Cosa fa una resistenza?

OK, domanda molto semplice qui.

Ho letto molti libri, ho cercato un po ', e ogni descrizione che ho letto sembrava parlare del flusso di elettroni e subito andare troppo in profondità nella teoria per farmi capire il principio di base del loro uso.

Capisco che un resistore limita il "flusso", in modo che un LED non esploda per esempio. Ma non riesco a capire esattamente cosa fa un resistore alla corrente e alla tensione ...

I resistori influenzano sia la corrente che la tensione? In che modo?

Il flusso elettrico è il movimento di cariche elettriche attraverso un materiale. La resistenza è l' ostruzione fisica di queste cariche in movimento.

È necessaria una certa quantità di energia per mantenere in movimento queste cariche, e poiché la caduta di energia è proporzionale alla quantità di carica mantenuta in movimento, ciò provoca una caduta di tensione attraverso il materiale poiché la forza elettromotrice (in volt) è energia (in joule) per carica (in coulomb).

Poiché è un ostacolo fisico, limita anche la velocità con cui le cariche possono spostarsi attraverso un dato punto per unità di tempo. Ciò si traduce in una corrente massima, poiché la corrente (in ampere) è cariche (in coulomb) per unità di tempo (in secondi).

E a quanto pare, se si applica più o meno forza elettromotrice attraverso la stessa resistenza, la corrente aumenta o diminuisce esattamente in modo lineare. Ciò dà luogo a legge di Ohm, che afferma che la forza elettromotrice è proporzionale al prodotto della corrente e resistenza, cioè, .$E = IR$

Può essere utile pensare alla tensione come alla pressione o alla forza che spinge gli elettroni attraverso il tubo che è il filo. La corrente è il numero o la quantità di elettroni che attraversano un dato punto in qualsiasi momento. I resistori fanno esattamente ciò che dice il loro nome; resistono. Puoi usarli per limitare la corrente o la tensione, a seconda che siano collegati in serie (uno dopo l'altro) o in parallelo (condividendo gli stessi punti di connessione, fianco a fianco. Pensa agli elettroni come a sfere da ping pong che passano attraverso un tubo, spingerne uno dentro e quelli già all'interno spingono uno fuori dall'altra estremità. Raddoppiando la lunghezza del tubo (cablaggio serie un resistore) aumenta la forza necessaria per spingerlo attraverso, quindi limita la tensione. Tuttavia, se si inserisce il tubi fianco a fianco, quindi lo stesso numero di sfere deve attraversare il doppio dei percorsi, limitando il numero di palle che possono passare contemporaneamente, e quindi limitando la corrente. So che questo è notevolmente semplificato e non tiene conto di tutte le situazioni, ma può dare all'occhio della tua mente una rappresentazione visiva della teoria del flusso di elettroni e di come i resistori possono influenzare tale.

Speriamo che sia abbastanza semplice:

La tensione deriva dall'energia potenziale nella separazione delle cariche (un nodo è positivo con meno elettroni, un nodo è negativo con più elettroni). Pensaci come avere una palla da bowling (carica) a terra, contro la cima di una scala. La palla nella parte superiore della scala ha più energia potenziale, più tensione.

La corrente deriva dal "flusso" di carica.

I resistori ti consentono di scegliere quanta corrente scorre per una determinata tensione poiché puoi pensare che i fili non abbiano resistenza (semplificata).

In breve: i resistori limitano il flusso di elettroni, riducendo la corrente. La tensione deriva dalla potenziale differenza di energia attraverso il resistore.

La risposta matematica è che un resistore è un dispositivo elettrico a due terminali che obbedisce, o si potrebbe dire che applica, la legge di Ohm: V = IR.

V è la tensione tra i due terminali, I è la corrente che scorre da un terminale all'altro (attraverso il resistore) e R è il valore noto come resistenza. Per un resistore ideale, R è una costante e non dipende da V, I o altro. Un altro modo per descrivere la legge di Ohm è dire che la tensione attraverso un resistore e la corrente attraverso di esso sono proporzionali. La costante di proporzionalità è R, la resistenza.

Una conseguenza fondamentale della fisica è che i resistori convertono l'energia del potenziale elettrico in calore. Quindi tendono a scaldarsi quando la corrente li attraversa. I resistori reali hanno la massima dissipazione di potenza consentita e inoltre possono avere R che dipende leggermente dalla temperatura e da altri difetti dell'ideale.

Per quanto riguarda il modo in cui sono realizzati i resistori, beh, i veri resistori sono costruiti con materiali che hanno una conduttività tra gli isolanti (materiali dielettrici) e i conduttori (come il filo di rame). Se riesci a determinare il percorso della corrente che passa attraverso il resistore, allungando quel percorso aumenta la resistenza. Allargando la sezione diminuisce la resistenza.

Per quanto riguarda ciò che rende i materiali buoni conduttori ... Beh, generalmente i buoni conduttori hanno elettroni mobili a livello molecolare. I buoni isolanti no. I buoni resistori sono nel mezzo.