Рет қаралды 142,990
สวัสดีครับยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง ZimzimDiy วันนี้ผมจะมาอธิบาย เกี่ยวกับ ตัวต้านทานกัน ครับ
ตัวต้านทานคือ ?
ตัวต้านทาน เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ชื่อมันก็บ่งบอกถึงตัวมันโดยตรงเลยนะครับ นั้นก็คือ ตัวมันจะยังคงเป็นตัวนำไฟฟ้าอยู่ แต่มีการ ต่อต้านการไหลของกระแสไฟฟ้า ค่ามากค่าน้อย ก็อยู่ที่เราจะเลือกซื้อมาใช้งาน เป็นที่นิยมใช้กันมากในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบัน
ชื่อภาษาอังกฎษก็คือ Resister คนไทยนิยมเรียกตัว R
สัญลักษณ์ในวงจรของ ของตัวต้านทานที่เราเห็นส่วนใหญ่ จะมีอยู่กัน 2 แบบแรกจะใช้ ในยุโรป EU และก็แบบนี้ เป็นแบบ ใน อเมริกัน US
แต่ที่เราคุ้น เคยที่เห็นบ่อยๆ ก็คงจะเป็น สัญลักษณ์แบบอิมริกัน นี่แหละครับ
หน่วย วัดค่าความต้านทานคือ Ohms สัญลักษณ์ก็คือเป็นตัว กรีกโอเมก้าแบบนี้
ก่อนจะลงลึกถึง ตัวต้านทาน เรามาเข้าใจ
แนวคิดเรื่องไฟฟ้า กันก่อนนะครับ
ผมจะยกตัวอย่าง สายไฟเส้นหนึ่งเป็นสาย ทองแดง ละกันนะครับ สายทองแดง เป็นตัวนำไฟฟ้าชนิดหนึ่ง มีส่วนประกอบของ อิเล็กตรอนอิสระอยู่หนาแน่น แล้วมันพร้อมที่จะเคลื่อนที่ไปไหนมาไหนได้ตลอดเวลา
ขอเพียง มีความต่างศักย์ หรือ แรงดันไฟฟ้า มาต่อระหว่างปลายสายทั้งสองด้าน กระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายก็จะเริ่มไหลออกมา จากขั้ว ลบ ผ่านสายทองแดง ไปหาขั้ว บวก ได้อย่างรวดเร็ว
อย่างไรก็ตามแม้ว่า สายทองแดง สามารถพาอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านสายไฟได้ไปมาได้ดี
แต่หลายๆกรณี อุปกรณ์โหลด ไม่ต้องการกระแสมาก เราก็จะใช้ ตัวต้านทานนี่แหละครับมา ดรอปกระแส จากแหล่งจ่าย
ให้มันเหลือเท่า ที่โหลดร้องขอ ส่วนกระแสที่เหลือ มันก็จะกลายเป็นความร้อนตกคร่อม อยู่ที่ตัวต้าน ทาน ยิ่งมีความต้านทานมาก R ก็จะร้อนมากเช่นกัน
โลหะแทบทุกชนิด นำกระแสได้ดี แต่
วัสดุบางชนิด อิเล็กตรอนมันก็ไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านได้เช่นกัน
ที่เราเห็นก็จะเป็น พวก แก้ว พลาสดิก เซรามิก วัสดุพวกนี้ ก็เลยไม่ได้รับเลือกให้เป็นผู้นำ
เนื่องจากมัน ไม่มีอิเล็กตรอน อิสระ เพียงพอที่จะ นำไฟฟ้าได้
เราก็เลยจับ วัสดุเหล่านี้ มาเป็น ฉนวนหุ้มสายไฟ ป้องกันไฟดูด ไว้ซะเลย
แต่บางทีโลหะ มีขนาดเท่ากันก็จริง แต่วัสดุที่ สร้างแตกต่างกัน เช่นตัวหนึ่งทำมาจากทองแดงตัวหนึ่งทำมาจากเหล็ก
การนำไฟฟ้า ก็จะต่างกัน เนื่องจาก เหล็ก นำไฟฟ้าได้ แต่มี การจัดวาง อะตอมไม่ค่อยดี เท่าทองแดง
มันก็เลย เหมือน สร้างอุปสรรคให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ลำบากกว่าหน่อยๆ เหล็กก็เลยมีความต้านทานมากกว่า ทองแดง นิดหน่อย
สิ่งที่ต้านทานของเหล็กนี้ มันจะมีค่าของมันด้วยนะครับ เราจะเรียกค่าเหล่านี้ว่า ค่าสัมประสิทธิ์ของวัตถุ ถ้าค่าวัตถุมีค่า สัมประสิทธิ์น้อย ความต้านทานจะต่ำ
ถ้าค่า สัมระสิทธิ์ของวัตถุมีค่ามาก ความต้านทานก็จะมากตามครับ
ผมจะลองทดสอบ ตัวต้านทาน ที่ผมผลิตขึ้นมาใช้เอง
R ตัวนี้ มีค่าประมาณ 68-69 kโอห์ม แต่คงไม่มีใครอยาก เชื่อมต่อมะม่วงสุกเข้ากับ อุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์ใช่ไหมครับ
มันไม่สะดวก มันน่าจะนำไปบริโภคมากกว่า วิศวะกรก็เลย ใช้ วัสดุอื่นที่ต้านทานกระแส และทำงานได้ดีพอๆกับมะม่วงสุก เอามาใส่แทน ก็เลยได้ ได้ตัวต้านทานหน้าตาแบบนี้ ขนาดก็ประมาณ 68 kโอห์ม เท่ามะม่วงของผม มาใช้งาน แทน ครับ
นอกจากค่าสัมประสิทธิ์แล้ว ก็ยังมีปัจจัยอื่นๆ ทั้ง ความยาวและความกว้าง ของวัตถุ ก็ล้วนแล้วส่งผลถึง ความเร็วของอิเล็กตรอน ในการเดินทางด้วย
ผมจะยกตัวอย่างอีกหนึ่งชุดละกันนะครับ ผมให้ น้ำเป็นกระแส และ ให้ท่อน้ำ เป็นขนาดของวัตถุ
ถ้าเรามีความยาวของท่อเพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนมันก็ต้อง พยายาม มากขึ้น ใช้เวลานานขึ้น เพื่อที่จะผ่านความยาวของท่อมาให้ได้
พูดง่ายๆก็คือ วัตถุที่ยาวก็จะมีความต้านทานมากขึ้น แต่ในทางกลับ กัน ถ้าเราเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลาง ของท่อ ให้ใหญ่ขึ้น
แม้ว่าค่าสัมประสิทธิ์ ความต้านทานจะเท่าเดิม
แต่ความกว้างของท่อก็ช่วยให้ การไหลของอิเล็กตรอนไหลถึงแม้จะช้า แต่มันกว้าง มันก็เลยไหลผ่านได้มาก ครับ
พูดง่ายๆ ก็คือ ยิ่งพื้นที่ หน้าตัดของวัตถุ มีมากขึ้น มันก็ส่งผลให้ การไหลของกระแสมากขึ้น
ซึ่งจากที่ผม อธิบายมาข้างต้น ถ้าเราอยากให้มีความต้านทาน ที่สูงมาก ๆ ตามทฎษฎี แล้ว เรา ก็สามารถ สร้างความต้านทานโดยใช้วัสดุที่บางมาก ๆ เพื่อให้มี
ค่าความต้านทานสูง แต่ในความเป็นจริง จริงๆแล้ว
การออกแบบ มันจะยากมาก ทั้ง ความค่าความแม่นยำ และก็ขนาด ที่เล็กมากของมัน
-----------------------------------------------------------
เพราะฉะนั้น
ตัวต้านทาน ที่นิยมใช้ในปัจจุบัน หลักๆสามารถทำได้ 3 วิธีดังนี้
วิธีแรก ก็คือ การใช้ ลวดนิกเกิล พันในหลอดเซรามิกที่เป็นฉนวน
ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถควบคุมค่าความต้านทานทั้งหมด ได้ โดยปรับเปลี่ยนความยาวของสาย ถ้าอยากให้มีความต้านทานมาก็เพื่มจำนวนรอบเข้าไป วิธีนี้ ข้อดีก็คือ มันยังสามารถ ยังคงขนาด ตัวต้านทานที่กระทัดรัดเอาไว้ได้ ในกรณีที่มีค่าความต้านทานที่มากก็ตาม
ตัวเลือกที่สอง คือการเลือกใช้วัสดุผสม ในการปรับเปลี่ยน กำหนดปริมาณค่าสัมประสิทธิ์
และดังนั้นค่าของความต้านทาน จะอยู่ที่วัสดุที่มาผสม เป็นหลัก
และตัวเลือกที่สาม คือการใช้กระบอกเซรามิกที่หุ้มด้วยฟิล์มคาร์บอน ซึ่งถูกตัดเป็นเกลียว จนได้ค่าความต้านทานที่ต้องการ
มันจะคล้ายๆกับวิธีแรก นั้นแหละครับ แต่เปลี่ยนจาก ลวดนิกเกิล เป็น ฟิล์ม คาบอร์น
และตัวต้านทาน มีอยู่หลากหลายค่า
เช่น ค่าความต้านทาน 0โอห์ม ไปจนถึง 10โอห์ม จนไปถึง 100โอห์ม เรียงๆกันไป 1,000โอห์ม 10,000โอห์ม 100,000โอห์ม จนไปถึง 1,000,000 โอห์ม
ขอบคุณข้อมูล จากอินเทอร์เน็ต:
The Engineering Mindset