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什么是电阻器? 基础知识

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这里叙述的内容也许是您已熟知的内容。作为对电阻器的作用和工作原理等的粗略回顾,供您阅览。

1. 例如,顺利点亮发光二极管。

LED(发光二极管)发光,需要LED两端施加2V电压。因此,如图1-(a),因为一节干电池(约1.5V)电压不足,所以不发光。如图1-(b)所示,若串联两节电池,因为电压超额(约3V),电流过大,会损坏LED。在LED和干电池间连接适当的电阻器后[如图1-(C)],LED以适当的亮度发光,LED和干电池也没有过度负载顺利工作。据此,电阻器具有控制电流值,使电路顺利运行的作用,是电路中不可或缺的元器件之一。

(a) 不发光/(b) 电流过大/(c) 理想的工作状态

2. 请想想欧姆定律

前面所述的例子中,提到要使电路正常工作,需要使用适当的电阻器,那么,应该使用多大的电阻值才合适呢?明确这一点的,便是欧姆定律。即电压为V(单位V),电流为I(单位A)时,关系式如下。
V=R・I…(1)
其中,R为电压V和电流I的比例常数,称为电阻(单位Ω)。电阻器为电子元器件之一。

3. 那么,图1-(c)的电阻值多大?

在此,回想一下欧姆定律。
如图2,电压V为1V,电流I为1A时,根据 (1) 式可求得电阻R…

图2

换句话说,1Ω指的是施加1V电压并流过1A电流时的电阻值,或者流过1A电流并产生1V时的电阻值。

图2

图2

那么电压1V,电流0.2A时,电阻值如下…

图2

另外,5Ω电阻器流过1A电流时,需要的电压如下。

V=R・I=5(Ω) × 1(A)=5(V)

电路中总是成立欧姆定律,电压、电流、电阻中知道其中两个值,变可求得另一个值。

在此,考虑一下图1-(c) 中使用的电阻器的电阻值是多少。LED正常工作时约2V,干电池电压3V减去LED两端的电压2V,则电阻器两端的电压VR如下…

VR=3(V)−2(V)=1(V)

若LED流过的电流ILED为15mA (1mA=1/1000A),根据欧姆定律,电阻值R如下…

图2

因此,图1-(c) 的电阻值为67Ω。

4. 消耗功率和额定功率

通常,像工作时需要能量一样,电机和加热器、灯等电器工作时,也需要电能。表示这些电器需要多少能量的参数就是消耗功率。功率(消耗功率也一样)用电压和电流的乘积表示,功率P有如下关系式…

P(W)=V(V)・I(A)

电阻器有电流流过时,根据欧姆定律,两端产生电压,和电器一样,电阻也消耗电能。例如,1Ω电阻器流过1A电流时,根据欧姆定律产生1V的电压,电阻器的消耗功率为1W,关系式如下…

1(V)・1(A)=1(W)

电阻器情况下,这个功率会全部变成热能散发出来,消耗功率过高,则电阻器的温度上升,最后可能烧断或溶解电阻器。因此,需要标注电阻器能消耗几W功率,即额定功率。
出于电阻器烧坏等安全考虑,通常在额定功率的1/2以下的消耗功率下使用。

5. 串联连接和并联连接

电气电路的连接大体上可分为串联连接和并联连接,如图3所示。连接多个电阻器时,串联连接和并联连接其合并电阻值各不相同,阻值如下。

串联连接时:R=R1+R2+R3+……

并联连接时:并联连接时

因此,图3的合并电阻值如下。

(a) 串联连接时合并电阻值…10Ω+40Ω=50Ω

(b) 并联连接时合并电阻值…1/R=1/10+1/40=1/8

图3

即串联连接时电阻器越多,合并电阻值越大,并联连接时电阻器越多,合并电阻值反而越小。

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