ράβδων. Ακολουθεί ψήσιμο σε υψηλή θερμοκρασία, εξαγωγή ακροδεκτών και επικάλυψη με βερνίκι. Οι αντιστάσεις VDR χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα που χρειάζονται μια απλή σταθερότητα. Εφαρμογές έχουν σε ηλεκτρονικές συσκευές στη βιομηχανία, στην τηλεόραση, στις τηλεπικοινωνίες κ.λ.π. 1.2 . L.D.R φωτοαντιστάσεις. 3.4.V.D.R αντιστάσεις .5. Χαρακτηριστικές καμπύλες τάσης- ρεύματος καθαρά ωμικής αντίστασης (R) και αντίστασης V.D.R

13 ε) ασκήσεις Για να κατασκευάσουμε αντίσταση από χρωμονικελίνη R=540Ω, ποιο είναι το μήκος του σύρματος που απαιτείται με διάμετρο d=0,2mm; Λύση : Λύνουμε το βασικό τύπο : R = ρ * λ/δ για το μήκος που ζητείται και έχουμε : λ = δ * R / ρ Η διατομή (δ) του σύρματος με διάμετρο d=0,2mm είναι : δ = π * r2 /4 = 3.14 * (0.2)2 /4 = mm2 Συνεπώς : λ = δ * R / ρ = * 540 / 1.1 = m Δηλαδή , το μήκος του σύρματος που απαιτείται είναι μέτρα.

14 Μια αντίσταση από χρωμιονικελίνη(συντελεστής θερμοκρασίας α=0,00025) σε θερμοκρασία περιβάλλοντος θ1=20ºC έχει τιμή R20=540Ω.Ποια η τιμή της σε θερμοκρασία R120=120ºC; Λύση : R120= R20[1+0,00025(120-20)=540(1+0,00025·100)=553,5Ω Όπως βλέπουμε, η αντίσταση από χρωμονικελίνη, επειδή έχει θετικό συντελεστή θερμοκρασίας, με την αύξηση της θερμοκρασίας στην μάζα της κατά 100 ºC παρουσίασε αύξηση της τιμής κατά 13,5Ω. Σε περίπτωση που ένας μεταλλικός αγωγός φτάσει σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία κοντά στο απόλυτο 0 (-273 ºC),παρουσιάζει απότομη υπεραγωγιμότητα(η αντίσταση του γίνεται ελάχιστη),μέχρι σημείου που να μπορούμε να περάσουμε μέσα από αυτό ισχυρότατα ρεύματα χωρίς να θερμανθεί, ενώ σε συνήθεις θερμοκρασίες όχι μόνο θα έλιωνε αλλά και θα εξαερωνόταν.

15 Έστω ότι χρησιμοποιούμε δύο σύρματα από χρωμονικελίνη διαφορετικού μήκους : λ1 = m και λ2 = m ίδιας διαμέτρου: d = 0.2 mm. Να υπολογισθούν οι αντιστάσεις των δύο συρμάτων με δεδομένο ότι : pχρωμονικελίνης = 1.1 Ω ∙m. Τι παρατηρείτε ; Λύση : Λύνουμε το βασικό τύπο : R = ρ * λ/δ και για τα δύο σύρματα : Αρχικά , η διατομή (δ) του σύρματος με διάμετρο d=0,2mm είναι : δ = π * r2 /4 = 3.14 * (0.2)2 /4 = mm2 Άρα : R1 = ρ * λ1 / δ = 1.1 * / ~ 540 Ω R2 = ρ * λ2 / δ = 1.1 * / ~ 1.5 ΚΩ Συνεπώς : Διαπιστώνουμε ότι τα σύρματα με διπλάσιο ή τριπλάσιο μήκος έχουν διπλάσια ή τριπλάσια αντίσταση αντίστοιχα. Άρα η αντίσταση είναι ανάλογη του μήκους των συρμάτων.