電阻器

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电阻器
电阻器

電阻器,泛指所有用以產生電阻電子電機配件。電阻器的運作跟隨歐姆定律,其電阻值定義為其電壓電流相除所得的商數

目录

[编辑] 主要用途

電阻器的主要用途包括:

  • 控制某一部份電路的電壓和電流比例
    如果該段電路的電壓是固定的,電阻器能製造固定電流;
    如該段電路的電流是固定的,則電阻器能製造固定的電壓。
  • 分配電路不同部份的電壓比例。
  • 限制流經某一段電路的電流。
  • 釋放熱能發熱線便是根據電阻器的這個特性而產生出來的。

[编辑] 理想電阻器

電阻器的電路標誌(美國)
Image:Potentiometer symbol.png
Image:Resistor symbol.png Image:Variable resistor symbol.png
定值電阻 可變電阻
(又稱變阻器)

在一個理想的電阻器裏,電阻值不會隨電壓或電流而改變,亦不會因電流的突然變動而改變。真實的電阻器無法達到這一點。現今的內部設計使電阻器在極端的電壓或電流(以至其他環境因素,例如溫度)下能表現相對小的電阻值變化。


[编辑] 現實電阻器的限制

每一個電阻器均有其承受的電壓或電流的上限(主要取決於電阻器的體積)。如果電壓或電流超出了這個範圍,首先電阻器的電阻值會改變(在一些電阻器中可以有劇烈的變動),繼而令電阻器因過熱等情況而損毀。大部份電阻器會標示額定的電功率,另外一些則會提供額定的電流或電壓。

另外,現實的電阻器本身除電阻外,亦擁有微量的電感電容,使其表現與理想的電阻器有所差異。

電阻器的電路標誌(歐洲,IEC)
Image:Potentiometer symbol Europe.svg
Image:Resistor symbol Europe.svg Image:Variable resistor symbol Europe.svg
定值電阻 可變電阻
(又稱變阻器)


有關電阻器原料所造成的限制,請參閱定值電阻

[编辑] 電阻器的種類

根據構造,電阻可分為以下幾類:

  • 定值電阻:以帶電阻物質或線圈構成、且不會因任何環境或人為因素而變量的電阻。現時常見的定值電阻有顏色條紋用以識別電阻值、誤差等資料。定值電阻兩端多帶有連接線,以方便裝嵌;部份在集成電路中的定值電阻屬鑲嵌形式。
  • 可變電阻:泛指所有可以手動改變電阻值的電阻器。根據使用的場合,可變電阻有電壓分配器變阻器等別稱。常見的可變電阻有個連接端。不同的連接配置可使該種電阻以可變電阻、分壓計,或定值電阻的方式運作。
  • 光敏電阻:跟隨光線的強弱而改變電阻值。
  • 熱敏電阻:跟隨溫度的高低而改變電阻值。
  • 壓敏陶瓷:一種跟隨電壓的高低而改變電阻值的配件。
  • 一種以半導體製成的電阻器擁有負數溫度係數,能紓緩電子線路中的溫度影響。
  • 超導體以外的所有导电体均帶有一定電阻。


[编辑] 電阻器的色環標示

電阻器上通常印有四個色環(亦有五色環的精密電阻),各代表不同的電阻值,下圖為電阻值與色環對照表。

  顏色1十位2個位3倍數4誤差值    黑00×1   棕 11×101±1% (F)   紅   22×102±2% (G)   橙33×103   黃44×104    綠 55×105±0.5% (D)   藍  66×106±0.25% (C)   紫77×107±0.1% (B)   灰  88×108±0.05% (A)   白 99×109    金    ×0.1           ±5% (J)    銀  ×0.01          ±10% (K)   透明              ±20% (M)
顏色 1
十位
2
個位
3
倍數
4
誤差值
0 0 ×1
1 1 ×101 ±1% (F)
2 2 ×102 ±2% (G)
3 3 ×103
4 4 ×104  
5 5 ×105 ±0.5% (D)
6 6 ×106 ±0.25% (C)
7 7 ×107 ±0.1% (B)
8 8 ×108 ±0.05% (A)
9 9 ×109  
    ×0.1 ±5% (J)
    ×0.01 ±10% (K)
透明       ±20% (M)
  顏色1百位2十位3個位4倍數5誤差值    黑000×1   棕 111×101±1% (F)   紅   222×102±2% (G)   橙333×103   黃444×104    綠 555×105±0.5% (D)   藍  666×106±0.25% (C)   紫777×107±0.1% (B)   灰  888×108±0.05% (A)   白 999×109    金     ×0.1           ±5% (J)    銀   ×0.01          ±10% (K)   透明               ±20% (M)
顏色 1
百位
2
十位
3
個位
4
倍數
5
誤差值
0 0 0 ×1
1 1 1 ×101 ±1% (F)
2 2 2 ×102 ±2% (G)
3 3 3 ×103
4 4 4 ×104  
5 5 5 ×105 ±0.5% (D)
6 6 6 ×106 ±0.25% (C)
7 7 7 ×107 ±0.1% (B)
8 8 8 ×108 ±0.05% (A)
9 9 9 ×109  
      ×0.1 ±5% (J)
      ×0.01 ±10% (K)
透明         ±20% (M)


例如有一四色環電阻器色環是 排列而成,它的電阻值和誤差為

68×103±5%
= 68 × 1000 (Ω) ・±5%
= 68000Ω ±5% = 68kΩ±5%
  • 精密電阻會常採五個色環來表示,第一至第三個色環為阻值的頭三數值,第四環為倍數,第五環為誤差值。

[编辑] 與電阻器相關的計算

[编辑] 電阻器的能量消耗

電阻器消耗能量的功率是電阻器兩端的電壓和流經的電流乘積

P = I \cdot U = I^2 R = \frac{U^2}{R}

上式中, P 為功率(以計算), I 為電流(以安培計算), U 為電壓(以伏特計算), R 為電阻(以歐姆計算)。後兩條等式是第一條等式演化而成。


至於電阻器在一段時間消耗的總能量則可以如下的積分式表示:

W = \int_{t_1}^{t_2} v(t) i(t)\, dt

其中,t1 是起始時間,t2 是終結時間, W 是總消耗能量。


如平均功率超出電阻器的額定功率,電阻器的電阻會偏離原有的值,繼而電阻器會因過熱而燒毀。

[编辑] 串聯和並聯

註:以下圖中的定值電阻圖標純為方便解說之用,不代表實際情況下該處所設必為定值電阻。

有關更多的資料,可參閱串聯並聯


以下是一列串聯起來的電阻器:

Image:Resistorsseries.png

電路兩端的總電阻值為各電阻器的電阻之,即

R = R_1 + R_2 + ... + R_n \,


以下是一組並聯的電阻器:

Image:Resistorsparallel.png

由於所有電阻的電壓相同,根據歐姆定律,它們的電流與電阻屬反比,故

 \frac{1}{R_\mathrm{eq}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \cdots +  \frac{1}{R_n}

並聯電路的電阻關係可以雙豎線 "\|" 表示(有如平面幾何中的平行關係),故兩個並聯的電阻的總電阻可以此等式表示:

 R_\mathrm{eq} = R_1 \| R_2 = {R_1 R_2 \over R_1 + R_2}


串聯和並聯僅為電路網絡的其中兩個模式。較複雜的電路網絡難以使用簡單的串聯、並聯的方式表示。

例如一個呈正立方體狀的網絡,要量度兩個頂點之間的電阻,需要使用矩陣;但如立方體的每一條均設有相同的電阻器,則任何頂點之間的電阻均為單一電阻器的六分之五。

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