电阻和电阻器的原理及应用

1）电阻

实验证明，金属导体能够导电，但自由电子在导体中作定向移动时，导体对电流形成具有一定的阻碍作用。我们把导体对电流的阻碍作用称为电阻，用符号R表示。

在电路图中，电阻的电气图形符号是，国际单位是欧［姆］（Ω）。电阻的常用单位还有千欧（kΩ）和兆欧（MΩ），它们之间的换算关系为

1kΩ=103Ω

1MΩ=103kΩ=106Ω

1欧［姆］的物理意义为：若加在某导体两端的电压为1V，产生的电流为1A，则该导体的电阻则为1Ω。

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接触电阻

电阻的主要物理特征是变电能为热能，它在使用的过程中要发热，因此电阻是耗能元件。如电灯泡、电饭煲等用电器通电后要发热，这就是因为有电阻。

我们在连接导线与导线、导线与接线柱、插头与插座等时，一定要注意接触良好，尽量减小接触电阻，如图1.10所示。若接触电阻较大，就会留下“后遗症”——发热。在使用时连接处发热，容易引起电火灾事故。

任何物质都有电阻，当有电流流过时，克服电阻的阻碍作用需要消耗一定的能量。

图1.10　导线连接时要尽量减小接触电阻

2）电阻器

电阻器在日常生活中一般直接称为电阻。

（1）电阻器的种类

电阻器按照其工作特性及在电路中的作用，可分为普通电阻器和特殊电阻器。普通电阻器又分固定电阻器和可变电阻器两大类。

阻值固定不变的电阻器称为固定电阻器，主要有碳膜电阻器、金属膜电阻器、氧化膜电阻器、水泥电阻器和线绕电阻器等。

阻值在一定范围内连续可调的电阻器称为可变电阻器或电位器，如图1.11所示。

图1.11　可变电阻器和电位器

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电阻器是电路中应用最多的元件之一。除了常用电阻器以外，还有许多有特殊用途的电阻器，如热敏电阻、光敏电阻、可熔电阻等，见表1.2。

表1.2　特殊用途的电阻器

贴片电阻（图1.12）具有体积小、质量轻、安装密度高、抗震性强、抗干扰能力强、高频特性好等优点，目前广泛应用于各类电子产品中。

图1.12　贴片电阻

（2）电阻器的主要参数

电阻器的主要参数有标称阻值、允许偏差、额定功率等，如表1.3所示。

表1.3　电阻器的主要参数

（3）电阻器的功率

对于线性电阻器来说，无论电压和电流参考方向是否有关联，都满足以下关系：

上式表明，无论何时，电阻器都只能从电路中吸收电能，所以电阻器是耗能元件。

3）色环电阻器的识别

在电阻器封装（即电阻表面）上涂上一定颜色的色环，以表示该电阻器标称阻值的大小和误差。这样的电阻器即为色环电阻器。色环中，每一种颜色代表一个有效数字，如表1.4所示。

表1.4　色环电阻器中各色环的含义

常用的色环电阻器有四色环电阻器和五色环电阻器，其色环含义如图1.13所示。

图1.13　色环电阻器中色环的含义

四色环电阻器的第四环用来表示精度（误差），一般为金色、银色和无色，而不会是其他颜色（这一点在五色环中不适用）。这样，我们就可以知道哪一环该是第一环了。

五色环电阻器的精度较高，常见精度为±1%。

记忆口诀

棕1红2橙是3，4黄5绿6是蓝；

7紫8灰9雪白，黑是圆圈大鸡蛋。(www.xing528.com)

金5银10表误差（%），读准色环就计算。

例1.2　某四色环电阻器的第一环为红色、第二环为紫色、第三环为棕色、第四环为金色，求该电阻的参数。

解：第一环为红色，代表2；第二环为紫色，代表7；第三环为棕色，代表1；第四环为金色，代表±5%；那么这个电阻器的阻值为27×101Ω=270Ω，阻值的误差范围为±5%。

例1.3　某五色环电阻器的第一环为红色、第二环为红色、第三环为黑色、第四环为黑色、第五环为棕色，求该电阻的参数。

解：第一环为红色，代表2；第二环为红色，代表2；第三环为黑色，代表0；第四环为黑色，代表0；第五环为棕色，代表±1%；则其阻值为220×100Ω=220Ω，阻值的误差范围为±1%。

【经验分享】

色环电阻器识读技巧

（1）金、银不开头。

解释：金色或银色不会作为第一环。

（2）黄、橙、灰、白不结尾。

解释：若某端环是黄、橙、灰、白色，则一定是第一环。

（3）第一环距端部较近。

（4）末环（偏差环）与其他几环的间隔距离稍远，且偏差环较宽。

（5）五色环电阻器，末环（误差环）一般是棕色。

解释：末环也有可能是金、银、棕、红、绿色。

（6）四色环电阻器，末环（误差环）一般是金色或银色。

解释：特殊电阻器末环为无色，即三色环。

（7）有效数字无金色、银色。

解释：若从某端环数起第一、二环有金色或银色，则另一端环是第一环。

（8）试读。一般成品电阻器的阻值不大于22MΩ，若试读大于22MΩ，则说明读反了。

（9）试测。用上述技巧还不能识别时可进行试测，但前提是电阻器必须完好。

注意：有些厂家的电阻器不严格按第（1）、（2）、（3）、（4）条生产，以上各条应综合考虑。

4）指针式万用表测量电阻

（1）插入表笔

测电阻时，将红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“﹣”插孔，如图1.14所示。

图1.14　表笔接插

（2）选择合适的挡位

为了提高测量精度，应根据电阻标称值的大小来选择量程（挡位），如图1.15所示。应使指针尽可能指在刻度尺的1/3～2/3（即全刻度起始的20%～80%弧度），以使测量数据更准确。

图1.15　选择量程

（3）欧姆调零

测量电阻前，先进行欧姆调零。其方法如图1.16所示。

图1.16　欧姆调零

注意：①每次改变挡位后，都必须进行欧姆调零操作。

②进行欧姆调零时，不能将两支表笔长时间短接，否则电池消耗过快。

（4）测量和读数

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，如图1.17所示。测量时，待表针停稳后读数，然后乘以倍率，所得结果就是所测的电阻值。

图1.17　测量和读数

如图1.18所示，所选倍率是“R×100”挡，表头指针停留在20和30之间，20和30之间有5小格，每小格代表2Ω，由于是倒刻度线，所以应由右向左读数，读取结果为22。因此，该电阻阻值R=22×100Ω=2.2kΩ。

图1.18　测量电阻

【经验分享】

①务必使表笔与电阻器引脚接触良好，否则得不到正确的读数。

②测量电阻之前，或调换不同倍率挡后，都应将两表笔短接，用欧姆调零旋钮调零，调不到零位时应更换电池。

③测量时，当指针指示在中央位置附近时，读到的测量结果是最准确的；偏离中间位置太大时，读数就很不准确了。为了保证测量有一定精确度，所以要选用不同的挡位，使测量时指针偏转到中央位置附近。