Kalkulator Rintangan

Dalam litar sesiri, arus mengalir melalui setiap perintang secara berurutan, dan jumlah rintangan ialah hasil tambah semua nilai individu: R_jumlah = R1 + R2 + R3. Arus yang sama mengalir melalui setiap perintang, tetapi voltan membahagi secara berkadar — perintang 100 ohm dan 200 ohm secara sesiri dengan sumber 12V akan mempunyai 4V merentasi perintang pertama dan 8V merentasi perintang kedua.

Dalam litar selari, voltan adalah sama pada semua perintang, tetapi arus dibahagikan. Dua perintang 100 ohm yang seiras secara selari menghasilkan 50 ohm — sentiasa lebih rendah daripada perintang individu yang paling kecil. Formula selari 1/R_jumlah = 1/R1 + 1/R2 boleh dipermudahkan untuk dua perintang: R_jumlah = (R1 × R2) / (R1 + R2).

Perintang mempunyai pelbagai kegunaan selain daripada sekadar mengehadkan arus.

• Pembahagi voltan menggunakan dua perintang untuk menghasilkan voltan tertentu daripada bekalan yang lebih tinggi — penting dalam litar penderia dan antara muka mikropengawal.
• Perintang tarik naik dan tarik turun (biasanya 4.7kΩ hingga 10kΩ) memastikan pin digital membaca status yang ditetapkan dengan jelas.
• Perintang penderia arus (0.01Ω hingga 1Ω) mengukur arus dengan memantau kejatuhan voltan.

Apabila memilih perintang, ambil kira:

• toleransi (1% untuk ketepatan, 5% untuk kegunaan am)
• penarafan kuasa (1/4W untuk litar isyarat, 1W+ untuk aplikasi kuasa)
• pekali suhu

Nilai siri E24 standard (10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30...) memenuhi kebanyakan keperluan dalam toleransi 5%.

Setiap perintang menukarkan tenaga elektrik kepada haba, dan melebihi penarafan kuasa akan menyebabkan kerosakan. Pelesapan kuasa adalah bersamaan dengan P = I²R = V²/R = V×I. Perintang 100 ohm yang membawa arus 100mA melesapkan kuasa P = 0.1² × 100 = 1 watt — melebihi penarafan perintang standard 1/4W sebanyak 4 kali ganda.

Sentiasa kurangkan penarafan (derate) sebanyak 50% untuk kebolehpercayaan: gunakan perintang 2W untuk pelesapan 1W. Di ruang terkurung tanpa aliran udara, kurangkan lagi penarafan tersebut.

Untuk aplikasi kuasa tinggi, pertimbangkan:

• perintang lilitan dawai (sehingga 300W)
• perintang simen
• perintang kuasa dipasang pada sink haba

Perintang pelekap permukaan (pakej 0402, 0603, 0805) mengendalikan 1/16W hingga 1/4W — semak helaian data (datasheet) dengan teliti kerana pengendalian kuasa bergantung pada kawasan pad dan taburan kuprum PCB.

Untuk mengira jumlah rintangan, tambahkan nilai secara terus untuk litar sesiri dan gunakan peraturan salingan untuk litar selari.

Dalam sesiri, R_jumlah = R1 + R2 + ... + Rn, jadi 100 Ω + 220 Ω + 470 Ω = 790 Ω.

Dalam selari, 1/R_jumlah = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn; untuk tiga nilai yang sama, 1/R_jumlah = 0.01 + 0.004545 + 0.002128 = 0.016673, memberikan R_jumlah = 59.98 Ω, sentiasa di bawah perintang yang terkecil.

Bagi tepat dua perintang secara selari, jalan pintas hasil darab bahagi hasil tambah R_jumlah = (R1 × R2)/(R1 + R2) adalah yang paling pantas. HyperPhysics dari Universiti Negeri Georgia dan Khan Academy kedua-duanya membentangkan dua peraturan ini sebagai asas analisis litar arus ulang-alik/terus (DC).

Unit SI bagi rintangan elektrik ialah ohm, dengan simbol Ω, yang diertikan sebagai satu volt per ampere (1 Ω = 1 V/A). Menurut NIST dan brosur SI BIPM, ohm ialah unit terbitan koheren yang boleh dinyatakan dalam unit asas sebagai kg·m²·s⁻³·A⁻². Unit ini dinamakan sempena Georg Ohm, yang hukumnya R = V/I menghubungkan rintangan, voltan, dan arus.

Gandaan biasa ialah kilohm (kΩ = 1,000 Ω) dan megohm (MΩ = 1,000,000 Ω), manakala nilai yang kecil menggunakan milliohm (mΩ). Salingan bagi rintangan ialah kekonduksian, diukur dalam siemens (S), di mana 1 S = 1/Ω. Definisi ini diselenggara di peringkat antarabangsa melalui IEC dan BIPM.

Untuk membaca kod warna perintang, pegang jalur toleransi (emas atau perak) di sebelah kanan, kemudian baca dari kiri ke kanan.

Pada perintang 4-jalur, dua jalur pertama adalah digit penting, yang ketiga ialah pengganda (kuasa sepuluh), dan yang keempat ialah toleransi. Pada perintang 5-jalur, tiga jalur pertama adalah digit, yang keempat ialah pengganda, dan yang kelima ialah toleransi.

Warna digit mengikut piawaian IEC 60062:

• Hitam=0
• Perang=1
• Merah=2
• Jingga=3
• Kuning=4
• Hijau=5
• Biru=6
• Ungu=7
• Kelabu=8
• Putih=9

Contoh: Perang-Hitam-Merah-Emas = 1, 0, ×100 = 1,000 Ω ±5%. Piawaian IEC mengawal tanda-tanda ini di seluruh dunia.

Hukum Ohm menyatakan bahawa rintangan adalah sama dengan voltan dibahagikan dengan arus: R = V/I. Jika sesuatu komponen mengalami kejatuhan 12 V sambil menarik arus 0.5 A, maka R = 12/0.5 = 24 Ω. Hubungan yang sama boleh disusun semula kepada V = IR dan I = V/R, jadi kalkulator hukum ohm yang khusus membolehkan anda menyelesaikan mana-mana satu kuantiti apabila dua kuantiti yang lain diketahui.

Encyclopaedia Britannica menyatakan bahawa Hukum Ohm terpakai untuk bahan ohmik (linear) seperti konduktor logam pada suhu malar, tetapi tidak untuk peranti bukan ohmik seperti diod. HyperPhysics menggambarkan hukum ini sebagai asas kepada analisis litar, yang menggabungkan rintangan dalam ohm, voltan dalam volt, dan arus dalam ampere.

Awas terhadap ralat kerap ini semasa pengiraan jam kerja:

• Kesilapan paling biasa ialah lupa mengambil salingan pada akhir pengiraan selari: 1/R1 + 1/R2 memberikan 1/R_total, bukannya R_total itu sendiri, jadi anda mesti menterbalikkan jumlah tersebut.
• Satu lagi ralat kerap ialah mencampurkan unit — sentiasa tukar kiloohm dan megaohm kepada ohm sebelum menggabungkan nilai.
• Menggunakan jalan pintas hasil darab bahagi hasil tambah untuk tiga atau perintang lain juga gagal; ia hanya berfungsi untuk tepat dua.
• Membaca jalur warna dari hujung yang salah menterbalikkan digit, dan mengabaikan toleransi membawa kepada jawapan yang terlalu tepat.
• Akhir sekali, menganggap hasil selari lebih besar daripada perintang terkecil menandakan kesilapan aritmetik, kerana rintangan selari sentiasa nilai terkecil atau lebih rendah.

Selesaikan rangkaian tercampur dengan mengurangkannya secara berperingkat, meruntuhkan kumpulan siri atau selari yang paling ringkas dahulu sehingga satu rintangan setara kekal.

Sebagai contoh, gabungkan dua perintang 200 Ω selari kepada 100 Ω menggunakan R = R/n untuk nilai yang sama, kemudian tambah perintang siri 50 Ω untuk jumlah 150 Ω.

Bekerja dari cabang paling dalam dalam rangkaian ke luar ke arah sumber, melakar semula litar ringkas selepas setiap langkah untuk mengelakkan ralat. HyperPhysics dan Khan Academy mengesyorkan kaedah pengurangan ini kerana ia menukar mana-mana tangga perintang kepada nilai tunggal sambil mengekalkan hukum voltan dan arus Kirchhoff untuk analisis cawangan kemudian.

Bagi kebanyakan konduktor logam, rintangan meningkat apabila suhu meningkat kerana getaran terma menyerakkan pembawa cas. Hubungannya ialah R = R₀[1 + α(T − T₀)], di mana α ialah pekali rintangan suhu dan R₀ ialah rintangan pada suhu rujukan T₀.

Tembaga mempunyai α ≈ 0.00393 setiap °C, jadi elemen tembaga 100 Ω hampir 60 °C melebihi rujukan meningkat kepada kira-kira 123.6 Ω. Semikonduktor bertindak sebaliknya, dengan rintangan jatuh apabila suhu meningkat.

NIST mengekalkan data rujukan mengenai kerintangan bahan, dan Encyclopaedia Britannica menerangkan bagaimana pekali ini menyokong termistor dan pengesan suhu rintangan (RTD) yang digunakan untuk penderiaan suhu yang tepat.

Rintangan ialah sifat objek tertentu, manakala kerintangan ialah sifat intrinsik bahan itu sendiri. Kedua-duanya bersambung melalui R = ρL/A, di mana ρ adalah kerintangan dalam ohm-meter (Ω·m), L ialah panjang dalam meter, dan A ialah luas keratan rentas dalam meter persegi.

Konduktor yang lebih panjang atau lebih nipis mempunyai rintangan yang lebih tinggi, manakala konduktor yang lebih pendek atau lebih tebal mempunyai rintangan yang lebih rendah. Kerintangan tembaga adalah kira-kira 1.68 × 10⁻⁸ Ω·m, menjadikannya konduktor pilihan. NIST dan HyperPhysics menyenaraikan nilai kerintangan standard, dan formula ini menerangkan sebab juruelektrik mensaiz tolok wayar untuk mengehadkan kejatuhan voltan dalam larian kabel yang panjang.