电阻(resistance,[ rɪˈzɪstəns ]),顾名思义,是阻止电流通过的,还消耗热能,那电路里为啥还要有很多的电阻呢?
1 电阻
电阻是阻止电流通过能力的量度。电是导线中的电子流,与导线中的金属离子发生碰撞,这碰撞使得原子震动加剧,导致金属发热。任何导线和元件都有一定的电阻,因此电器设备总是要以热能的形式浪费一些能量。
图1 电阻概念的形象化
2 电阻器
电阻器(resistor,简称电阻)是电子线路中最常用的元件(如图2所示),其目的是获得电路中指定的电压和电流值,比如限流(current limiting)。
图2 电子线路中的电阻器
如图3所示,为了不使发光二极管因电流过大而烧坏,需串联限流电阻(戳本文视频看演示1:55处)。
图3 电阻器起限制电流的作用
电阻器的符号如图4所示。锯齿形符号为美国标准,矩形符号为国际标准。
图4 电阻器符号
电阻器的阻值标记方法采用色环。将不同颜色的色环涂在电阻器上来表示电阻的标称值(value)及允许误差(tolerance),如图5所示。各种颜色所对应的数值(color code)如表1所示。
图5 四色环电阻标记法
表1 电阻色码表
第3条色环表示倍乘数(multiplier),其意思是标称值后加的零的个数,如图5中棕色对应×10。又如图6所示的电阻值为1000Ω。
图6 四色环电阻读数
☞戳视频看什么是电阻器。
▲ 视频:什么是电阻器
3 电阻的测量
电阻的单位是欧姆,写作Ω(希腊字母),读作“哦密嘎”。用万用表的电阻挡测量,如图7所示。数字万用表测量电阻的步骤如下:
(1)关掉电路电源;
(2)选择电阻挡;
(3)将黑表笔插入COM插孔,红表笔插入电阻(Ω)插孔;
(4)将表笔头跨接到被测元件或电路的两端;
(5)察看读数,并注意单位是欧姆(Ω)、千欧(kΩ)、还是兆欧(MΩ)。
图7 万用表测量电阻
4 电阻耗能
电阻耗能(dissipation)是怎么一回事呢?如果电流增加,电阻将发热,如果温度超过临界值,电阻就损坏了。电阻的功率额定值(wattage rating)是电阻长时间消耗的功率值。如图8所示为不同功率的电阻。
图8 不同功率与体积大小的电阻
根据式1计算功率值:
式1
例如,820Ω电阻两端的电压是12V,电阻的耗能就是
这种情况下,可选用1/4W的电阻。
5 电阻的大小与什么有关?
电阻大小与电阻率、导线长度、导线横截面积、温度有关,公式如式2:
式2
R:电阻
ρ:电阻率,是物质的固有属性,只与温度有关
L:导线长度
S:导线横截面积
在电路当中,电子元件如三极管、二极管、集成电路、稳压管等等,它们的功能不一样,所需要的电流、电压以及信号的强弱也不一样,这时候通过很多电阻,变成适合的电流、电压以及信号,在电路板上各司其职。就像电视机,我们家里输入的是交流220V,通过变压、桥整、滤波等电路,到最后发出图像、声音以及遥控,里面的电压都是不一样的,这些大都是电阻的作用。
(文/汤彩萍)
1. 计算并测量你家电水壶的电阻,并加以比较。
2. 测量变压器绕组和接触器线圈的电阻,并加以比较分析。
如果图3中电池电压为9V,则220Ω电阻的耗能是多少W?选图8中哪种规格的电阻?把答案写在留言区吧!