电阻器解释
在本文中，我们将了解电阻器的工作原理！我们将探讨不同类型的电阻器、电阻器如何在电路中工作以及如何计算电阻。为什么电阻器会突然起火，为什么有这么多不同的类型，这些条纹是什么意思，电阻器是如何工作的。我将在这篇文章中告诉你。本文由 PCBWAY 赞助，PCBWAY 提供从电路板、3D 打印、CNC 加工、注塑成型甚至钣金制造的所有产品。
什么是电阻器？
电阻器看起来像这样，它们有多种形状和尺寸。它们在工程图纸中用这样的符号表示。如果我们将这个 LED 连接到 9 伏电池，它将立即被破坏。LED 内部是一根细线，电池会尝试将如此多的电子推过这根线，以至于它断裂。因此，我们使用电阻器来减少电子电流。电阻器从电路中去除能量以保护 LED，它实际上将电能转化为热量以去除它。电阻器使电子更难流动。因此，它们增加了电路的电阻。电阻是电子流过材料的难易程度的量度，我们以欧姆为单位进行测量。许多人错误地认为电阻器的作用就像一个减速带，只会暂时减慢电子的速度。但它们更像是交通拥堵，限制了可以流动的电子数量，电子的速度保持不变。想想水流过管道，它很容易流动。但是，如果我们部分阻塞管道，我们会增加管道的阻力，水会碰撞，因此水更难流动，并且我们在限制处也会有压降。与电一样，电子可以很容易地流过导线，但如果我们添加一个电阻器，那么电子就会发生碰撞，因此更难流动，因此电流是有限的。电阻两端还有一个压降。这些碰撞将动能转化为热量，这就是电阻器变热的原因。你们中的大多数人都会认出这些类型的电阻器，金属膜电阻器，碳膜电阻器或碳复合电阻器。我将在本文后面解释这些是如何工作的，您甚至可以尝试自己制作一些电路。这些都是通孔类型，我们可以将其插入原型板或焊接到印刷电路板中。电路板通常会标记组件，以便我们可以识别它们的位置.我们可以非常便宜地批量购买它们，这非常适合学习电子学和犯错误。我会在下面留下一个链接，说明您可以在哪里购买它们。它们具有固定的电阻，在电阻器的一侧，我们有这些彩色条纹，表示电阻值。我将在本文后面向您展示如何阅读。我们还发现用于紧凑型电路板的 SMD 或表面贴装器件类型。它们直接焊接在电路板上的金属焊盘上。我们可以使用烙铁或焊膏，但有些太小了，需要专业机器。它们具有固定的电阻，顶部是一个数字，表示电阻值。我将在本文后面向您展示如何阅读。所有这些都有固定的电阻值，但我们也可以有可变的电阻类型。我们找到了手动调节的版本，如电位计和变阻器，我们可以使用刻度盘进行调整。有些非常小，用于电路校准。然后我们有自动版本，如热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等。所有这些电阻器都将具有额定的最大电阻、电压和功率。电阻器会产生热量，并且在某个点上它们将无法散发足够的热量。温度升高得如此之多，以至于保护层着火，然后电阻器被破坏。电阻器的工作原理让我们看看不同的电阻器是如何工作的，以及它们的结构。碳复合电阻器是通过将导电材料（如碳或石墨）与绝缘粉末（如粘土）混合而成的。这形成了一个实心芯，然后我们在两端放置金属连接器。这封装在绝缘盒中。电子流过固体核心。如果我们看一下里面，我们可以看到有一个实心芯，两端都有金属连接器，然后是绝缘外壳。现在这些不再常用，只是因为现代电阻器具有更好的性能、稳定性，而且它们的使用寿命也更长。
碳膜电阻器非常常见，生产成本也非常低廉。它们由涂有薄薄碳层的陶瓷芯组成，金属连接器连接有端盖，所有这些都覆盖着绝缘外壳。为了控制电阻值，然后在碳层中切割一个螺旋槽。这为电子创造了一条狭窄的路径，通过改变螺旋切割的间距，我们可以增加路径的长度并减少路径的宽度，从而增加电阻。看看这些例子，我们可以清楚地看到 1 欧姆电阻器的凹槽很短，路径很宽，1 千欧姆的电阻器几乎有 3 转，路径要细得多，然后 1 兆欧姆电阻器有近 5 圈，路径很细，所以电阻非常高。它们有不同的尺寸。电阻越大，由于表面积越大，它可以散发的热量就越多。因此，电阻越大，额定功率就越大。我们通常在这些电阻器上找到 4 条条纹，表示电阻值。包装通常会告诉我们电阻，或者我们可以用万用表快速测量。但是，有时我们需要使用此图表查找值。我们有 2 位数字，一个乘数和一个公差带。公差带与其他条纹分开。我们从条纹 1 开始，它是棕色的，所以这是 1，第二个条纹是黑色的，它是 0,3RD条纹是棕色的乘数，所以这是 10，因此 1 和 0 是 10，乘以 10 得到 100 欧姆，最后的条纹是容差，这个是金色的，所以它是正负 5%，这意味着它可以低至 95 欧姆或高达 105 欧姆。当我用万用表测量这个时，我们可以看到它的读数为 98.2 欧姆。好吧，你能自己解决这个阻力吗？在评论部分告诉我，我会在文章末尾给你答案。金属膜电阻器非常常见，它们由涂有一层薄金属的陶瓷芯组成，电连接器连接有端盖，并且都覆盖有保护涂层。金属层上切有一个螺旋槽以增加电阻，这增加了路径的长度，也减少了厚度，这使得电子更难流过，而不会发生碰撞。所以阻力增加。我们可以看到这个 10 欧姆电阻器具有非常宽且短的路径，因此电阻很低。如果我们将其与这个 1 兆欧姆电阻器进行比较，该电阻器具有非常细且长的路径，因此电阻非常高。这种类型的电阻器具有高公差和非常好的稳定性，因此它通常优于碳膜或碳复合材料，尽管它稍微贵一些。它们有不同的额定功率，尺寸越大，额定值越高，可以散发的热量就越多。彩色条纹表示阻力位，我们通常有 5 条条纹。包装通常会告诉我们电阻，或者我们可以用万用表检查。否则，我们可以使用此图表来查找值。我们有 3 位数字，一个乘数和一个公差带。第一条条纹是橙色，即 3，第二条条纹是橙色，即 3，第三条条纹是黑色，即 0。将这些数字组合在一起得到 330。这 4第条纹是黑色的乘法器，这是 1，所以 330 乘以 1 只是 330 欧姆。这 5第条纹是公差，这是棕色的，表示正负 1%，因此它可能在 327 到 333 欧姆之间。
当我测量这个时，它是 329.9 欧姆。那么你能自己解决这个阻力吗？在评论部分告诉我你的答案，我会在文章末尾给你答案。绕线电阻器有不同的设计。它们提供非常高的额定功率和电流。你可以看到它们非常基本，只是一根缠绕在陶瓷芯上的电线，然后覆盖着一层薄薄的绝缘层。所使用的厚度、长度和材料决定了电阻。这个显示它的额定功率为 50 瓦和 2 欧姆。有些被埋在装有水泥的陶瓷块中。但在其中，只有一圈电阻镍铬合金线缠绕在陶瓷芯上，并连接了两个端盖。这些用于高温应用，因为水泥和陶瓷层可以保护内部电线。这张照片显示它的额定功率为 10 瓦和 10 欧姆。另一个常见的例子是这种设计，它使用有助于散热大量热量的铝制外壳，这些脊增加了表面积，因此更多不需要的热量可以离开电阻器。外壳上有孔，因此我们可以将其安装到表面上。在内部，我们发现了一个陶瓷芯，在两个电气连接器之间有一个电阻镍铬合金线圈。这通常在它周围有某种形式的绝缘层，然后它被全部封闭在带有树脂端盖的金属外壳内。这张照片显示它的额定功率为 10 瓦和 33 欧姆。
表面贴装器件电阻器有多种尺寸可供选择，有些尺寸非常小，需要显微镜才能看到它们。结构非常简单，我们通常有一个陶瓷主体，两端都有电极，它们由一层薄薄的电阻材料连接，然后用绝缘保护壳覆盖并用金属连接器盖住。电阻材料用激光切入一个凹槽，这减少了电子可以流动的面积，因此电阻增加。它们提供高容差，但它们的额定功率非常低。顶部是一些数字，表示电阻值。对于 3 位版本，前两位数字表示有效值，第三位数字是乘数或有效值后面有多少个零。例如，这个显示 2、4、0。前两位数字是 24，我们将其乘以 1，所以这只是一个 24 欧姆的电阻。这个是 1、0、1。所以它是 10 乘以 10，得到 100 欧姆。这个显示 1,8,3。所以它是 18 乘以 1000 或 18 千克欧姆。使用 4 位代码，前 3 位代表有效值，最终值是乘数。这个显示 1、0、0、0。所以它是 100，乘以 1，这意味着它是一个 100 欧姆的电阻器。这个显示 3、5、0、2。这是一个 35 千欧姆的电阻器。有时我们在值之间有字母 R before on。我们将这些视为小数点后一位。所以这个 R56 电阻是 0.56 欧姆。该 47R5 电阻为 47.5 欧姆。我们还发现了末尾带有字母的三位数值版本。我们必须在表上查找这些值。我们首先在图表上找到前两个值，在本例中为 26，即 182，然后我们找到字母，即 C-，这意味着乘以 100，因此该电阻器为 18,200 欧姆。这个显示 60 Z。因此，我们查找 60，等于 412，Z 表示乘以 0.001，因此得到 0.412 欧姆。电位计有一个刻度盘，可以让我们改变电阻。我们有通用版本，例如在音量控制上，然后我们有精密版本，用于调整电子电路。我们可以看到他们有三个终端。在内部，我们看到有一个电阻轨道，它运行在两个端销之间，然后一个刻度盘从轨道连接到中心销。移动刻度盘会增加电子流动的距离，因此电阻会增加。我们也可以以相反的方式连接它。
与任何电阻器一样，由于电阻跟踪，我们将在两个端引脚上出现电压降。因此，通过连接到中心引脚，我们可以只使用该电阻轨道的一部分，因此我们只有部分压降。这使我们能够控制该引脚的输出电压。此外，我们可以只使用中心引脚和一个端引脚来创建一个变阻器，现在总压降发生在这两点之间，因此我们像这样控制电路中的电流。在这些组件的前面，我们发现一个数字，这表示最大电阻。这个显示 1K，所以它是 1000 欧姆，这个显示 500k，所以它是 500,000 欧姆。字母表示类型，B 很常见，表示电阻以线性方式变化，但我们也可以得到对数类型。这些小版本有一个 3 位数字，前两个是有效数字，第三个告诉我们要添加多少个零。例如，这个显示 1、0、1。这意味着它的 10 后面有 1 个零，所以它是一个 100 欧姆的电阻器。这是最高评分。这个显示 2、0、4，所以它是 200,000 欧姆。变阻器用于控制电路中的电流，电流通常很大，因此元件的尺寸很大。它们与负载串联。我们一次只使用两个终端，即使可能有 3 或 4 个终端可用。较小的电流电路可以使用电位器作为变阻器。变阻器使用电阻线，该电阻线盘绕在绝缘陶瓷芯上，该绝缘陶瓷芯通常为弧形或圆柱形。手臂沿着导线移动得越远，电子穿过导线的距离就越远，因此电阻就越高。我们可以看到这个使用滑动臂上的凸起表面来连接线圈，而这个使用可更换的碳刷，与中心端子的灵活连接。在元件的侧面，我们通常会找到最大电阻、最大电流或最大额定功率。易熔电阻器看起来类似于标准固定值电阻器。但是，当我们使标准电阻器过载时，它会突然起火。然而，当我们使易熔电阻器过载时，它会升温，然后断开电路而不会起火。所以它是一个电阻器，但它将充当保险丝来保护电路。在里面，我们通常会找到一个带有电阻线的陶瓷芯，该电阻线在两个端盖之间盘旋。然后用保护性耐火树脂层覆盖。电线的作用类似于保险丝并加热，但在一定温度下它会折断，然后切断电路。其他版本使用一层薄薄的金属合金代替电线，然后在该层中切出一个凹槽以控制电流流动的路径。我们可以看到这个有 5 个波段，最后一个是白色的，表明它是一个易熔电阻器。其他 4 条带表示电阻。我们可以使用此图表查找值，我们看到第一个值是黄色，即 4，第二个波段是紫色，即 7，第三个波段是黑色，即 1，所以 47 乘以 1 是 47 欧姆，而 4第波段是黄金，正负 5%。因此，它的额定值为 47 欧姆，但可能在 44.65 到 49.35 欧姆之间。
压敏电阻是可变电阻器，尽管我们不能像电位计一样控制它们。相反，它们会根据它们所承受的电压自动控制自己的电阻。它看起来与陶瓷电容器非常相似，但其作用有点像肖特基二极管。我们通常将其并联，横跨电源，形成精密的电路。通常，它可能具有非常高的电阻，因此它的作用类似于绝缘体，几乎没有电流会流过它。但是，在一定电压下，它会成为导体并对地短路。这非常有用，因为它可以保护电路免受电压尖峰的影响。在内部，我们通常在陶瓷芯内有锌金属氧化物颗粒的混合物。它用金属板和电气连接器盖住，然后用环氧树脂保护外壳覆盖。我们可以看到这个前面有一些数字，14 表示直径，D 表示形状，然后我们有 1、2、1。这意味着 12 后有 1 个零，因此它的额定电压为 120 伏，K 表示容差为正负 10%，因此它可能介于 108 到 132 伏之间。热敏电阻是热电阻器。我们有 NTC 和 PTC 类型。NTC的电阻会随着温度的升高而降低，PTC的电阻会随着温度的升高而增加。我们可以以薄膜、陶瓷珠、芯片、圆盘和玻璃封装的形式获得它们。它们的构造非常简单。在两个导体之间只有一层半导体，上面覆盖着一层保护涂层。半导体材料充当绝缘体，因此原子紧紧地附着在电子上。但是，当施加热量时，热能会激发电子，使它们有足够的能量从原子中挣脱出来，从而电流可以流动。更多的热量意味着更多的电子可以流动，因此电阻会降低。这些对于浪涌电流限制、温度传感、温度控制非常有用，玻璃的适用于高温应用。电阻温度检测器是一种简单的温度传感器，它们通常由一个陶瓷芯组成，其周围缠绕着一根铂丝，连接在两个电气连接器之间。然后用保护涂层覆盖。它们通常安装在金属外壳内以测量液体温度。之所以使用铂金，是因为随着温度的升高，它的电阻以近乎线性的模式增加。因此，这使得计算变得非常容易。当电线被加热时，电阻增加。那是因为里面的原子被激发并四处移动。这使得电子更难在不碰撞的情况下通过，因此电阻随着温度的升高而增加。光敏电阻器是可变电阻器，它们会根据暴露在多少光下自动调整电阻。它们具有涂有硫化镉的陶瓷底座。然后用两个电极板覆盖，由一个小间隙隔开。电气端子连接到此，我们通常会发现覆盖组件的透明保护涂层。通常它们具有高电阻，镉内的电子被它们的原子固定在适当的位置。但是，当暴露在光线下时，光子会穿过间隙，它们会撞击镉的原子并敲掉一些电子。另一个电子将取而代之，因此会产生电流。随着光的增加，更多的电子开始流动，因此电阻随着光的增加而降低。它们具有一系列电阻值，但它们通常没有任何标记，我们只在包装上找到它。要识别它们，您必须在完全黑暗的情况下进行测试。这些对于自动夜灯和黑暗传感器电路很有用。应变片看起来像这样。它是一种在压力下变形的传感器。我们可以看到有一层绝缘层和一层薄薄的导电箔在网格图案中循环，为电力提供了一条路径。静止时，我们可以看到应变片有一定的电阻。但是，如果我们以这种方式变形它，阻力就会增加。如果我们以这种方式变形它，它就会减少。那是因为材料在拉伸和收缩。因此，导体的长度和宽度变化非常小。较长较细的电线比较短较粗的电线具有更大的电阻。这些通常用于惠斯通电桥电路中测量压力，例如在电子压力开关中。不要忘记查看 PCBWAY 满足您所有的 3D 打印、CNC 加工、注塑成型，甚至钣金制造需求。在这里查看它们。我们为什么要使用电阻器？取一个 9V 电池，使用测试板，插入一个 1 公斤欧姆的电阻器，然后连接电池。电子从电池流出并流经电阻器。我们应该看到大约 0.009 安培的电流。我们可以这样计算。这为我们提供了 0.081 瓦的功耗，这是一个 0.5 瓦的电阻器，它可以正常工作并产生一点热量。但是，如果我们连接一个 10 欧姆的电阻器，它就会着火。这是因为电流现在约为 0.9 安培，因此功率约为 8 瓦。这仅为 0.5 瓦的额定功率，因此它会迅速过热并着火。因此，我们可以看到电阻越高，电流就越低。如果我们将带有 470 欧姆电阻的红色 LED 连接到 9 伏电池，LED 会发出明亮的光。无论我们将电阻器放在 LED 之前还是之后，它都是一样的。电流约为 0.15 安培，LED 下降约 2 伏，电阻器进一步下降 7 伏。功耗约为 0.1 Watts。如果我们使用 10 千欧姆电阻器，LED 会非常暗。电流约为 0.0007 安培。但是我们仍然在 LED 上有 2 伏的压降，在电阻器上有 7 伏的压降。电阻器只是限制了可以流动的电子数量。如果我们用 470 欧姆电阻器连接 LED，然后将它们连接到 1 千欧姆电位器的中心引脚。我们现在可以调暗 LED。这充当变阻器，限制电流。拨盘一直向左，LED 处于最亮状态，电位器上几乎没有压降，电阻器的电压约为 7 伏，LED 的电压约为 2 伏。电流约为 0.015 安培。拨盘一直向右移动时，LED 变暗。电流约为 0.005 安培。LED 上的压降为 1.9 伏，电阻器上的压降为 2.2 伏，电位器上的压降为 4.9 伏。因此，我们可以改变电阻来控制电路中的电流。我们知道电阻器上存在压降。如果我们有两个大小相等的电阻串联，则每个电阻器上的压降将相同。因此，如果我们在电阻和接地之间进行测量，我们可以获得一半的电压，因此我们创建了一个分压器。相同的电流流过它们，但压降和功耗不同。它正在分裂。如果我们将第一个电阻器换成 470 欧姆电阻器，我们可以获得 6.1 伏电压。如果我们把这些换掉，那么我们只能获得 2.9 伏的电压。因此，我们可以通过控制电阻值来控制输出电压。或者，我们可以使用电位计。刻度盘允许我们只使用部分电阻器，因此我们只有部分压降。我们还可以通过将电阻器并联放置来制作分流器。单个 470 欧姆电阻将导致 0.019 安培的电流流动。如果我们并联添加一秒钟，它也将通过 0.019 安培，然后它们路径合并，因此总电流约为 0.38 安培。因此，我们可以并联使用一个 235 欧姆电阻器或两个 470 欧姆电阻器。总电流和功率相同，但电流和功率并行共享。
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