電阻

電阻

電阻(resistance)縮寫為R,它是導體的一種基本性質,與導體的尺寸、材料、溫度有關。歐姆定律指出電壓、電流和電阻三者之間的關係為I=U/R,亦即R=U/I。電阻的基本單位是歐姆,用希臘字母“Ω”來表示。通常“電阻”有兩重含義,一種是物理學上的“電阻”這個物理量,另一個指的是電阻這種電子元件。電阻元件的電阻值大小一般與溫度,材料,長度,還有橫截面積有關,衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度係數,其定義為溫度每升高1℃時電阻值發生變化的百分數。電阻的主要物理特徵是變電能為熱能,也可說它是一個耗能元件,電流經過它就產生內能。電阻在電路中通常起分壓、分流的作用。對信號[信息載體]來說,交流與直流信號都可以通過電阻。

基本信息

概述

阻值

電阻電阻

電阻都有一定的阻值,它代表這個電阻對電流流動阻擋力的大小。電阻的單位是歐姆,用符號“Ω”表示。歐姆是這樣定義的:當在一個電阻器的兩端加上1伏特電壓時,如果在這個電阻器中有1安培的電流通過,則這個電阻器的阻值為1歐姆。除了歐姆外,電阻的單位還有千歐(KΩ,兆歐(MΩ)等。電阻器的電氣性能指標通常有標稱阻值,誤差與額定功率等。它與其它元件一起構成一些功能電路,如RC電路等。

線性元件

電阻是一個線性元件。說它是線性元件,是因為通過實驗發現,在一定條件下,流經一個電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比——即它是符合歐姆定律:I=U/R

規定值

電阻電阻
常見的碳膜電阻或金屬膜電阻器在溫度恆定,且電壓和電流值限制在額定條件之內時,可用線性電阻器來模擬。如果電壓或電流值超過規定值,電阻器將因過熱而不遵從歐姆定律,甚至還會被燒毀。線性電阻的工作電壓與電流的關係。

種類

電阻的種類很多,通常分為碳膜電阻,金屬電阻,線繞電阻等:它又包含固定電阻與可變電阻,光敏電阻,壓敏電阻,熱敏電阻等。但不管電阻是什麼種類,它都有一個基本的表示字母“R”。

單位

電阻的基本單位:歐姆(Ω),也可直接簡稱為“歐”,為了方便的較大數值電阻的書寫,這個單位也和電流、電壓一樣常常會被簡寫,有千歐(KΩ)和兆歐(MΩ),它們之間與歐的轉換關係是:
1MΩ=1000KΩ、1KΩ=1000Ω

標法

電阻電阻
電阻的阻值標法通常有色環法,數字法。色環法在一般的的電阻上比較常見。由於手機電路中的電阻一般比較小,很少被標上阻值,即使有,一般也採用數字法,即:

101——表示100Ω的電阻; 102——表示1KΩ的電阻; 103——表示10KΩ的電阻; 104——表示100KΩ的電阻; 105——表示1MΩ的電阻; 106——表示10MΩ的電阻。

如果一個電阻上標為223,則這個電阻為22KΩ。電阻在手機機板上一般的外觀示意圖如圖5所示,其兩端為銀白色,中間大部分為黑色。

萬用表

通常來說,使用萬用表可以很容易判斷出電阻的好壞:將萬用表調節在電阻擋的合適擋位,並將萬用表的兩個表筆放在電阻的兩端,就可以從萬用表上讀出電阻的阻值。應注意的是,測試電阻時手不能接觸到表筆的金屬部分。但在實際手機維修中,很少出現電阻損壞,除少數機型的一些電阻外,也很少去關心電阻的阻值。著重注意的是電阻是否虛焊,脫焊。

作用

電阻在電路中的作用:利用著名的歐姆定律可以利用電阻控制電路中的電壓、電流。
電阻的主要物理特徵就是可以變電能為熱能,因此熱水器中的發熱元件、電燈泡、電燙斗就是利用了電阻的作用製成的。另外電阻有怕熱的特性,當導體材料溫度升高時材料的電阻率會增大(有些材料則表現為減小),因此利用電阻的這種特性可以製作溫度測量計(不知道你看見過沒,插一根“鐵絲”就能測量溫度的方法就是利用了這種電阻材料作用的)。
另外一些材料的電阻還會受到光線照射的印象,而利用這樣的材料可以製成光敏電阻,利用這點作用可以方便的設計光控電路以及光的測量和光電轉換等領域。

分類

a.按阻值特性:固定電阻、可調電阻、特種電阻(敏感電阻)。

不能調節的,我們稱之為固定電阻,而可以調節的,我們稱之為可調電阻.常見的例如收音機音量調節的,主要套用於電壓分配的,我們稱之為電位器。

b.按製造材料:碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻等。

C.按安裝方式:外掛程式電阻、貼片電阻。

電阻主要參數:阻值,精度,溫度係數(溫漂TCR),封裝大小。

電阻率

電阻電阻
物體電阻計算公式:R=ρL/S,其中,L為物體長度,S為物體的橫截面積,比例係數ρ叫做物體的電阻係數或是電阻率,它與物體的材料有關,在數值上等於單位長度、單位面積的物體在20℃時所具有的電阻值。
常見導體的電阻率
材料20℃時的電阻率(µΩ•m)
銀0.016
銅0.0172
金0.022
鋁0.029
鋅0.059
鐵0.0978
鉛0.206
汞0.958
碳25
康銅(54%銅,46%鎳)0.50
錳銅(86%銅,12%錳,2%鎳)0.43

計算公式

電阻電阻
電阻計算公式
定義式:R=U/I
定義公式:R=ρL/S
歐姆定律變形式:R=U/I
電阻串聯:R=R1+R2+R3+...+Rn
電阻並聯:1/R=1/R1+1/R2+1/R3+..+1/Rn
與電功率相關公式:R=U²/P;R=P/I²
與電能(電熱)相關公式:R=U²t/W;R=W/I²t(電熱時,W換成Q)
決定式:R=ρL/S(ρ表示電阻的電阻率,是由其本身性質決定,L表示電阻的長度,S表示電阻的橫截面積)
控制電阻大小的因素
電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關,還與導體長度、橫截面積、材料有關。衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度係數,其定義為溫度每升高1℃時電阻值發生變化的百分數。多數(金屬)的電阻隨溫度的升高而升高,一些半導體卻相反。如:玻璃,碳在溫度一定的情況下,有公式R=ρl/s其中的ρ就是電阻率,l為材料的長度,單位為m,s為面積,單位為平方米。可以看出,材料的電阻大小正比於材料的長度,而反比於其面積。
電阻物理量:1歐電壓產生一鷗電流則為1鷗電阻。另外電阻的作用除了在電路中用來控制電流電壓外還可以製成發熱元件等。

控制因素

電阻雖然定義為:1伏電壓產生一安電流則為1歐電阻;但電壓、電流並不是決定電阻的因素。
電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關,還與導體長度、橫截面積、材料有關。多數(金屬)的電阻隨溫度的升高而升高,一些半導體卻相反。如:玻璃,碳在溫度一定的情況下,有公式R=ρl/s其中的ρ就是電阻率,l為材料的長度,單位為m,s為面積,單位為平方米。可以看出,材料的電阻大小正比於材料的長度,而反比於其面積。

超導現象

各種金屬導體中,銀的導電性能是最好的,但還是有電阻存在。20世紀初,科學家發現,某些物質在很低的溫度時,如鋁在1.39K(-271.76℃)以下,鉛在7.20K(-265.95℃)以下,電阻就變成了零。這就是超導現象,用具有這種性能的材料可以做成超導材料。已經開發出一些“高溫”超導材料,它們在100K(-173℃)左右電阻就能降為零。
如果把超導現象套用於實際,會給人類帶來很大的好處。在電廠發電、運輸電力、儲存電力等方面若能採用超導材料,就可以大大降低由於電阻引起的電能消耗。如果用超導材料製造電子元件,由於沒有電阻,不必考慮散熱的問題,元件尺寸可以大大的縮小,進一步實現電子設備的微型化。

國家標準

E24(誤差±5%):1.0,1.1,1.2,1.3,1.5,1.6,1.8,2.0,2.2,2.4,2.7,3.0,3.3,3.6,3.9,4.3,4.7,5.1,5.6,6.2,6.8,7.5,8.2,9.1

E12(誤差±10%):1.0,1.2,1.5,1.8,2.2,3.0,3.9,4.7,5.6,6.8,8.2

E6(誤差±20%):1.0,1.5,2.2,3.3,4.7,6.8

標稱額定功率:

線繞電阻系列:3W,4W,8W,10W,16W,25W,40W,50W,75W,100W,150W,250W,500W

電阻電阻

非線繞電阻系列:0.05W,0.125W,0.25W,0.5W,1W,2W,5W

電阻計算公式:R=U/I=U方/P

接地電流:在大地或在接地極中流過的電流。

接地導體:指構成地的導體,該導體將設備、電氣器件、布線系統、或其他導體(通常指中性線)與接地極連線。

接地極:構成地的一種導體。

接地連線:用來構成地的連線,系由接地導體、接地極和圍繞接地極的大地(土壤)或代替大地的導電體組成。

接地網:由埋在地中的互相連線的裸導體構成的一組接地極,用以為電氣設備和金屬結構提供共同地。

接地系統:在規定區域內由所有互相連線的多個接地連線組成的系統。

接地極地電阻:接地極與電位為零的遠方接地極之間的歐姆律電阻。(註:所謂遠方是指一段距離,在此距離下,兩個接地極互阻基本為零。)
電阻電阻

接地極互阻:指以歐姆為單位表示的,一個接地極1A直流電流變數在另一接地極產生的電壓變數。

電位:指某點與被認為具有零電位的某等電位面(通常是遠方地表面)間的電位差。

接觸電壓:接地的金屬結構和地面上相隔一定距離處一點間的電位差。此距離通常等於最大的水平伸臂距離,約為1m。

跨步電壓:地面一步距離的兩點間的電位差,此距離取最大電位梯度方向上1m的長度。(註:當工作人員站立在大地或某物之上,而有電流流過該大地或該物時,此電位差可能是危險的,在故障狀態時尤其如此)

(架空線防雷保護用)接地極:指一個導體或一組導體,裝設在輸電線路下方,位於地面或地面上方,但絕大多數在地下,並與鐵塔或電桿基礎相連。

土壤電阻率:是指一個單位立方體的對立面之間的電阻,通常以Ω•m或Ω•cm為單位。

主要參數

a. 標稱阻值:標稱在電阻器上的電阻值稱為標稱值.單位: Ω, kΩ, MΩ.標稱值是根據國家制定的標準系列標註的,不是生產者任意標定的. 不是所有阻值的電阻器都存在.

b.允許誤差:電阻器的實際阻值對於標稱值的最大允許偏差範圍稱為允許誤差.誤差代碼:F 、 G 、 J、 K…

c. 額定功率:指在規定的環境溫度下,假設周圍空氣不流通,在長期連續工作而不損壞或基本不改變電阻器性能的情況下,電阻器上允許的消耗功率.常見的有1/16W 、 1/8W 、 1/4W 、 1/2W 、 1W 、 2W 、 5W 、10W

阻值誤差

電阻及其色碼電阻及其色碼
a.直標法—將電阻器的主要參數和技術性能用數字或字母直接標註在電阻體上.

eg: 5.1k Ω 5% 5.1k Ω J

b.文字元號法—將文字、數字兩者有規律組合起來表示電阻器的主要參數.

eg: 0.1Ω=Ω1=0R1, 3.3Ω=3Ω3=3R3,3K3=3.3KΩ

c.色標法—用不同顏色的色環來表示電阻器的阻值及誤差等級.普通電阻一般有4環表示,精密電阻用5環.

色標法顏色和數字的對應表為:

d.貼片電阻標註方法:前兩位表示有效數,第三位表示有效值後加零的個數.0-10歐帶小數點電阻值表示為XRX,RXX. eg : 471=470Ω 105=1M 2R2=2.2Ω

色環電阻

a.四環電阻:

因表示誤差的色環只有金色或銀色,色環中的金色或銀色環一定是第四環.

b.五環電阻:

(1)從阻值範圍判斷:因為一般電阻範圍是0-10M,如果我們讀出的阻值超過這個範圍,可能是第一環選錯了.

(2)從誤差環的顏色判斷:表示誤差的色環顏色有銀、金、紫、藍、綠、紅、棕.如里靠近電阻器端頭的色環不是誤差顏色,則可確定為第一環.

選用常識

a.正確選有電阻器的阻值和誤差:
電阻電阻

阻值選用:原則是所用電阻器的標稱阻值與所需電阻器阻值差值越小越好.

誤差選用:時間常數RC電路所需電阻器的誤差儘量小.一般可選5%以內.對退耦電路,反饋電路濾波電路負載電路對誤差要求不太高.可選10%-20%的電阻器.

b.注意電阻器的極限參數:

額定電壓:當實際電壓超過額定電壓時,即便滿足功率要求,電阻器也會被擊穿損壞.

額定功率:所選電阻器的額定功率應大於實際承受功率的兩倍以上才能保證電阻器在電路中長期工作的可靠性.

c.要首選通用型電阻器:

通用型電阻器種類較多、規格齊全、生產批量大,且阻值範圍、外觀形狀、體積大小都有挑選的余的,便於採購、維修.

d.根據電路特點選用:

高頻電路:分布參數越小越好,應選用金屬膜電阻、金屬氧化膜電阻等高頻電阻.

低頻電路:繞線電阻、碳膜電阻都適用.

功率放大電路、偏置電路、取樣電路:電路對穩定性要求比較高,應選溫度係數小的電阻器.

退耦電路、濾波電路: 對阻值變化沒有嚴格要求,任何類電阻器都適用. e.根據電路板大小選用電阻:

敏感電阻器

a.熱敏電阻:

是一種對溫度極為敏感的電阻器.分為正溫度係數和負溫度係數電阻器.選用時不僅要注意其額定功率、最大工作電壓、標稱阻值,更要注意最高工作溫度和電阻溫度係數等參數,並注意阻值變化方向.

電阻電阻

b.光敏電阻:

阻值隨著光線的強弱而發生變化的電阻器. 分為可見光光敏電阻、紅外光光敏電阻、紫外光光敏電阻.選用時先確定電路的光譜特性.

c.壓敏電阻:

是對電壓變化很敏感的非線性電阻器.當電阻器上的電壓在標稱值內時,電阻器上的阻值呈無窮大狀態,當電壓略高於標稱電壓時,其阻值很快下降,使電阻器處於導通狀態,當電壓減小到標稱電壓以下時,其阻值又開始增加.

壓敏電阻可分為無極性(對稱型)和有極性(非對稱型)壓敏電阻.選用時,壓敏電阻器的標稱電壓值應是加在壓敏電阻器兩端電壓的2-2.5倍.另需注意壓敏電阻的溫度係數.

d.濕敏電阻:

是對濕度變化非常敏感的電阻器,能在各種濕度環境中使用.它是將濕度轉換成電信號的換能器件.選用時應根據不同類型號的不同特點以及濕敏電阻器的精度、濕度係數、回響速度,濕度量程等進行選用.
注:電阻在低頻的時候表現出來的主要特性是電阻特性,但在高頻時,不僅表現出電阻特性,還表現出電抗特性的一面這在無線電方面(射頻電路中尤其重要). 見歐姆定律

實驗指南

電阻上的電流與電阻的關係
可變電阻可變電阻
一實驗目的:探究通過電阻的電流與電阻的關係。
二.實驗器材:電壓表(量程3V、15V),電流表(量程:0.6A、3A),定值電阻三個(阻值不同),開關,導線若干,電池組(2節乾電池串聯),滑動變阻器(10Ω)。
三.實驗要求:
1.提出問題:通過電阻的電流與電阻有什麼樣的關係呢?
2.猜想與假設:在電壓一定時,通過電阻的電流與電阻的關係。(填“成正比”、“成反比”)
3.設計和進行實驗
(1)檢查器材。
(2)按圖4正確連線電路。
(3)檢查電路,調節滑動變阻器使其阻值最大
(4)閉合開關,調節滑動變阻器,測量電流和電壓值並記錄。記錄。記錄。
(5)改變Rx阻值(2次),調節滑動變阻器,
保持電壓一定,測出電流值並做記錄。
4.分析與論證
(1)將測得的數據填入下表中
(2)根據表格中的數據得出實驗結論
5.整理器材。

物理分類導航

物理是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學。物理是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。
鐳射電極輻射材料學家
物理套用物理概念物理化學家各國物理學家

關於電資源的相關知識

節約用電對發展國民經濟有重要意義。電能是由一次能源(煤、石油、天然氣、水利資源等)轉換而成的二次能源。耗電量的減少可以使發電、輸變電所需要的設備容量減少,節約能源方面的投資。

基本物理概念盤點(1)

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