|
Werking van de weerstand | |
Een weerstand is een elektrische component die de eigenschap elektrische weerstand heeft. Het is een voorwerp dat
dient om elektrische stroom beperkt door te laten.
Weerstanden worden gebruikt als onderdeel in elektrische netwerken. Voor zo'n component is er volgens de wet van Ohm
een vaste verhouding tussen de aangelegde spanning en de stroom die vloeit. Deze verhouding is de weerstandswaarde,
die uitdrukt in welke mate de stroom hinder ondervindt. De weerstandswaarde, kortweg ook weerstand genoemd, wordt
uitgedrukt in de afgeleide SI-eenheid Ohm. Een weerstand heeft een waarde van 1 Ohm als een spanning van
1 volt over de component leidt tot een stroom van 1 ampère.
Constructie
Een weerstand ontleent zijn eigenschap aan een weerstandsmateriaal, waarvoor koolstof en metaallegeringen gebruikt
worden. De meest voorkomende weerstanden zijn tegenwoordig koolstofweerstanden. Een massaweerstand bestaat volledig
uit koolstof. Andere typen zijn uitgevoerd met een koolstoflaagje, al dan niet gespiraliseerd. Weerstanden met
weerstandsdraad van een geschikte metaallegering worden gewikkeld om een kern, ten einde voldoende lengte van de
draad in een klein volume te kunnen verwerken. Gewikkelde weerstanden hebben het nadeel dat bij hogere frequenties
de zelfinductie van de wikkeling niet te verwaarlozen is. Naast precisieweerstanden van weerstandsdraad zijn er ook
met een metaalfilm.
| Soorten weerstanden | ||
|
|
 |
|
|
 |
Tolerantie
Weerstandswaarden
Maximale werkspanning en vermogen
Weerstanden kunnen bij productie niet oneindig nauwkeurig op een waarde worden gemaakt, de uiteindelijke waarde wijkt
een bepaald percentage af. Dit wordt de tolerantie van de weerstand genoemd. De maximale afwijking in procenten van de
aangegeven weerstandswaarde wordt meestal op de weerstand aangegeven met een getal of door middel van een kleurenring.
Op kleurgecodeerde weerstanden geeft de meest rechtse band aan welke tolerantie de weerstand heeft. Weerstanden met een
zeer kleine tolerantie worden precisieweerstanden genoemd.
Hoe groter de tolerantie, hoe breder het bereik van de waarde is. Als er een serie weerstanden gewenst is, heeft het
alleen zin om twee waarden te fabriceren waarvan het tolerantiegebied elkaar niet overlapt. Op basis van de
voorkeursgetallen van Charles Renard zijn voor elektronische componenten, zoals weerstanden, de zogenaamde E-reeksen
ontwikkeld. De E3-reeks kent drie waarden in elke decade, bijvoorbeeld tussen 10 en 100 (10, 22, 47). De E192-reeks
bevat 192 weerstandswaarden in hetzelfde bereik. De bekendste reeks voor weerstanden is de E12: 10, 12, 15, 18, 22,
27, 33, 39, 47, 56, 68, 82. Weerstanden worden verkocht met standaardwaarden uit deze reeksen tussen enkele µO
(micro-Ohm) (voor hogestroommeting) en tenminste 56 GOhm (giga-ohm) (voor bijvoorbeeld hoogspanningsmeting).
Deze getallenreeksen vormen bij benadering een meetkundige rij, waardoor de verhouding tussen twee opeenvolgende
waarden binnen dezelfde reeks ongeveer constant is. Als het aantal stappen in de reeks n is, dan bedragt deze
verhouding ongeveer 101/n. Bij de E12-reeks is dat 101/12 ˜ 1,21. Elke volgende stap in deze reeks is dus ca. 20% hoger.
Daaruit blijkt tevens dat een grotere tolerantie dan ±10% voor deze reeks zinloos is.
Een weerstand heeft een maximale werkspanning en vermogen. Boven de maximale werkspanning kan doorslag optreden,
wat het einde van de component betekent. Wordt het maximale vermogen overschreden gedurende een te lange tijd zal
de weerstand veranderen, in sommige gevallen zelfs dramatisch, doordat de weerstand beschadigd raakt. Hoewel sommige
weerstanden specifieke spanningsbeperkingen hebben, worden de meeste grenzen in de toepassing bepaald door het
maximum vermogen. Dit hangt af van de bouw van de weerstand, zoals de afmetingen en het materiaal. Grotere weerstanden
kunnen meer hitte dissiperen door hun grotere oppervlakte. De gebruikelijke vermogensbeperkingen voor weerstanden
gebaseerd op koolstof zijn: 1/8 watt, 1/4 watt, 1/2 watt, 1 watt. Draadgewonden weerstanden en weerstanden gevuld met
zand, hebben een veel hogere vermogensbeperking zoals 20 watt. Weerstanden met passieve of actieve koeling kunnen
nog veel grotere vermogens verwerken. Zulke weerstanden worden bijvoorbeeld gebruikt om elektromotoren te regelen,
zoals in elektrische locomotieven en treinen.
Hieronder een lijst te zien van weerstanden in de E12-reeks
