電阻器

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五色环电阻器

電阻器(Resistor),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

主要用途 [编辑]

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。
  • 通过电阻器自身的一些特性,釆集环境信息。比如根据阻值随温度变化特性,来釆集环境温度。

理想電阻器 [编辑]

電阻器的電路標誌(美國)
Potentiometer symbol.png
Resistor symbol.png Variable resistor symbol.png
定值電阻 可變電阻
(上方那種又稱電位器)

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。


現實電阻器的限制 [编辑]

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
Potentiometer symbol Europe.svg
Resistor symbol Europe.svg Variable resistor symbol Europe.svg
定值電阻 可變電阻
(上方那種又稱電位器)

電阻器的種類 [编辑]

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電位器等別稱。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。
  • 壓敏電阻:又稱變阻器,一種跟隨電壓的高低而改變電阻值的配件,通常由壓敏陶瓷製成。
  • 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。

電阻器的色環標示 [编辑]

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。

RC4 colour.PNG
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  
    ×10-1 ±5% (J)
    ×10-2 ±10% (K)
透明       ±20% (M)
RC5 colour.PNG
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  
      ×10-1 ±5% (J)
      ×10-2 ±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。

電阻色環色碼識別:

1. 首先,從電阻的底端,找出代表公差精度的色環,金色的代表5%,銀色的代表10%。

2. 再從電阻的另一端,找出第一條、第二條色環,讀取其相對應的數位,以右邊圖爲例,前兩條色環都爲紅色,故其對應數位爲紅2,紅2,然後,再讀取第三條倍數色環,黑1,所以,我們得到的阻值是22Ω。

3. 如果第三條倍數色環爲金色,則將小數點往左移一位。

4. 如果第三條倍數色環爲銀色,則將小數點往左移兩位。

與電阻器相關的計算 [编辑]

電阻器的能量消耗 [编辑]

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 V = I^2\cdot R = \frac{V^2}{R}

上式中, P 為功率(以計算), I 為電流(以安培計算), V 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,t_1 是起始時間,t_2 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。

串聯和並聯 [编辑]

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:

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:

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。

參見 [编辑]