הצגת המקור של הדף "נגד"

{{עריכה|נושא=מחשוב|כל הערך=כן}}
{{פירוש נוסף|נוכחי=[[רכיב אלקטרוני]]|ראו=[[נגד (פירושונים)]]}}
[[קובץ:2013-01-15 23-16-34-elec-15f.jpg|ממוזער|250px|סוגים שונים של נגדים במעגל חשמלי. הפסים הצבעוניים הם קוד לערכים שונים של התנגדות חשמלית.]]
[[קובץ:Resistors-Old USSR Resistor-1W-1100ohm.JPG|ממוזער|250px|גודל של נגד המיועד לשימוש במעגל חשמלי, ביחס ליד אנושית.]]
'''נַגָּד''' (ב[[אנגלית]]: '''Resistor''') הוא [[רכיב אלקטרוני]] [[פסיביות (הנדסה)|סביל]] (פסיבי) בעל שני קצוות הנקראים הדקים. כחלק מ[[מעגל חשמלי]], הנגד מייצר [[התנגדות חשמלית]] ל[[זרם חשמלי|זרם החשמלי]] הזורם בו.

במעגלים חשמליים נגדים משמשים למגוון רב של שימושים כמו: הפחתת זרם, התאמת רמות אותות, חלוקת מתחים, קביעת [[ממתח]]ים ([[מתח חשמלי|מתח]] או זרם קבוע במעגל), וסיומת של קווי ממסר. נגדים המתוכננים לעמוד בהספק גבוה, המסוגלים להתמודד עם החום שנוצר כתוצאה מהמרת ה[[הספק חשמלי|הספק החשמלי]], יכולים לשמש כחלק ממערכות שליטה ב[[מנועים חשמליים]], במערכות הפצת חשמל או כעומסי בדיקה לגנרטורים. נגדים קבועים הם בעלי התנגדות שמשתנה רק מעט עם הטמפרטורה, הזמן או מתח העבודה. נגדים משתנים יכולים לשמש לשליטה ובקרה על אלמנטים במעגל (כמו בקרת עוצמת קול או עמעם תאורה), או כחיישני חום, אור, לחות, כוח או פעילות כימית.

אפשר לראות ב[[התנגדות חשמלית]] את המקבילה החשמלית ל[[חיכוך]] המכני – היות שהיא יוצרת הפסד [[אנרגיה]] שאינו ניתן למיחזור (מעין כוח לא משמר). את ההתנגדות החשמלית מודדים ביחידות [[אוהם]] (Ω), ונהוג לסמנה באות R מלשון Resistance.

[[קובץ:OvenElectric.JPG|ממוזער|250px|תנור חשמלי הוא שימוש יישומי להמרת האנרגיה החשמלית לחום באמצעות נגד.]]

==מעבר זרם חשמלי בנגד==
[[קובץ:Ohm's Law with Voltage source.svg|ממוזער|250px|[[חוק אוהם]] בנגד: האות V מסמנת מתח חשמלי בין קצות הנגד, I מסמנת את הזרם חשמלי העובר בו ו־R מסמנת את התנגדות הנגד.]]
כאשר עובר זרם חשמלי בנגד, נוצר על פניו מפל מתח, על פי [[חוק אוהם]].

:<math>I = {V \over R}</math>

כאשר:
* I מסמן זרם חשמלי בין שתי נקודות בגוף.
* V מסמן מתח חשמלי בין שתי נקודות בגוף.
* R מסמן את התנגדות הגוף העשוי מחומר אוהמי.

במקרה זה המתח פרופורציוני לזרם <math>\ V = I R </math> כאשר ההתנגדות היא [[פרמטר|קבוע]] הפרופורציה.

מנוסחה זו ניתן לראות כי אם ידועות רמת ההתנגדות של הנגד ועוצמת הזרם במעגל החשמלי, יהיה ניתן לחשב את המתח שעל הנגד.

=== נגדים אידיאליים ===
נגדים אידיאלים הם רכיבים חשמליים תאורטיים אשר מצייתים באופן מוחלט ל[[חוק אוהם]], כלומר ההתנגדות החשמלית שלהם קבועה ללא כל תלות בתנאים חיצוניים.
בטווח טמפרטורות, מתחים וזרמים מסוימים, ניתן לקרב את ההתנגדות של נגד להתנגדות של נגד אידיאלי.
בפישוט של [[מעגל חשמלי|מעגליים חשמליים]], ניתן לייצג צרכני חשמל כנגדים אידיאליים בעלי התנגדות חשמלית שקולה (אקוויוולנטית). דוגמאות ל"נגדים" כאלה: קומקום חשמלי או תנור.

==נגדים במעגל חשמלי==
[[קובץ:Resistors.svg|ממוזער|250px|שתי דרכים מקובלות לסימון של נגדים במעגל חשמלי: קו מזוגזג או מלבן ריק.]]
[[קובץ:Ohm's law pic2.svg|ממוזער|250px|הסמל של נגד במעגל חשמלי, כאשר האות R מציינת את ההתנגדות, I מציינת את הזרם החשמלי שעובר בנגד והחץ מסמן את כיוון הזרם, הזורם מנקודה 1 ל-2.]]

ב[[תרשים|תרשימי]] [[מעגל חשמלי|מעגלים חשמליים]], הנגד מסומל על ידי [[מלבן]] ריק או קו [[זיגזג|מזוגזג]].

===מדידת הזרם והמתח על הנגד===
[[קובץ:Voltmeter Ammeter.jpg|ממוזער|מדידת הזרם והמתח על הנגד. מד הזרם, האמפרמטר, (המסומן באות A) מחובר בטור ואילו מד המתח, הוולטמטר, (המסומן באות V), מחובר במקביל.]]
ניתן [[מדידה|למדוד]] את עוצמת הזרם והמתח על נגד במעגל חשמלי. לצורך כך נעשה שימוש בשני [[מכשיר מדידה|מכשירי מדידה]] שונים, בהתאמה: [[אמפרמטר]] ו[[וולטמטר|ולטמטר]].

=== חיבור נגדים במעגל חשמלי ===
[[קובץ:2 résistances en parallèle puis 1 en série.svg|ממוזער|250px|חיבור טורי ומקבילי של נגדים: נגד 1 ו־2 מחוברים באופן מקבילי ונגדים 1 ו-2 ביחד מחוברים באופן טורי לנגד 3. לחיבור משולב דרושים לפחות שלושה נגדים.]]
ישנן דרכים רבות לחבר נגדים. כאשר יש יותר מנגד אחד במעגל, תפקוד הנגדים מושפע מאופן החיבור ביניהם. על כן, גם אופן החישוב של ההתנגדות הכוללת של הנגדים במעגל חשמלי מושפע מסוג החיבור ביניהם.

החיבור בין נגדים יכול להיות טורי, מקבילי או משולב (עבור שלושה נגדים ויותר). בהתאם לכך, בתהליך ניתוח המעגל החשמלי ניתן לרוב לפשט את החיבור לשילוב של [[חיבור בטור ובמקביל|חיבור בטור וחיבור במקביל]].

==== חיבור טורי ====
שני רכיבים מחוברים בטור אם:

# הם מחוברים (על ידי מוליך) בנקודה ([[צומת חשמלי]]) אחת בלבד.
# לנקודה (צומת חשמלי) הזאת לא מחובר רכיב נוסף.

[[קובץ:Resistors in series.svg|נגדים אידיאליים מחוברים בטור.|250px|טקסט=נגדים אידיאליים מחוברים בטור|ממוזער]]

מ[[חוק הזרמים של קירכהוף]] נובע שהזרם I קבוע לאורך כל ה"טור". ניתן להבין זאת בצורה אינטואיטיבית כך: מכיוון שבחיבור טורי הזרם לא יכול לזרום מחוץ ל"טור" (אנו מניחים שהמעגל נמצא בתוך מבודד אידיאלי), כל המטענים המרכיבים את הזרם חייבים לזרום דרך כל הנגדים ב"טור". ניתן לדמות זאת לצינורות מבודדים שבהם יש זרם של מים, מכיוון שהמים לא דולפים דרך הצינור כל טיפה של מים הזורמת דרך חלק אחד של הצינור חייבת לזרום בסופו של דבר (אם הזרם קבוע) דרך כל הצינור.

ניתן לפשט את טור הנגדים האידיאליים הזה ולהתייחס לכל הטור כאל נגד אחד (נקרא לו <math>R_{total}</math>). נניח שיש לנו ''n'' נגדים מחוברים בטור. ידוע לנו שהזרם בכל אחד מהם שווה למספר קבוע <math>I</math> (ראינו זאת בפסקה הקודמת). נסמן את ההתנגדות של הנגד ה"ראשון" ב־<math>R_1</math> של הנגד "השני" ב־<math>R_2</math> וכך הלאה.
נניח שהמתח בין קצות הטור ידוע לנו (נקרא לו <math>V</math>). נסמן את המתח על הנגד ה"ראשון" ב־<math>V_1</math> המתח על הנגד ה"שני" ב־<math>V_2</math> וכן הלאה.

מחוק אוהם נובע:

<math>I=\frac{V_1}{R_1}=\frac{V_2}{R_2}=...=\frac{V_n}{R_n}</math>

מ[[חוק שימור האנרגיה]] (או מ[[חוק המתחים של קירכהוף]]) אנחנו יודעים ש: V1+V2+...Vn=V או במילים פשוטות סכום המתחים על כל הנגדים בטור שווה למתח בין שני קצוות הטור.
אם קיים נגד שקול אז הוא חייב לקיים את חוק אוהם, כלומר:

<math>R_{total}=\frac{V}{I}</math>

קיבלנו:
<math>R_{total}=\frac{V_1+V_2+...+V_n}{I}=\frac{V_1}{I}+\frac{V_2}{I}+...+\frac{Vn}{I}=R_1+R_2+...+R_n</math>

כלומר הנגד השקול לטור של נגדים אידיאליים. הוא נגד אידיאלי שההתנגדות שלו שווה לסכום ההתנגדויות בטור. ובנוסחה:

<math>R_{total}=\sum R_i</math>

==== חיבור מקבילי ====
[[קובץ:Resistors in parallel.svg|250px|נגדים אידיאליים מחוברים במקביל.|טקסט=מעגל חשמלי של נגדים אידיאליים מחוברים במקביל.|ממוזער]]

במעגל מקבילי מתקיים: <math>\frac{1}{R_{total}}=\sum\frac{1}{R_i}</math>

מכאן נובע שההתנגדות השקולה קטנה ככל שמוסיפים נגדים במקביל.

# לפי חוק שימור כמות המטען, הזרם הנכנס לצומת מסוים שווה לסכום הזרמים היוצאים מאותו צומת.
# המתח על כל אחד מהרכיבים שווה.

== נגדים אמיתיים ==
[[קובץ:Retro USSR resistors.JPG|ממוזער|250px|מארז של נגדים]]
[[קובץ:Resistors on tape.jpg|ממוזער|250px|נגדים המחוברים בסרט. הסרט מוסר במהלך ההרכבה והמוליכים המתכתיים שבקצוות הנגד מכופפים ונחתכים כדי להתאים למקום בלוח החשמלי שלו הם יועדו.]]
נגדים מוגבלים מבחינת כושר הדיוק שלהם, הנמדד באחוזים, וכן מבחינת [[הספק חשמלי|ההספק המרבי]] שהם יכולים לשאת, דהיינו כמות החום שהם יכולים "לספוג" לפני שישרפו או יצאו מתחום הליניאריות שלהם, בו מתקיים חוק אוהם. הנגדים הנפוצים ביותר כשירים לעמוד בהספקים של עד 1/4 וואט, ודיוקם, לרוב, 20% (כלומר, התנגדותם עשויה לחרוג בכ־20% מההתנגדות המסומנת עליהם). חוסר הדיוק הוא תוצאה של תהליך הייצור ההמוני והזול של הנגדים, ומשום כך נגדים מדויקים יותר נוטים להיות גם יקרים יותר.

=== נגדים "להלחמה בחורים" (through-hole) ===
נגדים מופיעים לרוב בשתי תצורות: נגדים שהתנגדותם קבועה [[נגד משתנה|ונגדים משתנים]], הנקראים גם פוטנציומטרים, טרימרים או נגדים ריאוסטטיים.

לנגדים שהתנגדותם קבועה צורה [[גליל (גאומטריה)|גלילית]], לעיתים עם היצרות מסוימת במרכז. הנגדים עשויים לרוב מ[[חומר קרמי]] שמקצותיו יוצאים שני מוליכים מתכתיים. הנגדים המשתנים נראים כיחידה בת שלוש רגליים ובראשה בורג קטן, הוא בורר ההתנגדות. ההתנגדות בין שתי הרגליים הקיצוניות היא התנגדותו המרבית של הנגד המשתנה, בעוד שההתנגדות בין הרגל האמצעית לכל אחת מן הקיצוניות משתנה בהתאם לסיבוב הבורג. ההתנגדות בין הרגל האמצעית לבין הקיצונית האחת, ועוד ההתנגדות בין האמצעית לקיצונית השנייה תהיה שווה להתנגדות המרבית של הנגד.

=== סימון על נגדים קבועים ===
[[קובץ:3 Resistors.jpg|ממוזער|250px|שלושה נגדים עם סימונים שונים]]
בתהליך הייצור מקובל לסמן על נגדים את ערך ההתנגדות של הנגד ואת אחוז הדיוק שלו על ידי פסי צבע. סימון זה מכונה גם "קוד נגדים". במעגלים פשוטים אחוז הדיוק הוא לרוב 20%, אך במערכות שבהן הדיוק חשוב ישולבו נגדים עם אחוז דיוק הקטן מ־1% של סטייה מערך ההתנגדות המצוין על הנגד. שני פסי הצבע הראשונים מסמנים את שתי הספרות הראשונות של מידת ההתנגדות. הצבע השלישי מסמן את מספר האפסים שיש להוסיף לשתי הספרות הראשונות והצבע הרביעי את אחוז הדיוק. סדרת הצבעים מתחילה מהמרווח הקטן יותר של תחילת הנגד. ישנם גם נגדים בעלי חמישה פסים, בהם שלושת הפסים הראשונים מסמנים את הספרות הראשונות, ואף נגדים בעלי שישה פסים בעלי פס חום סגולי (temperature coefficient), מידע החיוני במערכות מדויקות מסוימות מכיוון שההתנגדות של נגדים איננה יציבה, אלא משתנה עם הטמפרטורה. סדר הצבעים נקבע על פי [[ספקטרום]] הקשת בענן כדי שטעות בזיהוי צבע (למשל כתוצאה מ[[עיוורון צבעים]]) תגרור שגיאה מינימלית בחישוב ערך ההתנגדות.

[[קובץ:Metal_film_resistor.jpg|ממוזער|250px]]
[[קובץ:Resistor cropped.jpg|ממוזער|250px|נגד של 100K אוהם ± 10%]]

{| align=center border=1
|-
! צבע !! מספר !! מכפיל !! דיוק
|- style="background:black; color:white"
| שחור || 0 || 1 ||
|- style="background:#654321; color:white"
| חום || 1 || 10 || ±1%
|- style="background:#e02410; color:black"
| אדום || 2 || 100 || ±2%
|- bgcolor = "#FF7F00"
| כתום || 3 || 1K ||
|- bgcolor = "#FFFF00"
| צהוב || 4 || 10K ||
|- bgcolor = "#228b22"
| ירוק || 5 || 100K || ±0.5%
|- style="background:#0000CD; color:white"
| כחול || 6 || 1M || ±0.25%
|- style="background:#9400D3; color:white"
| סגול || 7 || 10M || ±0.1%
|- style="background:#808080; color:white"
| אפור || 8 || 100M ||
|- bgcolor = "#FFFFFF"
| לבן || 9 || 1G ||
|- bgcolor = "#D4AF37"
| זהב || || 0.1|| ±5%
|- bgcolor = "#C0C0C0"
| כסף || || 0.01 || ±10%
|-
| ללא צבע || || || ±20%
|}

=== נגדים להשמה משטחית ([[SMT]]) ===
[[קובץ:Zero ohm resistors cropped.jpg|ממוזער|250px|נגדים להשמה משטחית בערכים של 27 אוהם ו־0 אוהם ([[קצר]])]]
נגדים קבועים כאלה מופיעים בצורת [[מלבן]] נמוך, כאשר הממדים השכיחים ביותר קרובים למידת 2 × 1 מ"מ. מידות אמיתיות של נגדים אלה נקבעות בעשרות "מילים" ("מיל" הוא אלפית ה[[אינץ']], כ־0.025 של [[מילימטר|מ"מ]]). מידות תקניות:
* 0805 – 80 × 50 מיל
* 0603 – 63 × 31 מיל
* 0402 – 40 × 20 מיל
* 0201 – 24 × 12 מיל
* 01005 – 16 × 08 מיל

בחלק מנגדים אלה הסימון מופיע בהדפסת 3 או 4 ספרות על גבי הנגד. אריזת הנגדים מתבצעת בדרך כלל בגלילים, כאשר כל גליל מכיל 5,000 נגדים. הגלילים משמשים להרכבה במכונות הרכבה אוטומטיות. רכיבים אלה הם הרכיבים האלקטרוניים הזולים ביותר ומחיר גליל כזה יכול להגיע לכ־20 ש"ח.

== ראו גם ==
* [[נגד משתנה|פוטנציומטר]] – רכיב שהתנגדותו ניתנת לשינוי באופן ידני
* [[תרמיסטור]] – רכיב שהתנגדותו משתנה כתלות בטמפרטורה
* [[נגד רגיש לאור|פוטורזיסטור]] – רכיב שהתנגדותו משתנה כתלות בעוצמת האור
* [[ממריסטור]] – רכיב שהתנגדותו משתנה כתלות בזרם החשמלי
* [[ואריסטור]] – רכיב שהתנגדותו משתנה כתלות במתח החשמלי
* [[מגנטורזיסטור]] – רכיב שהתנגדותו משתנה כתלות בשדה המגנטי

==קישורים חיצוניים==
{{מיזמים|ויקימילון=נגד}}
* [http://www.dannyg.com/examples/res2/resistor.htm מחשבון לבדיקת ערך הנגד]
* {{בריטניקה}}

{{חשמל}}

{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:רכיבים חשמליים]]
[[קטגוריה:מכשירי חשמל: רכיבים]]