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[原创] 这10个问题让你一次性看懂电阻 | 超强科普

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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2021-10-8 09:57:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    1、什么是电阻?
    与电流、电压一样,电阻是电路的基本参数。电阻在电路中是用得最多的一种元器件
    顾名思义,电阻是阻碍电流动的一种元器件,与电流是“死对头”。当我们在导体上施加电压时,电荷会以特定方向流过导体,电荷流动过程中会产生电荷碰撞,从而导致能量损耗,限制了通过的电流量。就像反对运动的机械摩擦一样,电阻反对电荷(电流)的运动


    电路中的电流与管道中的水流类似,如果管道足够长,水流会变得足够慢,就是因为有阻力的存在。电阻同理,在导体中,如果我们增加导体的长度,则电荷碰撞的次数会增加,电荷的运动会进一步减少。

    2、电阻的工作原理是什么?
    在物理学中,用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体,电阻通常不同,电阻是导体本身的一种特性。
    电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能,也可说它是一个耗能元件,电流经过它就产生热能。
    导体的电阻值大小一般与温度、材料、长度和横截面积有关。如在同样条件下,导体越长,电阻越大;横截面积越大,电阻越小。


    3、不同材料导体的电阻有什么区别
    绝缘体:绝缘体是一种对电流具有很高电阻的材料。由于其高电阻,它不允许电流通过,属于电的不良导体。用于覆盖电缆的塑料材料是一种绝缘体,可防止电击。
    电导体:电导体是对电流流动阻力非常低的材料。金属是电的优良导体,例如银、铜和金等,它们被拉伸成电线传输电流。
    半导体:电阻率介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。它们的电阻在不同情况下会发生变化,它可能像导体或绝缘体一样工作。半导体材料如硅和锗用于构造二极管晶体管、IC等。
    超导体:超导体是一种电阻为零的导体。当导体过冷超过其临界温度时,其电阻会突然降至零。它是一种没有功率损耗的理想导体。



    4、电阻在电路中的作用是什么?
    阻力并不一定是坏事。
    电阻的主要作用是限流与降压(串联分压,并联分流),另外,电阻还与帮助我们走路、开车等的摩擦力一样,可以将电能转化为热量,为我们提供各种便利。
    限流
    电阻器在电路中限制电流的经过,电阻值越大电流越小。
    降压
    电流经过电阻器时必然会产生电压降,电阻值越大,电压降越大。
    分压
    基于电阻的降压作用,电阻器还能够用作分压器。
    产生热量
    电阻可将电能转化为热量,比如加热器中的线圈利用其电阻产生热量,用于烹饪和加热房间;还有白炽灯泡有一个小钨丝线圈,也是由于电阻而点亮。

    5、电阻有哪些分类?


    电阻的分类,来源:华秋商城
    从结构上分有固定电阻可变电阻
    固定电阻的基本参数是阻值和公差。公差是指由于温度和光照变化而引起的变化。
    可变电阻包括可变电阻器和物理量电阻传感器。可变电阻器包括可调电位器和滑动变阻器。物理量电阻传感器包括热敏传感器,光敏传感器,压敏传感器和磁敏传感器。


    从制造材料上分,包括碳电阻碳膜电阻金属膜电阻薄膜电阻箔电阻绕线电阻
    碳电阻是比较老的结构。精度较低,通常用于产生高能脉冲的地方。
    绕线电阻是最老的一种结构。阻值精确,通常用于高功率应用。小阻值仍旧很可靠。
    现在,使用较多的是金属和金属氧化物电阻器。阻值和公差较稳定,温度系数也比较好。

    6、电阻都有哪些参数?怎么理解?
    电阻器的主要参数有电阻值和额定功率。
    ①电阻值
    电阻值简称阻值,根本单位是欧姆,简称欧(Ω)。常用单位还有千欧(KΩ)和兆欧(MΩ)。它们之间的换算关系是1MΩ=1000kΩ,1kΩ=1000Ω。电阻器上阻值的标示办法有3种,即直标法、色标法和数标法
    电子制造中,选用4环或5环电阻均可。在选频同路、偏置电路等电路中,应尽量选用误差小的电阻,必要时可用欧姆表检测选择。
    ②额定功率
    额定功率是电阻器的另一主要参数,常用电阻器的功率有1/8W、1/4W、)/2W、1W、2W、5W等。
    运用中应选用额定功率等于或大于电路请求的电阻器。电路图中不作标示的表示该电阻器工作中耗费功率很小,可不用思索。
    ③电阻的精度
    电阻的精度一般有1%和5%,精密的要0.1%等。0.1%的价格大约是1%的十倍,1%的价格大约是5%的1.3倍。
    ④电阻的耐压值
    电阻两端能够施加的电压,一个是由额度功率决定,要保证功率不超过额度功率,另外就是电阻的耐压值了。虽然电阻体的功率不超过额度功率,但是过高的电压会导致电阻不稳定、电阻引脚间爬电等故障,在使用时需根据使用的电压选择合理的电阻。部分封装的耐压值包括:0603=50V,0805=100V,1206至2512=200V,1/4W插件=250V。而且,在长时间的应用中,电阻上的电压应该比额度耐压值小20%以上,不然时间一长就容易出问题了。
    ⑤电阻的温度系数
    电阻温度系数是描述电阻随温度变化的参数。这个主要由电阻的材料决定的,一般厚膜片式电阻0603以上的封装都可以做到100ppm/℃,意思就是该电阻环境温度变化25摄氏度时,电阻值有可能变化了0.25%。
    在要求更高的精密仪表,会使用金属膜电阻,他们的温漂做到10至20ppm是容易的,当然也就贵点。总之,在仪表类的精密应用中,温度系数绝对是很重要的一个参数,电阻不精准可以在校准时调整参数,而电阻随外界温度的变化是控制不了的。


    7、常用的电阻计算公式都有哪些?
    定义式:R=U/I。(U表示电压,I表示电流)。
    定义公式:R=ρL/S。(ρ表示电阻的电阻率,是由其本身性质决定,L表示电阻的长度,S表示电阻的横截面积)。
    电阻串联:R=R1+R2+R3+...+Rn。(R1...Rn表示n个电阻,电阻值是由其本身性质决定)。
    电阻并联:1/R=1/R1+1/R2+1/R3+..+1/Rn。(R1...Rn表示n个电阻,电阻值是由其本身性质决定)。
    与电功率相关公式:R=U²/P;R=P/I²。(U表示电压,I表示电流,P表示电功率)。
    与电能(电热)相关公式:R=U²t/W;R=W/I²t。(U表示电压,I表示电流,t表示时间,W表示电热)。

    8、电阻的失效模式与失效机理都有哪些?
    失效模式:各种失效的现象及其表现的形式。
    失效机理:是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。
    电阻器的主要失效模式与失效机理为:
    1)开路:主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落,基体断裂,引线帽与电阻体脱落。
    2)阻值漂移超规范:电阻膜有缺陷或退化,基体有可动钠离子,保护涂层不良。
    3)引线断裂:电阻体焊接工艺缺陷,焊点污染,引线机械应力损伤。
    4)短路:银的迁移,电晕放电。

    9、如何测量电阻?如何检测电阻的好坏?
    可用万用表来测量电阻阻值,以及判定电阻的好坏。
    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。为了提高测量精度,应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。若测量结果与电阻器上的标示值相差很大,则说明该电阻器已损坏。(模拟万用表测量前需校0,数字万用表不用)
    另外,电阻受多种因素影响。因此,在测量电阻时必须考虑以下因素:
    电路中的组件:如果该组件位于电路内部,则其电阻可能会受到任何其他并联组件的影响。
    通过电路供电:如果有电源供应给电路或任何带电的电容器,它会影响读数,因为欧姆表是根据流过仪表的电流工作的。
    电路中的二极管:如果电路中有二极管,如果探头相互交换,电路的电阻会发生变化。这是因为二极管不允许一个方向的电流。
    手指接触导线:如果手指接触导线,会因身体漏电流而影响读数。测量电阻时不要触摸引线的尖端。
    温度:当电流通过它们时,大多数元件的温度会升高。最好不要在热的时候测量电阻,因为温度会影响电阻。

    10、什么是零欧姆电阻?有什么作用?
    电路设计中常见到0欧的电阻,大家往往会很迷惑:既然是0欧的电阻,那就是导线,为何要装上它呢?(事实上,零欧姆电阻的阻值并非“0Ω”,只是非常小,几乎为0。)
    原因很多。
    首先,零欧姆电阻可用于模拟地和数字地单点接地。电路板上的所有地都需要接到一起,但如果把模拟地和数字地大面积直接相连,会导致互相干扰。而利用零欧姆电阻短接所有地,可解决此问题。


    其次,零欧姆电阻可用于PCB设计代替电线和跳线
    比如在PCB量产中使用零欧姆电阻可降低成本。在PCB生产过程中,我们会使用自动插装机对二极管、电容、电感、电阻等元器件进行取放,以降低生产成本,这里就可用零欧姆电阻代替电线和跳线。但如果没有零欧姆电阻,我们将不得不开启另一台自动电线放置机,或者不得不手动放置电线,导致生产成本高昂、生产时间变长。
    再比如,零欧姆电阻可有效降低PCB设计被抄袭的风险。有些人会使用逆向工程策略复制别人的PCB设计,在这种情况下,零欧姆电阻是最好的替代电线,它会混淆和防止PCB被抄袭。设计人员和制造商会将0-Ω电阻放置在没有标记阻值的位置或使用不同的电阻颜色代码。
    最后,零欧姆电阻还有熔丝、布线时跨线、调试/测试用、作为温度补偿器件等作用。

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