Что делает резистор?

ОК, очень простой вопрос здесь.

Я прочитал много книг, много искал, и каждое описание, которое я читал, казалось, говорило о потоке электронов и сразу слишком углублялось в теорию, чтобы я мог понять основной принцип их использования.

Я понимаю, что резистор ограничивает «поток», так что светодиод не взрывается, например. Но я не могу точно понять, что резистор делает с током и напряжением ...

Влияет ли сопротивление на ток и напряжение? Каким образом?

Электрический поток - это движение электрических зарядов через материал. Сопротивление - это физическое препятствие этим движущимся зарядам.

Определенное количество энергии требуется для поддержания этих зарядов в движении, и поскольку падение энергии пропорционально количеству заряда, удерживаемого в движении, это приводит к падению напряжения на материале, поскольку электродвижущая сила (в вольтах) - это энергия (в джоулей) за плату (в кулонах).

Поскольку это физическое препятствие, оно также ограничивает скорость, с которой заряды могут перемещаться через данную точку в единицу времени. Это приводит к максимальному току, поскольку ток (в амперах) составляет заряд (в кулонах) за единицу времени (в секундах).

И, как выясняется, если вы прикладываете более или менее электродвижущую силу к одному и тому же сопротивлению, ток увеличивается или уменьшается точно линейно. Это приводит к закону Ома, в котором говорится , что электродвижущая сила пропорциональна произведению тока и сопротивления, то есть, .$E = IR$

Может быть полезно рассматривать напряжение как давление или силу, которая продвигает электроны через трубу, которая является проводом. Ток - это количество или количество электронов, проходящих данную точку в любой момент времени. Резисторы делают только то, что говорит их имя; они сопротивляются. Вы можете использовать их для ограничения тока или напряжения, в зависимости от того, соединены ли они последовательно (один за другим) или параллельно (совместно используют одни и те же точки соединения). Думайте об электронах как о шарах для пинг-понга, проходящих через трубки, протолкните один внутрь, а те, что уже внутри, вытолкните один из другого конца. Удвоение длины трубки (последовательное подключение резистора) увеличивает усилие, необходимое для ее проталкивания, поэтому оно ограничивает напряжение. Однако, если вы поставите трубочки бок о бок, то одинаковое количество шаров должно пройти через вдвое больше путей, ограничивая, сколько может пройти одновременно, и, таким образом, ограничение тока. Я знаю, что это сильно упрощено и не учитывает все ситуации, но оно может дать вашему глазу визуальное представление о теории электронного потока и о том, как резисторы могут влиять на это.

Надеюсь, это достаточно просто:

Напряжение возникает из потенциальной энергии при разделении зарядов (один узел положительный с меньшим количеством электронов, один узел отрицательный с большим количеством электронов). Думайте об этом, как о том, чтобы иметь шар для боулинга (заряд) на земле, а не на вершине лестницы. Шар на вершине лестницы имеет больше потенциальной энергии, больше напряжения.

Ток возникает из «потока» заряда.

Резисторы позволяют вам выбирать, сколько тока течет для данного напряжения, так как вы можете думать о проводах как об отсутствии сопротивления (упрощенно).

Вкратце: резисторы ограничивают поток электронов, уменьшая ток. Напряжение возникает из-за разности потенциалов на резисторе.

Математический ответ заключается в том, что резистор - это двухполюсное электрическое устройство, которое подчиняется закону Ома или, можно сказать, принудительно: V = IR.

V - напряжение между двумя клеммами, I - ток, протекающий от одной клеммы к другой (через резистор), а R - значение, известное как сопротивление. Для идеального резистора R является постоянной величиной и не зависит от V, I или чего-либо еще. Другой способ описать закон Ома - сказать, что напряжение на резисторе и ток через него пропорциональны. Константа пропорциональности R, сопротивление.

Основным следствием физики является то, что резисторы преобразуют электрическую потенциальную энергию в тепло. Поэтому они имеют тенденцию согреваться, когда через них течет ток. Реальные резисторы имеют максимально допустимую рассеиваемую мощность, а также могут иметь R, которая незначительно зависит от температуры и других недостатков от идеальных.

Что касается того, как сделаны резисторы, то настоящие резисторы изготавливаются из материалов, которые имеют проводимость где-то между изоляторами (диэлектрические материалы) и проводниками (такими как медный провод). Если вы можете определить ток в цепи, проходящей через резистор, увеличение длины этого пути увеличивает сопротивление. Увеличение поперечного сечения уменьшает сопротивление.

Что касается того, что делает материалы хорошими проводниками ... В общем, хорошие проводники имеют подвижные электроны на молекулярном уровне. Хороших изоляторов нет. Хорошие резисторы где-то посередине.