这10个问题让你一次性看懂电阻 | 超强科普

1、什么是电阻？
与电流、电压一样，电阻是电路的基本参数。电阻在电路中是用得最多的一种元器件。
顾名思义，电阻是阻碍电流动的一种元器件，与电流是“死对头”。当我们在导体上施加电压时，电荷会以特定方向流过导体，电荷流动过程中会产生电荷碰撞，从而导致能量损耗，限制了通过的电流量。就像反对运动的机械摩擦一样，电阻反对电荷（电流）的运动。


电路中的电流与管道中的水流类似，如果管道足够长，水流会变得足够慢，就是因为有阻力的存在。电阻同理，在导体中，如果我们增加导体的长度，则电荷碰撞的次数会增加，电荷的运动会进一步减少。

2、电阻的工作原理是什么？
在物理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻通常不同，电阻是导体本身的一种特性。
电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生热能。
导体的电阻值大小一般与温度、材料、长度和横截面积有关。如在同样条件下，导体越长，电阻越大；横截面积越大，电阻越小。


3、不同材料导体的电阻有什么区别？
绝缘体：绝缘体是一种对电流具有很高电阻的材料。由于其高电阻，它不允许电流通过，属于电的不良导体。用于覆盖电缆的塑料材料是一种绝缘体，可防止电击。
电导体：电导体是对电流流动阻力非常低的材料。金属是电的优良导体，例如银、铜和金等，它们被拉伸成电线以传输电流。
半导体：电阻率介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。它们的电阻在不同情况下会发生变化，它可能像导体或绝缘体一样工作。半导体材料如硅和锗用于构造二极管、晶体管、IC等。
超导体：超导体是一种电阻为零的导体。当导体过冷超过其临界温度时，其电阻会突然降至零。它是一种没有功率损耗的理想导体。



4、电阻在电路中的作用是什么？
阻力并不一定是坏事。
电阻的主要作用是限流与降压（串联分压，并联分流），另外，电阻还与帮助我们走路、开车等的摩擦力一样，可以将电能转化为热量，为我们提供各种便利。
限流
电阻器在电路中限制电流的经过，电阻值越大电流越小。
降压
电流经过电阻器时必然会产生电压降，电阻值越大，电压降越大。
分压
基于电阻的降压作用，电阻器还能够用作分压器。
产生热量
电阻可将电能转化为热量，比如加热器中的线圈利用其电阻产生热量，用于烹饪和加热房间；还有白炽灯泡有一个小钨丝线圈，也是由于电阻而点亮。

5、电阻有哪些分类？


从结构上分有固定电阻和可变电阻。
固定电阻的基本参数是阻值和公差。公差是指由于温度和光照变化而引起的变化。
可变电阻包括可变电阻器和物理量电阻传感器。可变电阻器包括可调电位器和滑动变阻器。物理量电阻传感器包括热敏传感器，光敏传感器，压敏传感器和磁敏传感器。


从制造材料上分，包括碳电阻，碳膜电阻，金属膜电阻，厚薄膜电阻，箔电阻，绕线电阻。
碳电阻是比较老的结构。精度较低，通常用于产生高能脉冲的地方。
绕线电阻是最老的一种结构。阻值精确，通常用于高功率应用。小阻值仍旧很可靠。
现在，使用较多的是金属和金属氧化物电阻器。阻值和公差较稳定，温度系数也比较好。

6、电阻都有哪些参数？怎么理解？
电阻器的主要参数有电阻值和额定功率。
①电阻值
电阻值简称阻值，根本单位是欧姆，简称欧(Ω)。常用单位还有千欧(KΩ)和兆欧(MΩ)。它们之间的换算关系是1MΩ＝1000kΩ，1kΩ=1000Ω。电阻器上阻值的标示办法有3种，即直标法、色标法和数标法。
在电子制造中，选用4环或5环电阻均可。在选频同路、偏置电路等电路中，应尽量选用误差小的电阻，必要时可用欧姆表检测选择。
②额定功率
额定功率是电阻器的另一主要参数，常用电阻器的功率有1/8W、1/4W、）/2W、1W、2W、5W等。
运用中应选用额定功率等于或大于电路请求的电阻器。电路图中不作标示的表示该电阻器工作中耗费功率很小，可不用思索。
③电阻的精度
电阻的精度一般有1%和5%，精密的要0.1%等。0.1%的价格大约是1%的十倍，1%的价格大约是5%的1.3倍。
④电阻的耐压值
电阻两端能够施加的电压，一个是由额度功率决定，要保证功率不超过额度功率，另外就是电阻的耐压值了。虽然电阻体的功率不超过额度功率，但是过高的电压会导致电阻不稳定、电阻引脚间爬电等故障，在使用时需根据使用的电压选择合理的电阻。部分封装的耐压值包括：0603=50V，0805=100V，1206至2512=200V，1/4W插件=250V。而且，在长时间的应用中，电阻上的电压应该比额度耐压值小20%以上，不然时间一长就容易出问题了。
⑤电阻的温度系数
电阻温度系数是描述电阻随温度变化的参数。这个主要由电阻的材料决定的，一般厚膜片式电阻0603以上的封装都可以做到100ppm/℃，意思就是该电阻环境温度变化25摄氏度时，电阻值有可能变化了0.25%。
在要求更高的精密仪表，会使用金属膜电阻，他们的温漂做到10至20ppm是容易的，当然也就贵点。总之，在仪表类的精密应用中，温度系数绝对是很重要的一个参数，电阻不精准可以在校准时调整参数，而电阻随外界温度的变化是控制不了的。


7、常用的电阻计算公式都有哪些？
定义式：R＝U／I。（U表示电压，I表示电流）。
定义公式：R＝ρL／S。（ρ表示电阻的电阻率，是由其本身性质决定，L表示电阻的长度，S表示电阻的横截面积）。
电阻串联：R＝R1＋R2＋R3＋...＋Rn。（R1...Rn表示n个电阻，电阻值是由其本身性质决定）。
电阻并联：1／R＝1／R1＋1／R2＋1／R3＋..＋1／Rn。（R1...Rn表示n个电阻，电阻值是由其本身性质决定）。
与电功率相关公式：R＝U²／P；R＝P／I²。（U表示电压，I表示电流，P表示电功率）。
与电能（电热）相关公式：R＝U²t／W；R＝W／I²t。（U表示电压，I表示电流，t表示时间，W表示电热）。

8、电阻的失效模式与失效机理都有哪些？
失效模式：各种失效的现象及其表现的形式。
失效机理：是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。
电阻器的主要失效模式与失效机理为：
1)开路：主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落，基体断裂，引线帽与电阻体脱落。
2)阻值漂移超规范：电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂层不良。
3)引线断裂：电阻体焊接工艺缺陷，焊点污染，引线机械应力损伤。
4)短路：银的迁移，电晕放电。

9、如何测量电阻？如何检测电阻的好坏？
可用万用表来测量电阻阻值，以及判定电阻的好坏。
将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。若测量结果与电阻器上的标示值相差很大，则说明该电阻器已损坏。（模拟万用表测量前需校0，数字万用表不用）
另外，电阻受多种因素影响。因此，在测量电阻时必须考虑以下因素：
电路中的组件：如果该组件位于电路内部，则其电阻可能会受到任何其他并联组件的影响。
通过电路供电：如果有电源供应给电路或任何带电的电容器，它会影响读数，因为欧姆表是根据流过仪表的电流工作的。
电路中的二极管：如果电路中有二极管，如果探头相互交换，电路的电阻会发生变化。这是因为二极管不允许一个方向的电流。
手指接触导线：如果手指接触导线，会因身体漏电流而影响读数。测量电阻时不要触摸引线的尖端。
温度：当电流通过它们时，大多数元件的温度会升高。最好不要在热的时候测量电阻，因为温度会影响电阻。

10、什么是零欧姆电阻？有什么作用？
电路设计中常见到0欧的电阻，大家往往会很迷惑：既然是0欧的电阻，那就是导线，为何要装上它呢？（事实上，零欧姆电阻的阻值并非“0Ω”，只是非常小，几乎为0。）
原因很多。
首先，零欧姆电阻可用于模拟地和数字地单点接地。电路板上的所有地都需要接到一起，但如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰。而利用零欧姆电阻短接所有地，可解决此问题。


其次，零欧姆电阻可用于PCB设计代替电线和跳线。
比如在PCB量产中使用零欧姆电阻可降低成本。在PCB生产过程中，我们会使用自动插装机对二极管、电容、电感、电阻等元器件进行取放，以降低生产成本，这里就可用零欧姆电阻代替电线和跳线。但如果没有零欧姆电阻，我们将不得不开启另一台自动电线放置机，或者不得不手动放置电线，导致生产成本高昂、生产时间变长。
再比如，零欧姆电阻可有效降低PCB设计被抄袭的风险。有些人会使用逆向工程策略复制别人的PCB设计，在这种情况下，零欧姆电阻是最好的替代电线，它会混淆和防止PCB被抄袭。设计人员和制造商会将0-Ω电阻放置在没有标记阻值的位置或使用不同的电阻颜色代码。
最后，零欧姆电阻还有熔丝、布线时跨线、调试/测试用、作为温度补偿器件等作用。

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