Oporniki - ich budowa i zastosowanie

Każdy z nas używa suszarki, żelazka lub słucha radia. Nie zdajemy sobie jednak sprawy, że oprócz silniczka, baterii i tym podobnych, wszystkim znanych części są jeszcze inne, bez których używanie elektrycznych urządzeń, nawet tych najprostszych, stało by się bardzo trudne, lub wręcz niemożliwe. Do takich części układu elektrycznego, znajdującego się w każdym domowym odbiorniku prądu elektrycznego zaliczamy na przykład oporniki. Jest bardzo wiele przykładów urządzeń, które regulują natężenie prądu elektrycznego, (stosunek ładunku do czasu, w którym ten ładunek przepłynął przez przekrój poprzeczny przewodnika) przepływającego przez urządzenia elektryczne.

Na przykład:
- Włącznik szybkiego przewijania w magnetofonie powoduje szybsze przewijanie się kasety.
- Termostat w żelazku kontroluje jego temperaturę (podobnie jak na przykład w kuchenkach elektrycznych).
- Regulator głośności w radioodbiorniku, lub wieży hi- fi pozwala ściszyć lub podgłośnić dźwięki.
- Szybkość obrotów "wiatraczka" w suszarce do włosów można regulować na przykład na trzech poziomach.
- Można regulować szybkość obrotów łopatek w mikserze.
- Regulator jasności oświetlenia pozwala nam kontrolować jasność żarówek lamp w pokoju.

Przyczyną wszystkich tych zmian jest zmiana oporu elektrycznego (wielkość charakteryzująca przewodnik, której miarą - w przypadku prądu stałego - jest stosunek napięcia elektrycznego U między końcami przewodnika do natężenia I płynącego przezeń prądu elektrycznego: R=U/I)

W obwodzie elektrycznym. Od oporu obwodu zależy ilość przepływających przez niego elektronów. Im jest on mniejszy tym strumień elektronów jest większy. Metal taki jak na przykład miedź ma niski opór elektryczny, jest dobrym przewodnikiem, czyli podczas przepływu prądu traci małą część energii. Dlatego też większość kabli elektrycznych jest wykonanych z tego materiału. Srebro jest jeszcze lepszym przewodnikiem niż miedź, ale jest zbyt drogie, dlatego wykorzystuje się je w bardzo małych ilościach, na przykład na złączach elektrycznych. Inne metale, jak chrom czy nikiel, które nie są tak dobrymi przewodnikami stawiają większy opór przepływowi prądu (tak naprawdę to tracą więcej energii, niż dobre przewodniki). Druty wykonane ze stopów takich metali są ogólnie nazywane drutami oporowymi. Opór przewodnika maleje wraz z jego grubością, a rośnie wraz z długością (ilustracja 1). Mierzy się go w omach.

Materiały, które wykazują duży opór elektryczny są specjalnie wykorzystywane w urządzeniach elektrycznych i elektronicznych do regulacji przepływającego prądu w postaci tak zwanych oporników. Opornik jest to bierny element obwodu elektrycznego, którego główną właściwością fizyczną jest opór elektryczny (rezystencja).

Wśród oporników wyróżniamy na przykład oporniki regulowane, których opór można regulować, przez zwiększenie lub zmniejszenie długości drutu oporowego (im drut dłuższy, tym opór jest większy). Oporniki regulowane pozwalają nam zmieniać natężenie prądu przez przekręcenie pokrętła lub suwaka. Takie oporniki, w których można zmieniać wartość oporu nazywamy potencjometrami. W niektórych urządzeniach o niskiej mocy zamiast zwojnicy drutu oporowego potencjometr posiada ścieżkę węglową. Wewnątrz opornika regulowanego znajduje się zwojnica z drutu oporowego. Przy obracaniu pokrętła regulującego, suwak przesuwa się wzdłuż zwojnicy, regulując jej długość. Wartość oporu w obwodzie zależy od długości drutu oporowego, ta zaś od położenia suwaka na zwojnicy. Ilustracja 2 przedstawia budowę opornika regulowanego.

Nowoczesne obwody elektryczne zawierają rezystory, czyli małe elementy, które są przeznaczone do regulowania natężenia prądu w każdej części obwodu elektrycznego. Są one najczęściej wykonane z węgla z dodatkiem innych materiałów. Z końców opornika wychodzą dwa przewody, pozwalające podłączyć rezystor do obwodu elektrycznego. Takie oporniki mają ustaloną, stałą wartość rezystencji. Waha się ona od mniej niż jednego om do milionów omów.

Na obudowie oporników wartość oporu jest identyfikowana poprzez kolorowe kreski, według określonego kodu. Te o wysokiej mocy mają uchwyty mocujące do metalowej płytki urządzenia. Zabezpiecza to przed nadmiernym przegrzaniem i zniszczeniem opornika.