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)字表示功率大小（舊標(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，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，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，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，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 若無法找到某個阻值的電阻器，可采用多個電阻器并聯(lián)或串聯(lián)的方式來解決。電阻器串聯(lián)時阻值增大，并聯(lián)時阻值減小。
③ 若某個電阻器功率不夠，可采用多個大阻值的小功率電阻器并聯(lián)，或采用多個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)，每個電阻器承受的功率都會變小。至于每個電阻器應(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44kΩ的電阻器并聯(lián)來充當(dāng)22kΩ的電阻器，由于這兩個電阻器阻值相同，并聯(lián)在電路中消耗功率也相同，單個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44kΩ、2.5W的電阻器并聯(lián)，可替代一個22kΩ、5W的電阻器。
