电阻器: 它是什么? 它能做什么? (以及电路应用示例)

什么是电阻器？

电阻器(也称为电阻器)定义为对电流流动提供电阻的双端无源电气元件。电阻是测量电阻器中电流流动的阻力的一种方法。电阻器的电阻越大，阻挡电流流动的屏障就越大。有许多不同类型的电阻器，如热敏电阻器。

在电气和电子电路中，电阻器的主要功能是“抵抗”电子的流动，即电流。这就是为什么它被称为“电阻器”。

电阻器是无源电气元件。这意味着它们不能向电路输送任何能量，相反，它们接收能量并以热的形式消散，只要有电流流过。

在电气和电子电路中使用不同的电阻器来限制电流或产生电压降。电阻器有许多不同的电阻值，从欧姆(Ω)的分数到数百万欧姆。

根据欧姆定律，电阻器上的电压(V)与流过电阻器的电流(I)成正比。其中电阻 R 是比例常数。

** 电阻器是做什么的？**

在电气和电子电路中，电阻器用于限制和调节电流流量、分压、调节信号电平、偏置有源元件等。

例如，许多电阻器串联在一起，用来限制通过发光二极管(LED)的电流。下面将讨论其他示例。

** 防止电压尖峰**

缓冲电路是电阻器和电容器的串联组合与晶闸管并联，用于抑制晶闸管电压的快速上升。这被称为缓冲电路，用于保护晶闸管对高。

电阻器也用来保护 LED 灯不受电压尖峰的影响。LED 灯对高电流很敏感，因此如果不使用电阻来控制通过 LED 的电流流量，它们就会受损。

通过制造电压降来提供合适的电压

电路中的每一个元件，如电灯或开关，都需要一个特定的电压。为此，电阻器被用来通过在元件之间产生电压降来提供适当的电压。

什么是电阻测量(电阻单位) ？

电阻器的 SI 单位(电阻以欧姆表示) ，表示为 Ω。单位欧姆(Ω)被命名为荣誉的伟大的德国物理学家和数学家格奥尔格西蒙欧姆。

在 SI 系统中，欧姆等于每安培1伏特。因此,

因此，电阻器也是以每安培的伏特来测量的。

电阻器的制造和指定范围很广。因此，导出的电阻单元是根据它们的值，如毫欧姆(1mΩ = 10-3Ω) ，千欧姆(1kΩ = 103Ω)和兆欧姆(1MΩ = 106Ω)等。

电阻电路符号

有两个主要的电路符号用于电阻器。电阻器最常见的符号是在北美广泛使用的之字形线。

电阻器的另一个电路符号是在欧洲和亚洲广泛使用的一个小矩形，这被称为国际电阻符号。

电阻器的电路符号如下图所示。

北美电阻器的符号

欧洲IEC 电阻器符号

** 串联和并联电阻器**

** 串联电阻公式**

下面的电路显示了一些串联的电阻器。

串联电阻器

如果两个或多个电阻器串联，则串联电阻器的等效电阻等于它们各自电阻的总和。

从数学上来说，这表示为

在串联连接中，流过每个电阻器的电流保持不变(即流过每个电阻器的电流是相同的)。

** 例子**

如下面的电路所示，3个电阻器，5Ω，10Ω 和15Ω，串联连接。求串联电阻的等效电阻。

例子

给定数据:

根据公式,

由此得到串联电阻的等效电阻为25Ω。

电阻并联公式

下面的电路显示了许多并联的电阻器。

并联电阻器

如果两个或多个电阻并联，则并联电阻的等效电阻等于各个电阻的倒数之和的倒数。

从数学上来说，这表示为

在平行连接中，通过每个电阻器的电压保持不变(即通过每个电阻器的电压是相同的)。

例子

如下面的电路所示，三个电阻为10Ω、20Ω 和30Ω 的电阻并联在一起。求并联电阻的等效电阻。

例子

给定数据:

根据平行电阻公式,

因此，我们得到了一个等效电阻的平行连接电阻等于5.455 Ω。

电阻电路(应用实例)

LED限流电阻

限流在 LED 中非常重要。如果太多的电流通过一个 LED，它会受到损坏。因此，限流电阻用于限制或减少进入 LED 的电流。

限流电阻与 LED 串联以限制通过 LED 的电流达到安全值。例如，如下图所示，限流电阻与 LED 串联。

LED – 限流电阻电路

限流电阻必要值的计算

在计算限流电阻的值时，我们需要知道 LED 的三个规格或特性值:

1. LED 正向电压(来自数据表)
2. LED 最大正向电流(来自数据表)
3. V(S) = 电源电压

正向电压是使 LED 亮起所需的电压，它通常在1.7 V 到3.4 V 之间，这取决于 LED 灯的颜色。最大正向电流是流过 LED 的连续电流，对于基本的 LED，通常是20毫安左右。

现在，我们可以用下面的公式计算出限流电阻的必要值,

例子

如下图所示，一个3.8 V 的电池电压已经被用来驱动一个 LED。LED 的正向电压和最大正向电流分别为3.1 V 和30mA。找出限流电阻的必要值。

把这个值放到方程中,

因此，我们得到了限制电流通过 LED 的必要电阻值为23.3 Ω。

拉升电阻器

上拉电阻是电子逻辑电路中用来确保信号处于已知状态的电阻。

换句话说，上拉电阻用来确保在没有输入条件的情况下，导线被拉到一个高逻辑电平。下拉电阻器的工作原理与上拉电阻器相似，只是它们将导线拉到一个逻辑低电平。

现代 IC、微控制器和数字逻辑门有许多输入和输出引脚，这些输入和输出需要正确设置。因此，上拉电阻用于确保微控制器的输入端或数字逻辑门的输入端正确偏置到已知状态。

上拉电阻与晶体管、开关、按钮等结合使用，中断后续元件与地面或 VCC 的物理连接。例如，上拉电阻电路如下图所示。

上拉电阻电路

如图所示，当开关关闭时，微控制器或门的输入电压(Vin)到达地面，当开关打开时，微控制器或门的输入电压(Vin)被拉高到输入电压(Vin)的水平。

因此，当开关打开时，上拉电阻可以偏置微控制器的输入引脚或门。如果没有上拉电阻，在微控制器或门的输入将是浮动的，也就是说，在一个高阻抗状态。

上拉电阻的典型值为4.7 kΩ，但视乎应用而定。

跨越电阻器的电压降

电阻器上的电压降只不过是电阻器上的电压值。电压降也称为红外降。

正如我们所知，电阻器是一个无源电气元件，提供电阻的电流流动。因此，根据欧姆定律，当电流通过电阻器时，它会产生电压降。

从数学上讲，电阻器上的电压降可以表示为,

红外线滴标志(电压滴)

为了确定电阻器上电压下降的标志，电流的方向非常重要。

考虑一个电阻 R 的电阻，其中电流(I)从 A 点流到 B 点，如下图所示。

因此，点 A 处于点 B 的较高电位。如果我们从 A 旅行到 B，V = I R 负，即-I R (也就是势的下降)。类似地，如果我们从 B 点到 A 点，V = IR 正，也就是 + IR (也就是势的上升)。

因此，很明显，电阻器上电压降的标志取决于通过该电阻器的电流方向。

** 电阻器颜色代码**

电阻颜色代码用于识别电阻或电阻值和百分比公差的任何电阻器。电阻器的颜色代码使用彩色波段来识别它。

如下图所示，电阻器上印有四条彩色带。其中三条并排印刷，第四条印刷稍微远离第三条印刷。

4波段电阻色码

左边的前两个波段表示有效数字，第三个波段表示十进制乘数，第四个波段表示公差。

5波段电阻色码

下表显示了有意义的数字，十进制乘法器，以及电阻器不同颜色编码的公差。

电阻器颜色编码

重点:

• 电阻值总是从左读到右。
• 如果没有公差带，找到一边的带接近一个引线，使第一个带。

示例(如何计算电阻值?)

如下图所示，碳色编码电阻器的第一个环是绿色，第二个是蓝色，第三个是红色，第四个是金色。找出电阻器的规格。

4波段电阻器

根据电阻器颜色编码表,

| 绿色 | 蓝色 | 红色 | 金色的 |
| 5 | 6 | 102 |

阻力的值介于两者之间

字符或字母编码(RKM 代码)

有时，电阻器可以是如此之小，以至于彩色编码很难应用。在这种情况下，字符或字母编码用于电阻器的规范。它也被称为 RKM 代码。

用于编码电阻器的特性是 R、 K 和 M。当两个小数之间有一个字符时，它充当小数点。例如，字符 R 表示欧姆，K 表示千欧姆，M 表示兆欧姆。让我们看看这方面的例子。

| 阻抗 | 字母代码 |
| 0.3 Ω | R3 |
| 0.47 Ω | R47 |
| 1 Ω | 1R0 |
| 1 KΩ | 1K |
| 4.7 KΩ | 4K7 |
| 22.3 MΩ | 22M3 |
| 9.7 MΩ | 9M7 |
| 2 MΩ | 2M |

例子-字母或数字代码

电阻类型

有各种类型的电阻器，每个都有自己独特的性能和特定的用例。

** 固定电阻器**

固定电阻器是应用最广泛的电阻器类型。它们广泛应用于电子电路中，以调整和调节电路中的适当条件。固定电阻的类型如下。

• 碳化合物电阻器(碳电阻器)
• 碳桩电阻器
• 碳膜电阻器
• 热敏电阻(热敏电阻)
• 绕线式电阻器
• 表面安装电阻器
• 金属膜电阻器
• 金属氧化物薄膜电阻器
• 厚膜电阻器
• 薄膜电阻器
• 箔式电阻器
• 印刷碳电阻器
• 电流表分流电阻器(电流传感电阻器)
• 栅极电阻

可变电阻器

可变电阻器由一个或多个固定电阻元件和滑块组成。它们给元件提供三个连接; 两个连接到固定电阻元件，第三个是滑块。通过移动滑块到不同的终端，我们可以改变电阻的值。

可变电阻器的类型如下。

• 可调电阻器
• 电位计
• 可变电阻器(变阻器)
• 电阻十年箱(电阻 S盒)
• 压敏电阻器(非线性电阻器)
• 光敏电阻

其他特殊种类的电阻器包括:

• 水电阻器(水变阻器，液体变阻器)
• 压载电阻器
• 酚醛模塑复合电阻器
• 金属陶瓷电阻器
• 钽电阻器

电阻器尺寸(最常用的电阻值)

电阻器的大小被组织成一套不同系列的标准电阻器值。1952年，国际电工委员会决定确定标准电阻和公差值，以增加元件之间的兼容性，便于电阻器的制造。

这些标准值称为 IEC 60063优先数字的 E 系列。这些 E 系列分为 E12，E24，E48，E96和 E192，其中12,24,48,96和192在每个十年内具有不同的值。

下面列出了最常见的电阻值。它是 E3、 E6、 E12和 E24标准电阻值。

• E3标准电阻器系列:

E3电阻器系列是电子工业中最常用的电阻值。

| 1 | 2.2 | 4.7 |

E6标准电阻器系列:

E3电阻器系列也是最常用的，它提供了广泛的常用电阻值。

| 1 | 1.5 | 2.2 |
| 3.3 | 4.7 | 6.8 |

E12标准电阻器系列:

| 1 | 1.2 | 1.5 |
| 1.8 | 2.2 | 2.7 |
| 3.3 | 3.9 | 4.7 |
| 5.6 | 6.8 | 8.2 |

E24标准电阻器系列:

| 1 | 1.1 | 1.2 |
| 1.3 | 1.5 | 1.6 |
| 1.8 | 2 | 2.2 |
| 2.4 | 2.7 | 3 |
| 3.3 | 3.6 | 3.9 |
| 4.3 | 4.7 | 5.1 |
| 5.6 | 6.2 | 6.8 |
| 7.5 | 8.2 | 9.1 |

电阻器是由什么组成的？

根据不同的应用，有各种各样的材料用于制造电阻器。

• 电阻器由碳或铜制成，使得电流很难通过电路。
• 最常见的类型和通用电阻器是碳电阻器最适合在低功耗电子电路。
• 锰铜合金和康铜合金用于制造标准线绕电阻器，因为它们具有高电阻率和低温度电阻系数。
• 锰铜箔和电线用于制造电阻器，如电流表分流器，因为锰铜几乎没有温度系数电阻。
• 镍铜锰合金用于制造标准电阻器、绕线电阻器、精密绕线电阻器等。该合金具有以下成分: 镍 = 4% ; 铜 = 84% ; 锰 = 12% 。

电阻器的常用用途(电阻器的应用)

电阻器的一些应用包括:

• 电阻器用于放大器、振荡器、数字万用表、调制器、解调器、发射机等。
• 光敏电阻用于防盗报警器、火焰探测器、摄影器材等。
• 线绕电阻器用于电流表的并联，需要高灵敏度、平衡电流控制和精确测量。

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