נגד

		ערך זה זקוק לעריכה: ייתכן שהערך סובל מפגמים טכניים כגון מיעוט קישורים פנימיים, סגנון טעון שיפור או צורך בהגהה, או שיש לעצב אותו.
		אתם מוזמנים לסייע ולתקן את הבעיות, אך אנא אל תורידו את ההודעה כל עוד לא תוקן הדף. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה.	עריכה

ערך זה עוסק ברכיב במעגל חשמלי. אם התכוונתם למשמעות אחרת, ראו נגד (פירושונים).

נגד הוא רכיב חשמלי שתכונתו העיקרית היא התנגדות חשמלית. כאשר עובר זרם חשמלי בנגד, נוצר על פניו מפל מתח, על פי חוק אוהם.

התנגדות חשמלית נמדדת ביחידות אוהם (Ω), ונהוג לסמנה באות R.

בנגד ישנה המרה של אנרגיה חשמלית לחום (אנרגיה תרמית). אפשר לראות בהתנגדות חשמלית את המקבילה החשמלית לחיכוך המכני - היות שהיא יוצרת הפסד אנרגיה שאינו ניתן למיחזור (מעין כוח לא משמר).

נגדים להשמה משטחית בערכים של 27 אוהם ו-0 אוהם (קצר)

נגדים אידאליים

נגדים אידאלים הינם רכיבים חשמליים תאורטיים אשר מצייתים באופן מוחלט לחוק אוהם. כלומר ההתנגדות החשמלית שלהם קבועה ללא כל תלות בתנאים חיצוניים. בקירוב (בטווח טמפרטורות, מתחים וזרמים מסוימים) ניתן לקרב את ההתנגדות של נגד להתנגדות של נגד אידאלי. בפישוט של מעגליים חשמליים, ניתן לייצג צרכני חשמל כנגדים אידאליים בעלי התנגדות חשמלית שקולה (אקוויולנטית). דוגמאות ל"נגדים" כאלה: קומקום חשמלי, תנור.

חיבור נגדים אידאליים

ישנן אינספור דרכים לחבר נגדים, אם כי בתהליך הניתוח של המעגל החשמלי ניתן לרוב לפשט את החיבור לשילוב של חיבור במקביל או חיבור בטור.

חיבור טורי

שני רכיבים מחוברים בטור אם:

1. הם מחוברים (על ידי מוליך) בנקודה (צומת חשמלי) אחת בלבד.
2. לנקודה (צומת חשמלי) הזאת לא מחובר רכיב נוסף.

מחוק 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 אידאלי). כל המטענים המרכיבים את הזרם חייבים לזרום דרך כל הנגדים ב"טור". ניתן לדמות זאת לצינרות 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 האידאליים הזה ולהתייחס לכל הטור כאל נגד אחד (נקרא לו $R_{total}$). נניח שיש לנו $\ n\in \mathbb{N}$ (מספר טבעי [מספר שלם חיובי]) של נגדים המחוברים בטור. ידוע לנו שהזרם בכל אחד מהם שווה למספר קבוע $I$ (ראינו זאת בפיסקה הקודמת). נסמן את ההתנגדות של הנגד ה"ראשון" ב-$R_1$ של הנגד "השני" ב-$R_2$ וכך הלאה. נניח שהמתח בין קצות הטור ידוע לנו (נקרא לו $V$). נסמן את המתח על הנגד ה"ראשון" ב-$V_1$ המתח על הנגד ה"שני" ב-$V_2$ וכן הלאה...

מחוק אוהם נובע:

$I=\frac{V_1}{R_1}=\frac{V_2}{R_2}=...=\frac{V_n}{R_n}$

מחוק שימור האנרגיה (או מחוק 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:

$R_{total}=\frac{V}{I}$

קיבלנו: $R_{total}=\frac{V_1+V_2+...+V_n}{I}=\frac{V_1}{I}+\frac{V_2}{I}+...+\frac{Vn}{I}=R_1+R_2+...+R_n$

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

$R_{total}=\sum R_i$

חיבור מקבילי

במעגל מקבילי מתקיים: $\frac{1}{R_{total}}=\sum\frac{1}{R_i}$

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

מגבלות טכניות של נגדים

נגדים מוגבלים מבחינת כושר הדיוק שלהם, הנמדד באחוזים, וכן מבחינת ההספק המרבי שהם יכולים לשאת, דהיינו כמות החום שהם יכולים "לספוג" לפני שישרפו או יצאו מתחום הלינאריות שלהם, בו מתקיים חוק אוהם. הנגדים הנפוצים ביותר כשירים לעמוד בהספקים של עד 4/1 וואט, ודיוקם, לרוב, 20% (כלומר, התנגדותם עשויה לחרוג בכ-20% מההתנגדות המסומנת עליהם). חוסר הדיוק הוא תוצא של תהליך הייצור ההמוני והזול של הנגדים, ומשום כך נגדים מדויקים יותר נוטים להיות גם יקרים יותר.

נגדים אמיתיים

נגדים "להלחמה בחורים" (through-hole)

נגדים מופיעים לרוב בשתי תצורות: נגדים שהתנגדותם קבועה ונגדים משתנים, הנקראים גם פוטנציומטרים, טרימרים או נגדים ריאוסטטיים.

לנגדים שהתנגדותם קבועה צורה גלילית, לעתים עם היצרות מסוימת במרכז. הנגדים עשויים לרוב מחומר 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

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, כך שטעות בזיהוי צבע (למשל כתוצאה מעיוורון צבעים) תגרור שגיאה מינימלית בחישוב ערך ההתנגדות.

נגד של 75 אוהם

נגד של 100K אוהם

צבע	מספר	מכפיל	דיוק
שחור	0	1
חום	1	10	±1%
אדום	2	100	±2%
כתום	3	1K
צהוב	4	10K
ירוק	5	100K	±0.5%
כחול	6	1M	±0.25%
סגול	7	10M	±0.1%
אפור	8	100M
לבן	9	1G
זהב		0.1	±5%
כסף		0.01	±10%
ללא צבע			±20%

נגדים להשמה משטחית (SMT)

נגדים קבועים כאלה מופיעים בצורת מלבן נמוך, כאשר הממדים השכיחים ביותר קרובים למידת 1X2מ"מ. מידות אמיתיות של נגדים אלה נקבעות בעשרות "מילים" ("מיל" הוא אלפית האינץ', כ - 0.025 של מ"מ). מידות תקניות:

• 0805 - 80X50 מיל
• 0603 - 63X31 מיל
• 0402 - 40X20 מיל
• 0201 - 24X12 מיל
• 0101 - 16X08 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 הינם הרכיבים האלקטרוניים הזולים ביותר ומחיר גליל כזה יכול להגיע לכ-20 ש"ח.

קישורים חיצוניים

מחשבון לבדיקת ערך הנגד