第2章：電壓、電流和電阻

2.5 電阻

當固體導體中有電流時，自由電子在該材料中運動，有時會與原子發生碰撞。這些碰撞使電子失去一些能量，因此它們的運動會受到限制。碰撞越多，電子的流動就越受限制。這一限制因材料類型的不同而不同。這一限制電子流動的特性稱為電阻。用$R$表示

• 電阻是對電流的一種阻礙
• 電阻的單位是歐姆，用Ω表示。
• 如果在材料兩端施加1伏特（V）的電壓，其上通過的電流等于1安培（A），則該材料的電阻就是1歐姆（Ω）

電導

電阻的倒數就是電導，用符號$G$表示，是衡量通過電流難易程度的指標。電導的定義為：
$$G=\frac{1}{R}$$
電導的單位是西門子，用S表示，例如，一個22kΩ的電阻的電導為：$G=\frac{1}{22\mathrm{k\Omega }}=45.5\mu \mathrm{S}$

電阻器

專門設計成具有一定電阻值的元件稱為電阻器。電阻的主要用途是限制電路中的電流、分壓，以及在某些情況下產生熱量。雖然電阻有多種形狀和尺寸，但它們都可以歸于兩個主要類別：固定電阻和可變電阻。

固定電阻

固定電阻有非常多種阻值可選，這些阻值是在制造過程中涉及的，不易改變。

P.s 陣列電阻會有一個公用引腳，陣列電阻是加快電路焊制的一種有效方法，因為一次焊接相當于在電路板上放置了多個電阻。
兩種常見類型的電阻的結構如圖所示，下圖左側是一個表面貼裝式金屬膜電阻。端蓋形成與電阻膜的連接點。電阻膜安裝在基板上并覆蓋一層絕緣玻璃層。電阻值是由薄膜的電阻率和物理尺寸決定的。下圖右側是一種碳膜復合電阻，它由精細研磨的碳、絕緣填料和樹脂粘合劑混合制成。碳與絕緣填料的比例決定了阻值。碳膜符合電阻呈棒狀且帶有導電引腳，整個電阻器被封裝在絕緣保護涂層中。

在薄膜電阻的制造工藝中，可以通過螺旋式地去除部分電阻材料來獲得所需的阻值，用這種方法可以獲得非常接近公差的電阻（非常精密的電阻值）。薄膜電阻也有電阻網絡的形式。

線繞式電阻通常用于需要更高額定功率的場合。因為薄膜電阻和線繞式電阻都是由線圈構成的，具有較大的電感，所以不適合用于高頻場合。

電阻的色環編碼

阻值公差為5%或10%的固定電阻用4種顏色的環來標記，用以表示阻值及其公差。

四色環電阻各顏色的含義：

色環含義色環顏色對應數字

前三個色環	黑色	0
前三個色環	棕色	1
前三個色環	紅色	2
前三個色環	橙色	3
前三個色環	黃色	4
前三個色環	綠色	5
前三個色環	藍色	6
前三個色環	紫色	7
前三個色環	灰色	8
前三個色環	白色	9
第三個色環：倍數<1的情況	金色	0.1
第三個色環：倍數<1的情況	銀色	0.01
第四個色環：阻值公差范圍	金色	±5%
第四個色環：阻值公差范圍	銀色	±10%

色環所代表的含義如下：
1．從靠近電阻某一端的色環開始，第一個色環是電阻值的最高位數字。如果不清楚哪邊的色環離電阻端更近，就從非金色色環或銀色色環的那一端開始。
2．第二個色環代表電阻值的次高位數字。
3．第三個色環對應的數字代表次高位數字后面0的個數，或者說代表著倍數。這個倍數實際上是10的乘方數，因此，第三個色環如果是黑色，則表示將前兩個色環構成的數字乘以$10^0$或1。
4．第四個色環代表阻值的公差（％），一般是金色或銀色。
例如，5％的公差意味著實際電阻值處于根據色環讀出電阻值的士5％公差內，因此，公差為±5％的100Ω電阻，其實際阻值處于95～105Ω。對于阻值小于10Ω的電阻，第三個色環是金色或者銀色的。金色表示乘以0.1，銀色表示乘以0.01。例如，色環為紅、紫、金、銀，則代表該電阻為公差士10％的2.7Ω的電阻。

【例】寫出下面各色環電阻及公差范圍。

【解】
(a)紅（書上是這么說的，我看著不像紅，哈哈哈）對應最高位2，紫對應次高位7，橙對應后面有3個0，銀對應公差是±10%，即27000Ω±10%

五色環電阻

五色環電阻各顏色的含義：

色環含義色環顏色對應數字

前四個色環	黑色	0
前四個色環	棕色	1
前四個色環	紅色	2
前四個色環	橙色	3
前四個色環	黃色	4
前四個色環	綠色	5
前四個色環	藍色	6
前四個色環	紫色	7
前四個色環	灰色	8
前四個色環	白色	9
第四個色環：倍數<1的情況	金色	0.1
第四個色環：倍數<1的情況	銀色	0.01
第五個色環：阻值公差	紅色	±2%
第五個色環：阻值公差	棕色	±1%
第五個色環：阻值公差	綠色	±0.5%
第五個色環：阻值公差	藍色	±0.25%
第五個色環：阻值公差	紫色	±0.1%

【例】寫出下圖無色換電阻的阻值及公差。

【解】紅（最高位是2），紫（次高位是7），黑（第三位是0），金（乘0.1），紅（公差±2%）

即$R=270\times 0.1\pm 2\%$

電阻的標簽

并不是所有類型的電阻都是帶有色環的，許多電阻（包括表面貼裝式嗲組）使用印刷標簽來表示阻值及其公差。

只包含數字的標簽使用3個數字來表示阻值，前兩位數字表示阻值的最高位和次高位，第三位數字表示前兩位數字后面所跟0的個數。
另一種常見的類型是同時使用數字和字母的標簽，由3或4個數字與字符的組合來構成。這種標簽包括3種形式：僅包含3個數字；包含2個數字和1個字母；包含3個數字和1個字母。可能用到的字母包括R、K和M。字母用來表示倍數，且字母的位置表示小數點的位置。字母R表示的倍數為1（數字后面沒有0），K表示的倍數為1000（數字后面有3個0），M表示的倍數為1000000（數字后面有6個0）。在這種格式的標簽中，阻值100～999由3個數字組成，無須字母。表面貼裝式電阻中也有零歐姆電阻，用作跨越印制電路板上走線的一種方法。

還有一種使用字母F、G和J表示電阻值公差的標簽體系，即
$$\mathrm{F}=\pm 1\%,\mathrm{G}=\pm 2\%,\mathrm{J}=\pm 5\%$$

可變電阻

為了使電阻的阻值可以很輕松地改變，人們設計了可變電阻?？勺冸娮璧膬煞N基本用途是分壓和控制電流。

• 電位器：用來分壓的可變電阻叫作電位器。
• 變阻器：用來控制電流的可變電阻叫作變阻器。

二者的符號如圖所示。

電位器為三端元件，如圖2-33(a)所示，引腳1、2之間阻值固定（即總電阻），引腳3連接著一個移動出點。通過移動出點可以改變引腳3與引腳1之間，或引腳3與引腳2之間的電阻。
變阻器為雙端元件，如圖2-33(b)所示
圖2-33?表示將電位器的引腳3與其引腳2或引腳1相連，從而當作一個變阻器來使用。圖2-33(b)與?所示的符號是等效的，一些典型的電位器如圖2-34所示。

電位器和變阻器可以分為線性和非線性兩類。

• 在線性電位器中，觸電處于總行程的中間位置時，電位器的阻值等于總阻值的一半；觸電與某端點的距離為總行程的3/4時，這兩點間的阻值為總阻值的3/4，即任意端子與動觸點之間的電阻隨動觸點位置線性變化。
• 在非線性電位器中，因為電阻隨動觸點的位置呈非線性變化，所以總行程的一半不一定對應著總電阻的一半，如圖所示，圖中的非線性值是任意給出的。
  

可變電阻傳感器

許多傳感器根據可變電阻的概念工作，往往是某個物理量的變化改變了電阻值。電阻傳感器的實例包括：

• 阻值隨溫度變化而變化的熱敏電阻。
• 阻值隨著光強變化而變化的光敏電阻。
• 在受力時阻值發生變化的應變片。
  

課后習題

（1）給出電阻的定義及其單位。
答：電阻是對電流的阻礙作用，單位為歐姆Ω.
（2）電阻的兩大主要類別是什么？簡要說明二者的區別。
答：固定電阻和可變電阻，固定電阻的阻值不可變，可變電阻的阻值可變。
（3）四色環電阻中各個色環的含義是什么？
答：第一環：電阻值最高位；
第二環：電阻值次高位；
第三環：倍數（次高位數字后所跟0的個數）
第四環：阻值公差。
（4）給出以下4種色環排列對應的電阻值及其公差。
a. 黃、紫、紅、金
b. 藍、紅、橙、銀
c. 棕、灰、黑、金
d. 紅、紅、藍、紅、綠
答：參考剛才給出的表格
a. 4700Ω±5%
b. 62000Ω±10%=62kΩ±10%
c. 18Ω±5%
d. 22600Ω±0.5%=22.6kΩ±0.5%
（5）以下各標簽分別代表多大的電阻？
a. 33R
b. 5K6
c. 900
d. 6M8
答：
a. 33Ω
b. 5.6kΩ
c. 900Ω（書中給的是這個，按照第一種表示法應該是90Ω，按照第二種就應該是900Ω，很迷惑）

d. 6.8MΩ
（6）變阻器和電位器的基本區別是什么？
答：變阻器為雙端元件，電位器為三端元件。
（7）說出3種電阻傳感器以及影響它們阻值的物理量。
答：熱敏電阻：溫度；光敏電阻：光；應變片：機械力。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【电路原理学习笔记】第2章：电压、电流和电阻：2.5 电阻的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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