什么是电阻器？


电阻器在电子电路中是非常常见的一种电子元件，用来增加电路中的电阻阻碍电流流过的能力。它由一个或多个固定的电阻组成，常用于调节电路中的电流、电压或功率。电阻器通常由导电材料制成，其中的电阻值可以根据需要进行选择。它们有不同的类型，包括可变电阻器（可以调节电阻值）、固定电阻器（电阻值固定不变）等。一些常见的应用包括用于电子设备中的电流限制、放大器电路中的负载匹配、电路中的电压分压等。


电阻的伏安特性

线性伏安特性分为两种，即：线性伏安特性、非线性伏安特性


1.线性伏安特性

电阻的伏安特性描述了电阻器中电流与电压之间的关系，即电阻R通过的电流I与电压V之间的关系。根据欧姆定律，电阻器的伏安特性可以描述为：

V = I * R

其中，V表示电阻两端的电压，I表示通过电阻的电流，R表示电阻的电阻值。

从以上公式可以看出，电阻的伏安特性是线性的，即电流和电压成正比。当电阻值固定时，电阻器中通过的电流与电压成正比关系；当电流固定时，电阻器两端的电压与电阻值成正比关系。

这意味着，如果在一个电阻器上施加不同的电压，通过电阻的电流将会随着电压的增加而增加。

电阻的伏安特性在电路设计和分析中起到了重要的作用，可以帮助我们计算电阻器中的电流、电压和功率等参数。同时，电阻的伏安特性也是电子元件的基本特性之一，我们可以通过测量电压和电流，来确定电阻器的阻值。


2.非线性伏安特性

非线性伏安特性指的是元件或电路中的电流和电压之间的关系不是线性关系。换句话说，当电压变化时，电流的变化不能按照相同的比例变化。非线性伏安特性的典型例子是压敏电阻、热敏电阻，他不遵循欧姆定律，如正温系数热敏电阻，它的电阻值随着温度升高而升高，反之负温度系数热敏电阻随着温度的升高电阻值降低


电阻的基本参数


电阻的基本参数包括电阻值、功率、温度系数和精度等。

  1. 电阻值：电阻的基本参数是指材料本身所具有的电阻大小，单位是欧姆（Ω），表示了阻碍电流通过的能力。
  2. 额定功率：电阻能够承受的最大功率值，单位是瓦特（W），表示了电阻能够耗散的功率大小。
  3. 温度系数：电阻值对温度的敏感程度，单位是每摄氏度变化的百分比（%），表示了电阻值随温度变化的程度。
  4. 精度：电阻值的准确程度，单位为百分比（%），表示了电阻值与标称值之间的偏差程度。

补充参数：

  • 容差：电阻值与标称值之间的允许误差范围，单位为百分比（%），表示了电阻值的偏差范围。
  • 最大耐压：电阻能够承受的最大电压值，单位为伏特（V）。
  • 长度、尺寸：电阻器的物理尺寸和外形尺寸，单位为毫米（mm），表示了电阻器的大小和形状。


电阻器的功能


1.分压

电阻器的分压功能指的是利用电阻器将电压进行分割和调节的功能。

在电路中，当一个电阻器连接在电压源的正负极之间时，通过电阻器的电流将会产生一个电压降。

根据欧姆定律，电流通过电阻器时，电压的变化量与电阻器的阻值成正比，即ΔV = I × R。因此，通过调节电阻器的阻值，可以控制电阻器上的电压降。

利用电阻器的分压功能可以将一个电压源的电压分割成两个或多个不同的电压，并且可以根据需要调节各分压电压的大小。

例如，当一个电阻器连接在一个电压源的正负极之间时，电压源的电压为V，电阻器的阻值为R。根据分压原理，电压源的电压将在电阻器上产生一个电压降，即V 1 = V × (R1 / (R1 + R2))，其中R1为电阻器的阻值，R2为与电阻器并联的其他电阻或负载的阻值。

因此，通过调节电阻器的阻值R1和其他电阻或负载的阻值R2，可以改变电阻器上的电压降V1的值，从而实现电压的分割和调节。

2.限流

电阻器能够实现电路中的限流功能。当电路中的电流超过电阻器能够承受的最大电流时，电阻器会阻碍电流通过，从而限制电路中的电流大小。

电阻器的限流功能是基于欧姆定律，即电流与电阻之间的关系：I = V/R，其中I为电流，V为电压，R为电阻。根据这个关系，当电阻R固定时，电流I与电压V成反比关系。因此，通过选择合适的电阻值，可以限制电路中的电流大小。

例如，在一个电路中，电压为10伏特，电阻为10欧姆。根据欧姆定律，电流为10伏特/10欧姆 = 1安培。如果我们想要限制电流不超过0.5安培，可以选择一个更大的电阻值，比如20欧姆。根据欧姆定律，此时电流为10伏特/20欧姆 = 0.5安培。

因此，电阻器能够通过选择适当的电阻值，实现对电流的限制和调节。这在电子电路设计和电源管理中非常常见，用于保护电路和设备免受过大电流的损害。

3.测温

电阻器本身不具备测温功能，但在一些特定的应用中，可以利用电阻器的特性来实现温度测量。

一种常见的利用电阻器进行温度测量的方法是采用热敏电阻。热敏电阻是一种温度传感器，其电阻值随温度的变化而变化。通过测量电阻器的电阻值，可以推断出所测温度的变化。

常见的热敏电阻有PTC（正温度系数）和NTC（负温度系数）热敏电阻。当温度上升时，PTC热敏电阻的电阻值会增大，而NTC热敏电阻的电阻值会减小。可以根据热敏电阻的特性曲线，将电阻值转换为温度值。

在实际应用中，通常需要将电阻值转换为数字信号进行处理。可以通过连接一个模数转换器（ADC），将电阻值转换为数字信号，并通过微处理器或其他计算设备进行温度计算和显示。

需要注意的是，电阻器的测温功能主要适用于低温范围，高温环境下可能会导致电阻器本身的热损耗和失效。在高温测量应用中，通常会采用其他类型的温度传感器，如热电偶或热电阻。

4.防浪涌

电阻器可以在电路中起到防浪涌的功能。当电路中出现浪涌电压或电流时，电阻器会吸收或限制这些过电压或过电流，从而保护其他电子元件不被损坏。电阻器的阻值可以根据具体的电路要求选择，以达到最佳的防浪涌效果。


如何选择电阻器


  1. 在选择电阻器之初应该先确定功能，如果只是基本的限流限压功能，则考虑普通电阻即可，从电阻值和功率以及耐压耐温考虑即可，如果还想要具备防浪涌功能就应该考虑选择具有防浪涌功能的电阻器。
  2. 确定所需的电阻值：根据电路设计或使用要求，确定所需的电阻值。这通常是在电路计算或设计中给出的。
  3. 确定功率要求：确定电阻所需的功率。功率通常以瓦特（W）为单位。对于高功率或需要耐高温的应用，需要选择具有更高功率评级的电阻。
  4. 选择电阻类型：根据应用的需求和电路特性，选择适当类型的电阻。常见的电阻类型包括：电阻线、电力电阻、电阻片、电位器等。
  5. 选择电阻尺寸：根据电路的安装空间和要求，选择合适的电阻尺寸。电阻的尺寸通常以外部尺寸（如长、宽、高）表示。
  6. 检查电阻的温度系数：电阻的温度系数表示电阻值随温度变化的百分比。对于某些应用，需要选择具有低温度系数的电阻，以确保电路的稳定性。