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电阻器是所有电子电路中使用的基本元件。它是一种抵抗电子流动的无源元件。因此,它只允许一定量的电流通过它。剩余电流转化为热量。
灯泡的工作原理是电流通过灯丝,通常是钨,钨是一个电阻器。能量被转化为光和热并释放出来。
电阻器符号
电阻器的IEEE符号是一条锯齿形线,如下图所示。
电阻器IEEE符号
IEC符号
电阻IEC符号
为什么在电路中使用电阻?
让我们举一个例子来回答这个问题。
考虑将LED连接到9V电池。假设LED的正向电流为3mA。
如果在LED和电池之间连接电阻器,则LED将发光。
如果LED和电池之间没有电阻器,LED会发光,但一段时间后它会非常发热。这是因为通过LED的电流更大(30mA)。
因此,需要电阻来控制电流。
电路中使用的电阻器可用于多种用途。例如,调整电压电平,为有源元件提供偏置,用于划分电压电平等。
电阻器是由什么制成的?
电阻器由涂有金属或金属氧化物的陶瓷棒制成。
该涂层决定了电阻器的电阻值。
如果涂层较厚,电阻器的电阻值较低。
什么是阻力?
电阻是电阻器与电流相对的特性。让我们清楚地理解这一点。
通常,材料分为导体和绝缘体。
导体允许电流流过它们,因为它们具有自由电子。
绝缘体没有电子,它们反对电子在其中的自由运动。这种对立的力量就是抵抗。
由不同的成分制成。
因此,阻力可以定义为材料对电流提供的反对力。
你如何计算阻力?
通过导体的能量流机制可以描述如下
在有源存在的情况下,电阻器等无源元件将始终吸收能量,并且通过它们的电流将始终从较高电位流向较低电位。
如果在两个不同但几何形状相似的导体(如铜棒和玻璃棒)的末端施加相同的电位差,则会导致不同的电流。导致不同电流的导体的这一特性是其电阻。
电阻的定义可以从电磁理论形式或连续介质形式的欧姆定律中推导出来
J=σE—-1
这里σ是材料的导电性,即导体。
E=V/L—-2
电流密度J是由于电能流过导体而在导体内产生的。如果“I”是流过导体的电流,“A”是导体的横截面积,则根据电流密度的定义
J=I/A—-3
现在结合等式1、2和3
I/A=σV/L
V=(L/Aσ)I—-4
括号中的术语是常数,让我们用“R”表示它。
∴V=RI
这是电路分析中的欧姆定律形式。
根据欧姆定律的定义,流过导体的电流与施加的电位差成正比。
I∝V
比例常数称为导体R的电阻参数。
∴I=V/R
R=V/I
导体两点之间的电阻是通过在两点之间施加电位差V并测量电流I来确定的。
电阻的单位是伏特/安培,并被命名为欧姆(Ω)。
∴1Ω=1伏/安培=1V/A。
从早期的计算
V=(L/Aσ)I
∴R=L/(Aσ)I
σ是导体的电导率,它是导体传导电流能力的量度。
1/σ是电导率的倒数,称为电阻率,用符号ρ(rho)表示。
电阻率是衡量导体抵抗电流流动的能力的指标。
∴材料的电阻∝材料的电阻率。
R=ρL/AΩ
导体的电阻可以定义为导体对流过它的电流的阻力。
电阻是像导体这样的物体的属性。电阻率是制造物体的材料的属性。
给定电阻的电阻值可以从其上给出的电阻颜色代码中读取。
电阻器的额定功率是多少?
电阻器的额定功率是电阻器可以处理的功率最大值(电压和电流的组合)。如果电阻器的输入功率大于此值,电阻器可能会损坏。电阻器的额定功率也称为瓦数。
电阻器的额定功率范围很宽,从1/8瓦到1瓦。功率大于1瓦的电阻器称为功率电阻器。
电阻器的V-I特性
V-I电阻器的特性是施加的电压与流过它的电流之间的关系。
根据欧姆定律,我们知道,当施加在电阻上的电压增加时,流过它的电流也会增加,即施加的电压与电流成正比。
上述规格在纯电阻(即理想电阻)且温度恒定的情况下有效。在实际条件下,这些值可能因操作环境而异,并且特性可能与理想的线性值不同。
电阻随温度的变化
随着周围温度的升高,材料的电阻会发生变化。
这种变化的原因不是因为材料尺寸的变化,而是材料电阻率的变化。
当温度升高时,热量会引起原子振动,这些振动会导致自由电子与原子内层中的电子发生碰撞。
这些碰撞将使用自由电子的能量。如果发生更多的碰撞,就会使用更多的自由电子能量,并增加对电流流动的阻力。导体就是这种情况。
在绝缘体的情况下,电阻随着温度的升高而降低。
原因是从其俘虏阶段释放的自由电子数量的可用性。
用数学术语来说,电阻的分数变化与温度的变化成正比。
用数学术语来说,电阻的分数变化与温度的变化成正比。
?R/R0∝?T
其中?R是电阻的微小变化
?R=R–R0
R在温度T下具有电阻
R0在温度T下具有电阻0
?T是温度的变化
?T=T–T0
如果我们在上式中将比例常数表示为alpha(α)
然后?R/R0=α?T
其中α是电阻的温度系数。
电阻的温度系数用于描述与温度变化相关的电阻的相对变化。
如果温度变化很小,那么上面的等式可以写成
R=R0[1+α(T-T0)]
如果电阻随着温度的升高而增加,则称该材料具有正温度系数。这些材料是导体。