Weerstand

Weerstand

Dit artikel beschrijft het begrip elektrische Weerstand in de Electronica.

Inleiding weerstand en geleiding

De term elektrische weerstand (R, Ohm, Ohm wordt met de code Ω aangegeven) is een eigenschap van materialen die aangeeft hoe moeilijk een elektrische stroom (I, Ampère) door dat materiaal vloeit. Dus hoe hoger de weerstand van een materiaal, hoe moeilijker de stroom er door heen gaat. Door metalen vloeit de stroom makkelijk (dit noemt men geleiders), door kunststoffen vloeit de stroom heel moeilijk (dit noemt men isolatoren). Elk soort materiaal heeft zijn eigen weerstand. De soortelijke weerstand van een materiaal is de verhouding tussen de elektrische spanning (U, Volt) op het materiaal en de elektrische stroom die dan gaat lopen. Voor alle duidelijkheid: elke geleider heeft toch nog wel een beetje weerstand! En elke isolator laat wel een beetje stroom door. Verder is er een keur van materialen die daar tussenin zitten. Ook is het belangrijk te beseffen dat alles dat stroom gebruikt, een weerstand heeft. Denk hierbij aan motoren, lampjes, schakelingen enzovoorts. (zie ook: Elektrische grootheden)

Component

Bij de fabricage van weerstanden voor gebruik als component in schakelingen, wordt een klein stukje materiaal, bijv. koolstof met een bepaalde weerstand genomen. Hieraan worden twee draadjes gezet. Vervolgens wordt het weerstandje voorzien van een laagje verf en een code die aangeeft wat de waarde is. Er bestaan grote en kleine constructies. Want doordat er stroom door de weerstand vloeit, wordt hij heet en verbrandt als hij te heet wordt. Door grote weerstanden kan dus meer stroom vloeien dan door kleine weerstandjes. Weerstanden zijn kant en klaar te koop, men hoeft dus niet zelf aan de slag om een weerstand te maken.

Soorten weerstanden onder meer:

• koolstofweerstanden (meest gebruikte)
• draadgewonden weerstanden
• gecementeerde weerstanden

Schematische weergave

In de elektronica worden weerstanden meestal schematisch weergegeven als een rechthoekje.

Toepassing

Weerstanden worden gebruikt om stromen te begrenzen. Als men bijvoorbeeld een elektriciteitsdraad tussen de uitgangen van een trein transformator aan zou sluiten, zal er een grote stroom gaan vloeien van de ene pool naar de andere, want de draad heeft weinig weerstand. De stroom is te groot voor de trafo en die zal de kortsluitbeveiliging inschakelen (dit betekent meestal dat de trafo zichzelf automatisch uitschakelt). Knipt men de draad door en plaatst men er een weerstandje tussen, dan wordt de stroom begrensd, de trafo blijft zijn werk doen, want de stroom komt niet boven de waarde die de trafo kan leveren. Dit is een simpel voorbeeld, maar zinvolle toepassingen zijn bijv. de beperking van de stroom door een LED of lampje.

Berekeningen

Als men weerstanden wil toepassen, is het nodig om te berekenen welke waarde de weerstand heeft die men moet kopen. Hiervoor zijn twee formules belangrijk.

De eerste en bekendste formule is wel de wet van Ohm: R = U / I

De formule betekent: stel je hebt een trafo van 16 Volt. Je wilt dat er 0,1 Ampère door de weerstand gaat lopen. Dan is de berekening van de weerstand: 16 / 0,1 = 160 Ohm. Voor meer uitleg over de wet van Ohm,zie:..wet van ohm.

De tweede formule die men moet gebruiken, is de vermogensberekening. Hoe groter een weerstand van constructie is, hoe meer stroom er door kan. Maar grote weerstanden zijn duur en passen niet altijd in een modeltrein. We willen dus zo klein mogelijke weerstandjes gebruiken.

P = I * I * R

De formule betekent: stel je hebt een stroom van 0,1 A. Dan is het vermogen van de weerstand 0,1 * 0,1 * 160 = 1,6 Watt.

We hebben nu dus de weerstand berekend die we moeten gaan kopen: 160 Ohm en 1,6 Watt.

Serie en parallel

Schakelt men twee dezelfde weerstanden achter elkaar (serieschakeling genoemd) dan verdubbelt de totale weerstand. Dus twee weerstanden van 160 Ohm in serie hebben een totale weerstand van 320 Ohm. Bij serieschakeling mag men de waarden van de weerstanden optellen om de totale waarde te bepalen: Rtot = R1 + R2 + …

Schakelt men twee dezelfde weerstanden naast elkaar (parallelschakeling genoemd) dan halveert de totale weerstand. Dus twee weerstanden van 160 Ohm parallel hebben een totale weerstand van 80 Ohm. Bij parallelschakeling mag men de waarden van de weerstanden omgekeerd optellen om de totale waarde te bepalen: Rtot = 1/( 1/R1 + 1/R2 + … )

zie ook serie en parallel

De Praktijk

Stel dat we een stroom nodig hebben van 0,01 A van een trafo van 8 V. De weerstand moet dan een waarde hebben van 8 / 0,01 = 800 Ohm. Het vermogen is 0,01 * 0,01 * 8 = 0,0008 W. Ga je hiermee naar de winkel, dan blijken deze waarden niet te koop. We kiezen in dit geval voor waarden die in de buurt liggen: 820 Ohm en het kleinste vermogen dat goed verkrijgbaar is (1/8 Watt). Als het heel belangrijk is dat we precies 800 Ohm hebben, dan zetten we twee weerstanden in serie: 120 en 680 Ohm is samen 800.

De fabrikanten maken alleen weerstanden van bepaalde waarden. Dit noemt men reeksen. De meest gebruikte reeks is E12. Door kleurringen op de weerstand aan te brengen, geeft men de weerstandswaarde aan. Waarden van 1000 Ohm en meer worden aangegeven in 1000 tallen, dus een weerstand van 1200 Ohm geeft men aan als 1,2 K; dit betekent 1,2 kilo Ohm (kilo is duizend). Soms komt een Mega Ohm voor; mega is 1 miljoen.

Ook zijn er gestandaardiseerde vermogens. Het meest gebruikte vermogen is 1/8 Watt, maar ook 1/4 en 1 Watt wordt in de modelbouw vaak toegepast.

Tot slot een opmerking over de nauwkeurigheid. Een gekochte weerstand van 100 Ohm kan een tolerantie hebben van 10%, dus de waarde ligt ergens tussen de 90 en 110 Ohm. Dit is normaal. Er zijn ook weerstanden verkrijgbaar die een tolerantie van bijv. 5%,1% of zelfs minder hebben. de tolerantie kan je zien aan de buitenste ring van de weerstand

Externe verwijzingen (links)

• Internet:Algemene informatie over weestanden
• Internet:E-reeks weerstandswaarden
• Internet:Weerstands kleur calculator

Revisiegeschiedenis (vóór transfer)

"oude" revisiegeschiedenis
Datum	Auteur	Aanpassing
-	den_hoeve	Pagina aangemaakt
13 Maart 2012	Treinsmurf	Pagina overgezet naar Wiki2

---