图1-3 常见电阻器实物图
常见电阻器是电阻器中使用得最广泛最普遍的电阻器,有固定电阻器、可调电阻器、电位器等多种类型,如图1-3所示。对于不同类型的电阻器常有不同的检测方法和要求。特别是在测量不同阻值时,对万用表的挡位有不同的选择。同时还要对指针位置进行校正。
技能操作
万用表的校正方法
在使用万用表进行电阻或电压等测量前,必须要首先对指针的指示位置进行零校正。其校正方法常有两种:一种是“0”电压校正,两表笔呈开环状态;另一种是“0”欧姆校正,两表笔呈闭环状态。其技能操作分别如图1-4和图1-5所示。
图1-4 “0”电压校正
图1-5 “0”欧姆校正
基本常识
表头中各条刻度线的指示意义及测量值的读出方法
在使用万用表对电子元器件及电路进行电阻、电压等各种测量时,必须清楚表头中各条刻度线的指示意义,并掌握测量值的读出方法。其基本常识如图1-6所示。
图1-6 MF47型指针式万用表各条刻度线的指示意义及量限范围
1.电阻值的正确测量
电阻值的正确测量可为分析判断电路是否正常、正确更换电阻器提供可靠依据。因此,要做到对电阻值的正确测量,就必须掌握正确的测量方法。
(1)固定电阻器的检测
固定电阻器的检测常依据电阻器的阻值不同而选择不同的挡位,只有选择合适的挡位才能够读出较为准确的测量数值。同时,在测量前要对“Ω”刻度线进行“0”欧姆校正。
1)100kΩ以上固定电阻器的检测。
在用万用表检测100kΩ以上的固定电阻器时,需将挡位置于“×10k”挡,如图1-7所示,然后将两只表笔短接,进行“0”欧姆校正。若此时指针调不到零,则说明表内的9V电池电量不足,应更换新电池,如图1-8所示。在“Ω”刻度线进行“0”欧姆校正后,即可进行100kΩ以上电阻器的检测。其正确的检测方法如图1-9所示。检测时不要用手指同时捏住电阻器的两个电极,如图1-10所示。此时,被检测电阻器的测量值在表头中由指针在第1条刻度线指出。
图1-7 MF47型指针式万用表挡位指示盘实物图
图1-8 MF47型指针式万用表内装电池实物图
图1-9 高阻值固定电阻器的正确检测
图1-10 高阻值固定电阻器的错误检测
2)1~100kΩ固定电阻器检测。
在用万用表检测1~100kΩ的固定电阻器时,一般将挡位置于“×1k”挡比较合适,如图1-11所示。此时易于准确读出指针指示的测量数值。检测时应需注意,不要用手指同时捏住电阻器的两个引脚,以避免影响测量值的准确性。
图1-11 1~100kΩ固定电阻器的正确检测
3)100Ω~1kΩ固定电阻器的检测。
在用万用表检测100Ω~1kΩ的固定电阻器时,为使读数准确,需将“Ω”挡位置于“×100”挡,如图1-12所示。但根据欧姆定律可知,被测电阻越小,通过电阻器的检测电流就越大,因此,需要表内电池的电量就越充足。这一点在通过“Ω”调零时可以验证。若电池的电量不足,则必须更换,否则会影响测量的准确性。
4)10~100Ω固定电阻器的检测。
在用万用表检测10~100Ω的固定电阻器时,为使测得读数准确,需将“Ω”挡位置于“×10”挡,如图1-13所示。但根据欧姆定律可知此时的检测电流很大。进行“Ω”调零及检测电阻的时间要尽量缩短,以减少表内电池的电量损耗。
图1-12 100Ω~1kΩ固定电阻器的正确检测
图1-13 10~100Ω固定电阻器的正确检测
5)1~10Ω固定电阻器的检测。
在用万用表检测1~10Ω固定电阻器时,一般都要选择“×1”挡,如图1-14所示。此时检测电流最大,表内电池的电量损耗也最大,因此,在保证检测质量的前提下,应尽量缩短检测时间,并在检测完毕后将挡位拨到高阻挡或交流挡,以避免表内电池的电量损失。
图1-14 1~10Ω固定电阻器的正确检测
基本常识
常见固定电阻器的种类及标称电阻值的识读方法。
1.常见固定电阻器的种类
用电阻材料制成的、有一定结构形式的、能在电路中起限流作用,且阻值不能改变的两端电子元件称为固定电阻器。按使用材料分,主要有:
1)碳膜电阻器是在瓷管上镀一层碳,通过结晶沉积出碳膜而制成的。碳膜电阻器成本低,性能稳定,阻值范围宽,温度系数和电压系数低,是电子电路中应用最为广泛的一种电阻器。
2)碳合成电阻器由碳及合成塑胶压制而成,其性能与碳膜电阻器相似。
3)绕线电阻器是用高阻合金线绕在绝缘骨架上制成的,但外表涂有耐热的釉绝缘层或绝缘漆。绕线电阻器精度高,耐热、耐腐蚀,但高频性能差,时间常数大,主要用做精密大功率电阻使用。
4)金属膜电阻器是在瓷管上镀一层金属后,用真空蒸发的方法制成的。这种电阻器精度高,稳定性好,常用于仪器仪表及通信设备的精密电路中。
5)金属氧化膜电阻器是在瓷管上镀一层氧化锡而成的。其主要特点是,高温下稳定,耐热冲击,负载能力强,应用范围比较广泛。
6)水泥电阻是一种陶瓷绝缘功率型绕线电阻器,主要采用电阻丝绕制。其主要特点是,功率大,外形尺寸也较大。
常见固定电阻器,按用途分还有:
1)熔断电阻器,又叫保险丝电阻器,其主要特点是,具有电阻和保险的双重作用。当其负载电流过大时,它会像熔丝一样熔断,从而起到保护作用。
2)敏感电阻器,它主要包括热敏、湿敏、光敏、压敏、力敏、磁敏、气敏等多种类型的电阻器,其使用材料主要是半导体材料,因此,此类电阻器又称为半导体电阻器。其主要特点是,其阻值会随相应的某种物理量(如湿度、温度、光照、电压、机械力、气体浓度等)的变化而发生改变,呈现出不同的阻值。该类电阻器主要用于检测控制电路。
2.电阻器标称电阻值的识读方法
在固定电阻器中,其标称电阻值一般是采用色环方法来表示的,它常有4环和5环之分。但也有用数字和单位直接标示阻值的方法。
(1)4环电阻值的识读方法
4环电阻值的识读方法,主要是根据电阻器上的色环来判断电阻值,其识读方法如图1-15所示,各条色环的表示意义见表1-2。
图1-15 4位色环电阻器的标称值识读方法
表1-2 色环电阻器上的各条色环的表示意义
(2)5环电阻值的识读方法
5环电阻值的识读方法,与4环电阻值的识读方法相同,只是增加了一位有效数位(4环电阻值的有效数位为两位,5环电阻值的有效数位为三位),其具体识读方法如图1-16所示。
图1-16 5位色环电阻器的标称值识读方法
(3)电阻值的直接标示法
电阻值的直接标示法常有以下3种形式:
1)直接法,是用数字和单位直接标注在电阻器上,但通常可将“Ω”省略,如6.8k、4.7k等。
2)文字符号法,是用数字与单位符号组合标注的方法,如4M2、6k8、1R9等,4M2表示4.2MΩ、6k8表示6.8kΩ,1R9表示1.9Ω。
3)数字表示法,常用于贴片电阻器,主要是用3~4位整数来表示电阻值,单位为Ω。有关具体表示方法见贴片电阻器一节中的相关介绍。
(2)可调电阻器的检测
可调电阻器(俗称马蹄)的检测除与固定电阻器检测有一定的相同之处外,更主要的是检测中心轴的机械性能和电阻片接脚是否良好。
1)可调电阻器中心轴机械性能检测。
可调电阻器中心轴机械性能好坏,直接影响可调电阻器的调整阻值,如图1-17所示。因此,对电阻器中心轴机械性能的检测就显得十分重要。其检测方法如图1-18所示。
图1-17 可调电阻器结构实物图
图1-18 可调电阻器中心轴机械性能的检测
2)可调电阻器中电阻片接脚检测。
可调电阻器中电阻片接脚是否良好,是影响电阻电路能否稳定工作的一个重要因数。因此,在电路的检修中,若有可调电阻器,则应将其拆下重点检查,其检测方法如图1-19所示。
图1-19 可调电阻器电阻片接脚的检测
基本常识
可调电阻器
可调电阻器也叫可变电阻器(其英文为Rheostat),是电阻器的一个特殊类型,其主要特点是电阻值的大小可以人为调节,以满足电路的工作需要。但可调电阻器按照电阻值的大小、调节范围、调节形式、制作工艺、制作材料、体积大小等可分为许多不同的型号和类型。一些常见可调电阻器如图1-20所示。
图1-20 常见可调电阻器
常见的可调电阻器主要是通过改变电阻接入电路的长度来改变阻值。因此,它在应用电路中,可以逐渐地改变和它串联的用电器中的电流或电压。可变电阻器由于结构和使用的原因,其故障发生率明显高于普通电阻器。
可调电阻器在电路中应用时,主要考虑它的标称值和额定功率。其中,可调电阻器的标称值是指其两根固定引脚之间的阻值,一般直接标注在可调电阻器上,但有些小型可变电阻器的标称值常采用3位数表示方法(与固定电阻器相同);额定功率是指正常工作时可承受的功率,其值为可变电阻器两端的额定电压乘以额定电流。
(3)电位器的检测
电位器的检测与可调电阻器的检测方法基本相同。电位器是可调电阻器中的一种形式。但电位器与前面介绍的可调电阻器还有很大区别,它常有单联电位器、双联电位器和多联电位器,其检测方法仍有不同之处。
1)单联电位器的检测。(www.xing528.com)
单联电位器的检测与可调电阻器的检测方法相同,主要测量其两端引脚与中间引脚之间的电阻值是否能够随着旋转轴杆而平稳改变,如图1-21所示。
图1-21 单联电位器的检测
2)双联电位器的检测。
双联电位器是由两个单联电位器的电阻片同轴组成的,其检测方法与单联电位器的检测方法相同,只是需对两组电位器引脚分别检测,如图1-22所示。
图1-22 双联电位器的检测
3)多联电位器的检测。
多联电位器是由3个以上电阻片同轴组成的电位器,如图1-23所示。其检测方法与双联电位器检测方法相同,只是需要对各组电位器逐一进行检查,且要注意各组电位器的中心调节点应同步进行。有关多联电位器的种类和型号较多,用途也不完全一致。但它们的结构组成原理与单联电位器相同,这里就不做过多介绍了。
图1-23 多联电位器
基本常识
电位器
电位器是可调电阻器的一种,通常是由电阻体(如马蹄型电阻片等)与转动或滑动系统组成,即靠一个动触头在电阻体上移动,以获得部分电压输出,如图1-24所示。一些常见电位器如图1-25所示。
图1-24 电位器内部组件实物图
图1-25 常见电位器实物图
电位器的结构特点,主要是由环型电阻片和动触头滑片组成,且电阻片有两个固定端,通过手动调节旋轴,可改变动触头在电阻片上的位置,进而改变动触头与电阻片两端点之间的阻值,从而改变中间引脚的输出。但电阻片两端之间的阻值是固定的,也就是电位器的标称值。电位器的型号较多,其标称值的标注方法与可调电阻器相同。
电位器在电路中的作用,是调节直流电压、信号电压及电流的大小。一般用于某种控制电路。但随着数字技术的发展,在很多电路中已不再使用电位器。
2.电阻器在线的端电压测量
电阻器在线的端电压测量,是家电维修及电工技术中经常用到的一项检测手段。电压测量具有一定的危险性,因此,在进行电阻器在线的端电压测量时,一定要注意安全,避免人体触电或损坏仪表的事故发生。
(1)交流电压的检测
交流电压的检测常用于电器设备的供电输入电路,如图1-26所示。在图1-26中,初级输入电路的供电电压是220V市网交流电压,因此检测时要特别注意安全。
图1-26 电阻器两端交流电压的检测
(2)直流电压的检测
直流电压的检测常用于测量整流输出电压及电路板中的一些测试点的工作电压,以判断电路工作是否正常。但检测时要首先选好接地端,必要时可将接地端焊接一个小铁丝,然后将黑表笔改用鳄鱼夹,夹在小铁丝上,以确保接地良好。同时用一只手去控制电源开关。如图1-27所示。
在电压测量时若不清楚电路中的电压值,在选择挡位时应从较高挡位做起。但一定注意测量交流电压时应选择交流挡,测量直流电压时应选择直流挡。
图1-27 电阻器两端直流电压的检测
技能操作
万用表电压挡的正确运用及安全事项
在电路的检修工作中,能够正确运用万用表的电压挡位,并注意一些安全事项是一项很重要的技能操作。有关电压挡的挡位如图1-28所示。电压测量是一项具有危险的检测工作,为了确保安全,必须遵守一定的操作规程。
图1-28 万用表的交直流电压挡位实物图
1)在测量交流电压时,一定要选择交流电压挡;测量直流电压时要选择直流挡。在测量时,一定要将表笔的笔尖紧接被测点,勿使其打滑移动。
2)在测量前不清楚电路中的工作电压时,应首先选用最大量程,然后视其情况再逐步缩小到合适的量程。
3)在测量电压的过程中,不要转换挡位,若需转换挡位时,必须将表笔离开电路后再进行换挡。
4)不要用交流挡测量超过220V的市网电压。交流挡的最大量程可用于测量脉冲电压。但对过高脉冲的测量应使用高压探笔。
5)在测量电压时,严禁手触摸表笔的笔尖,避免触电。同时也严禁两笔尖碰撞短路。
6)在测量220V市网电压时,脚下要有绝缘设施,如干木凳、橡胶垫等,以确保人身的绝对安全。
3.电阻器额定功率的判断
电阻器的额定功率,在体积较大的电阻器中一般都会直接标出。但对于体积较小的电阻器,在电阻器上就不标注功率。
(1)3W以上大功率电阻器的功率判断
3W以上大功率电阻器多为水泥电阻器。其额定功率随体积大小而不同,体积越大额定功率也越大,反之则功率就越小。在一般情况下,3W以上电阻器的额定功率都标注在电阻器的表面上,如图1-29所示。
图1-29 大体积电阻器的功率标注实物图
(2)2W以下小体积电阻器的功率判断
2W以下小体积电阻器的额定功率的大小可根据电阻器的长度和直径大小进行判断,其判断方法见表1-3。
表1-3 部分小型电阻器的长度、直径与额定功率
注:随着技术发展,有些固体电阻器的体积缩小,而功率不小。因此,表中数据仅供参考。
基础知识
功率及功率计算
在电路中,每一个元器件在1s内都要消耗一定的电能,即元器件消耗了功率(用字母P表示),其消耗功率的多少用瓦特(W)表示。但功率有瞬时功率(R(t))和平均功率(P)之分。
1.瞬时功率
瞬时功率是指某个元器件在某一时刻所消耗的功率,用字母P(t)表示,其大小由元器件两端的瞬时电压V(t)和瞬时电流I(t)决定,其关系式为
P(t)=I(t)V(t)
因此,当某一元器件两端电压和通过它的电流都随时间变化时,它在各时刻所消耗的功率是不一样的,即瞬时功率P(t)不为常数。但元器件两端电压和通过它的电流不随时间变化时,元器件所消耗的功率也不随时间变化。
在电路中,电阻器是消耗功率的元件,如图1-30所示。在图1-30中,在电阻器内部,电子在电场作用下,由低电位(-)端向高电位(+)端运动,动能增加,但电子会不断与电阻器中的原子或分子碰撞,电子又不断地把得到的能量传给原子或分子,从而使电阻器发热。因此,电阻器在每时每刻都从电源得到功率,即功率与电流和电压有关联。可用P=IV来表示。
图 1-30
功率的单位为瓦特,用字母W表示。当元器件两端电压为1V,流过它的电流为1A时,它所消耗的功率为1W,即
1W=1A×1V
在电子技术中,功率还常用千瓦(kW),毫瓦(mW)及微瓦(μW)等单位,其关系为
1kW=103W
1W=103mW
1mW=103μW但通常规定,当元器件两端电压与流过它的电流之积为正值时,电阻的功率P=IV为正值,这表明电阻是从电源获取功率;若元器件两端电压与流过它的电流之积为负值时,电阻的功率P=IV为负值,表明电源是向外提供功率。
若图1-30中的电压为3V,电流为2A,则电阻器的消耗功率为
P=IV=2A×3V=6W此时在电路中所使用的电阻器的标称值就不应小于6W。
2.平均功率
平均功率是在某一时间间隔内瞬时功率的平均值。平均功率的求法是先求出某一时间间隔T的总功率,然后除以T,其表达式为
有关平均功率,多在电路设计中考虑,故这里就不再多述,但相关内容可参阅有关电子工程设计或电路设计方面的书籍。
4.检测电阻器时的注意事项
在用万用表检测电阻器时,常有两种检测内容:一个是阻值测量;另一个是端电压测量。但检测时各有不同的注意事项。
(1)测量阻值时的注意事项
检测电阻器的阻值,常有在线测量和非在线测量两种形式。
1)在线测量的注意事项。
①测量前必须拔下用电器的电源插头,防止人体触电。
②对电路中的电源滤波电容器进行放电。防止测量时击打指针。
③测量时因电路中电容器的充放电作用,会使指针漂移。因此,要在指针停止时再读出测量值。
2)非在线测量的注意事项。
①测量前要将万用表调零。
②测量小阻值的电阻器时,应保证表内电池电量充足。
③尽量选择较小的量程,可提高测量的准确度。如测量100Ω的电阻器时,可选择R×10Ω挡;测量1kΩ电阻时,可选择R×100Ω挡。
④测量时应避免用手同时捏住电阻器的两端引脚,否则会影响测量准确度。
(2)测量电阻器端电压时的注意事项
1)在不清楚电路中的电压值时,应选择最高电压挡进行试测,然后再根据试测结果选择合适量程。
2)测量交流电压时严禁选择直流电压挡。
3)测量时严禁表笔短路。
4)测量时表笔尖接触被测点要稳固,避免出现滑脱、碰极等现象。
5)在测量过程中严禁转换挡位。
6)选择接地点时应尽量寻找印制电路较宽阔处。
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