一文了解：電阻器的基礎(chǔ)知識以及選用方法
電阻器是一種最為常用的電子元器件，電阻器主要分為固定電阻器、電位器和敏感電阻器三類。固定電阻器的阻值固定無法改變，電位器的阻值可通過手動調(diào)節(jié)來改變，而敏感電阻器的阻值會隨施加條件（如溫度、濕度、壓力、光線、磁場和氣體）變化而發(fā)生改變。排阻是一種將多個(gè)電阻器以一定的方式連接起來并封裝成多引腳的元器件。本文主要介紹固定電阻器的外觀、符號、功能及標(biāo)稱阻值等。
1 電阻器的外形與符號
固定電阻器是一種阻值固定不變的電阻器。固定電阻器的實(shí)物外形和電路符號如圖1所示，在圖1（b）中，上方為國家標(biāo)準(zhǔn)的電阻器符號，下方為國外常用的電阻器符號（在一些國外技術(shù)資料常見）。
圖1 固定電阻器
2 電阻器的功能
固定電阻器的主要功能有降壓、限流、分流和分壓。固定電阻器的功能說明如圖2所示。
圖2 固定電阻器的功能說明圖
固定電阻器的基本功能說明
?降壓限流
在圖2（a）中，電阻器R1與燈泡串聯(lián)，如果用導(dǎo)線直接代替R1，加到燈泡兩端的電壓有6V，流過燈泡的電流很大，燈泡將會很亮，串聯(lián)電阻R1后，由于R1上有2V電壓，燈泡兩端的電壓就被降低到4V，同時(shí)由于R1對電流有阻礙作用，流過燈泡的電流也就減小。電阻器R1在這里就起著降壓、限流功能。
?分流
在圖2（b）中，電阻器R2與燈泡并聯(lián)在一起，流過R1的電流I除了一部分流過燈泡外，還有一路經(jīng)R2流回到電源，這樣流過燈泡的電流減小，燈泡變暗。R2的這種功能稱為分流。
?分壓
在圖2（c）中，電阻器R1、R2和R3串聯(lián)在一起，從電源正極出發(fā)，每經(jīng)過一個(gè)電阻器，電壓會降低一次，電壓降低多少取決于電阻器阻值的大小，阻值越大，電壓降低越多。?
3 電阻器的標(biāo)稱阻值
為了表示阻值的大小，電阻器在出廠時(shí)會在表面標(biāo)注阻值。標(biāo)注在電阻器上的阻值稱為標(biāo)稱阻值。電阻器的實(shí)際阻值與標(biāo)稱阻值往往有一定的差距，這個(gè)差距稱為誤差。電阻器標(biāo)稱阻值和誤差的標(biāo)注方法主要有直標(biāo)法和色環(huán)法。
（1）直標(biāo)法
直標(biāo)法是指用文字符號（數(shù)字和字母）在電阻器上直接標(biāo)注出阻值和誤差的方法。直標(biāo)法的阻值單位有歐姆（Ω）、千歐姆（kΩ）和兆歐姆（MΩ）。
誤差大小表示一般有兩種方式：一是用羅馬數(shù)字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示誤差為±5%、±10%、±20%，如果不標(biāo)注誤差，則誤差為±20%；二是用字母來表示，各字母對應(yīng)的誤差見表2-1，如J、K分別表示誤差為±5%、±10%。
表1 字母與阻值誤差對照表
表2 直標(biāo)法常見的表示形式
（2）色環(huán)法
色環(huán)法是指在電阻器上標(biāo)注不同顏色圓環(huán)來表示阻值和誤差的方法。圖2-3中的兩個(gè)電阻器就采用了色環(huán)法來標(biāo)注阻值和誤差，其中一只電阻器上有四條色環(huán)，稱為四環(huán)電阻器，另一只電阻器上有五條色環(huán)，稱為五環(huán)電阻器，五環(huán)電阻器的阻值精度較四環(huán)電阻器更高。
圖3 色環(huán)電阻器
① 色環(huán)含義 要正確識讀色環(huán)電阻器的阻值和誤差，必須先了解各種色環(huán)代表的意義。四環(huán)色環(huán)電阻器各色環(huán)顏色代表的意義及數(shù)值見表3。
表3 四環(huán)色環(huán)電阻器各色環(huán)顏色代表的意義及數(shù)值
② 四環(huán)電阻器的識讀 四環(huán)電阻器阻值與誤差的識讀如圖4所示。
圖4 四環(huán)電阻器阻值和誤差的識讀
四環(huán)電阻器的阻值與誤差識別
四環(huán)電阻器的識讀具體過程如下。
第一步：判別色環(huán)排列順序。
四環(huán)電阻器的色環(huán)順序判別規(guī)律如下。
① 四環(huán)電阻的第四條色環(huán)為誤差環(huán)，一般為金色或銀色，因此如果靠近電阻器一個(gè)引腳的色環(huán)顏色為金、銀色，該色環(huán)必為第四環(huán)，從該環(huán)向另一引腳方向排列的三條色環(huán)順序依次為三、二、一。
② 對于色環(huán)標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)的電阻器，一般第四環(huán)與第三環(huán)間隔較遠(yuǎn)。
第二步：識讀色環(huán)。
按照第一、二環(huán)為有效數(shù)環(huán)，第三環(huán)為倍乘數(shù)環(huán)，第四環(huán)為誤差數(shù)環(huán)，再對照表3各色環(huán)代表的數(shù)字識讀出色環(huán)電阻器的阻值和誤差。
③ 五環(huán)電阻器的識讀
五環(huán)電阻器阻值與誤差的識讀方法與四環(huán)電阻器基本相同，不同在于五環(huán)電阻器的第一、二、三環(huán)為有效數(shù)環(huán)，第四環(huán)為倍乘數(shù)環(huán)，第五環(huán)為誤差數(shù)環(huán)。另外，五環(huán)電阻器的誤差數(shù)環(huán)顏色除了有金、銀色外，還可能是棕、紅、綠、藍(lán)和紫色。五環(huán)電阻器的識讀如圖5所示。
圖5 五環(huán)電阻器阻值和誤差的識讀
4 電阻器的額定功率
額定功率是指在一定的條件下元件長期使用允許承受的最大功率。電阻器額定功率越大，允許流過的電流越大。固定電阻器的額定功率也要按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注，其標(biāo)稱系列有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W和10W等。小電流電路一般采用功率為1/8W～1/2W的電阻器，而大電流電路中常采用1W以上的電阻器。
電阻器額定功率識別方法如下。
① 對于標(biāo)注了功率的電阻器，可根據(jù)標(biāo)注的功率值來識別功率大小。圖2-6中的電阻器標(biāo)注的額定功率值為10W，阻值為330 Ω，誤差為±5%。
圖6 根據(jù)標(biāo)注識別功率
② 對于沒有標(biāo)注功率的電阻器，可根據(jù)長度和直徑來判別其功率大小。長度和直徑值越大，功率越大，圖7中的一大一小兩個(gè)色環(huán)電阻器，大電阻的功率更大。碳膜、金屬膜電阻器的長度、直徑與功率對應(yīng)關(guān)系可參見表4，例如一個(gè)長度為8mm、直徑為2.6mm的金屬膜電阻器，其功率為0.25W。
圖7 根據(jù)體積大小來判別功率
表4 碳膜、金屬膜電阻器的長度、直徑與功率對照表
③ 在電路圖中，為了表示電阻器的功率大小，一般會在電阻器符號上標(biāo)注一些標(biāo)志。電阻器上標(biāo)注的標(biāo)志與對應(yīng)功率值如圖2-8所示，1W以下用線條表示，1W以上的直接用數(shù)字表示功率大?。ㄅf標(biāo)準(zhǔn)用羅馬數(shù)字表示）。
圖8 電路圖中電阻器的功率標(biāo)志
5 電阻器選用
（1）選用舉例
在選用電阻器時(shí)，主要考慮電阻器的阻值、誤差、額定功率和極限電壓。在圖9中，要求通過電阻器R的電流I=0.01A，請選擇合適的電阻器來滿足電路實(shí)際要求。
圖9 電阻器選用例圖
電阻器的選用說明
電阻器的選用過程如下。
① 確定阻值。用歐姆定律可求出電阻器的阻值R=U/I=220V/0.01A=22000Ω=22kΩ。
② 確定誤差。對于電路來說，誤差越小越好，這里選擇電阻器誤差為±5%，若難于找到誤差為±5%，也可選擇誤差為±10%。
③ 確定功率。根據(jù)功率計(jì)算公式可求出電阻器的功率大小為P=I2R=(0.01A)2×22000Ω=2.2W，為了讓電阻器能長時(shí)間使用，選擇的電阻器功率應(yīng)在實(shí)際功率的兩倍以上，這里選擇電阻器功率為5W。
④ 確定被選電阻器的極限電壓是否滿足電路需要。當(dāng)電阻器用在高電壓小電流的電路時(shí)，可能功率滿足要求，但電阻器的極限電壓小于電路加到它兩端的電壓，電阻器會被擊穿。
電阻器的極限電壓可用U=√PR來求，這里的電阻器極限電壓U=√5*22000≈331V，該值大于兩端所加的220V電壓，故可正常使用。當(dāng)電阻器的極限電壓不夠時(shí)，為了保證電阻器在電路中不被擊穿，可根據(jù)情況選擇阻值更大或功率更大的電阻器。
綜上所述，為了讓圖9電路中電阻器R能正常工作并滿足要求，應(yīng)選擇阻值為22kΩ、誤差為±5%、額定功率為5W的電阻器。?
（2）電阻器選用技巧
在實(shí)際工作中，經(jīng)常會遇到所選擇的電阻器無法與要求一致，這時(shí)可按下面方法解決。
① 對于要求不高的電路，在選擇電阻器時(shí)，其阻值和功率應(yīng)與要求值盡量接近，并且額定功率只能大于要求值，若小于要求值，電阻器容易被燒壞。
② 若無法找到某個(gè)阻值的電阻器，可采用多個(gè)電阻器并聯(lián)或串聯(lián)的方式來解決。電阻器串聯(lián)時(shí)阻值增大，并聯(lián)時(shí)阻值減小。
③ 若某個(gè)電阻器功率不夠，可采用多個(gè)大阻值的小功率電阻器并聯(lián)，或采用多個(gè)小阻值小功率的電阻器串聯(lián)，不管是采用并聯(lián)還是串聯(lián)，每個(gè)電阻器承受的功率都會變小。至于每個(gè)電阻器應(yīng)選擇多大功率，可用P=U2/R或P=I2R來計(jì)算，再考慮兩倍左右的余量。
在圖9中，如果無法找到22kΩ、5W的電阻器，可用兩個(gè)44kΩ的電阻器并聯(lián)來充當(dāng)22kΩ的電阻器，由于這兩個(gè)電阻器阻值相同，并聯(lián)在電路中消耗功率也相同，單個(gè)電阻器在電路中承受功率P=U2/R=2202/44000=1.1W，考慮兩倍的余量，功率可選擇2.5W，也就是說將兩個(gè)44kΩ、2.5W的電阻器并聯(lián)，可替代一個(gè)22kΩ、5W的電阻器。
