项目一 电阻

一、电阻基础知识

电阻（resistance）通常缩写为R，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。电阻的主要作用是阻碍电流流过。电阻器是电路元件中应用最广泛的一种，在电子设备中约占元件总数的30%以上，其质量的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。它的主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压；其次还作为分流器、分压器和负载使用。

固定电阻器在电路图中一般用符号R表示，电位器用符号RP表示，电阻器的单位为欧姆（Ω）。常用单位还有千欧（kΩ）和兆欧（MΩ），其换算关系为：1 kΩ=103Ω, 1 MΩ=103kΩ=106Ω。

1．电阻的种类

电阻器的种类繁多，按阻值特性可分为固定电阻、可变电阻（电位器）和敏感电阻；按材料种类可分为碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻和线绕电阻等。

固定电阻器是指阻值固定不变的电阻器，主要用在阻值固定而不需要调节变动的电路中。阻值可以调节的电阻器称为可变电阻器（又称为变阻器或电位器），其又分为可变和半可变电阻器。敏感电阻器是指其阻值对某些物理量表现敏感的电阻元件，常用的敏感电阻有热敏、光敏、压敏、湿敏、磁敏、气敏和力敏电阻器等。它们是利用某种半导体材料对某个物理量敏感的性质而制成的，也称为半导体电阻器。

常用电阻器的电路符号如图2.1.1所示。

2．电阻的主要性能参数

1）标称阻值

在电阻器表面所标注的阻值称为电阻器的标称阻值，电阻器的阻值通常是按照国家标准中的规定进行生产的。目前，电阻器标称阻值系列有E6、E12、E24系列，其中E24系列最全。表2.1.1所示为通用电阻器的标称阻值系列和允许偏差。

电阻的标称阻值为表中所列数值的10n倍。以E12系列中的标称值1.5为例，它所对应的电阻标称阻值为1.5 Ω、15 Ω、150 Ω、1.5 kΩ、15 kΩ、150 kΩ和1.5 MΩ等，其他系列以此类推。

在电路图上，为了简便起见，凡是阻值在1 kΩ以下的电阻，可不标“Ω”符号，凡是阻值在1 kΩ以上、1 MΩ以下的电阻，其阻值只需加“K”,1 MΩ以上阻值的电阻，其值后只需加“M”符号。

2）允许误差

在电阻的实际生产中，由于所用材料、设备和工艺等方面的原因，电阻的标称阻值往往与实际阻值有一定的偏差，这个偏差与标称阻值的百分比称为电阻器的相对误差，允许相对误差的范围称为允许误差，也称为允许偏差，普通电阻的允许误差可分三级，即Ⅰ级（±5%）、Ⅱ级（±10%）和Ⅲ级（±20%）。精密电阻的允许误差可分为±2%、±1%、…、±0.001%等10多个等级。电阻的精度等级可以用符号标明，如表2.1.2所示。误差越小，电阻器的精度越高。

3）额定功率

额定功率是指电阻器在产品标准规定的大气压和额定温度下，电阻长时间安全工作所允许消耗的最大功率。一般常用的有1/8 W、1/4 W、1/2 W、1 W、2 W和5 W等多种规格。在使用过程中，电阻的实际消耗功率不能超过其额定功率；否则会造成电阻器过热而烧坏。在电路图中，电阻器额定功率采用不同符号表示，如图2.1.2所示。

4）温度系数

温度每变化1 ℃时，引起电阻阻值的相对变化量称为电阻的温度系数，用α表示。式中，R1、R2分别为温度在t1、t2时的阻值。

温度系数可正、可负。温度升高，电阻值增大，称该电阻具有正的温度系数；温度升高，电阻值减小，称该电阻具有负的温度系数。温度系数越小，电阻的温度稳定度越高。

二、电阻的识别

1．电阻器的命名

我国电阻器的命名由四部分组成，如图2.1.3所示。

第一部分是产品的主称，用字母R表示一般电阻器，用M表示敏感电阻器。

第二部分是产品的主要材料，用一个字母表示。

第三部分是产品的分类，用一个数字或字母表示。

第四部分是生产序号，一般用数字表示。

例如，有一电阻为RJ71-0.25-4.7KⅠ型，其表示含义如下：

R—主称，电阻；J—材料为金属膜；7—分类，为精密型；1—序号为1;0.25—额定功率1/4 W;4.7 K—标称阻值4.7 kΩ; I—允许误差等级，±5%。

2．电阻器的标识方法

1）直标法

直标法主要用在体积较大（功率大）的电阻器上，它将标称阻值和允许偏差直接用数字标在电阻器上。例如，图2.1.4所示电阻器采用直标法标出其阻值为2.7 kΩ，允许偏差为±5%。

2）文字符号法

用文字符号和数字有规律的组合在电阻上标示出主要参数的方法。

具体方法：用文字符号表示电阻的单位（R或Ω表示Ω, K表示kΩ, M表示MΩ），电阻值（用阿拉伯数字表示）的整数部分写在阻值单位前面，电阻值的小数部分写在阻值单位的后面。用特定字母表示电阻的偏差，可见表2.1.2。例如，R12表示0.12 Ω,1R2或1Ω2表示1.2 Ω,1K2表示1.2 kΩ。

如图2.1.5所示，电阻器采用文字符号法标出8R2J表示阻值为8.2 Ω，允许偏差为±5%。

3）数码法

数码法是用3位数码来表示电阻值的方法，其允许偏差通常用字母符号表示。识别方法是从左到右第一、二位为有效数值，第三位为乘数（即零的个数），单位为Ω，常用于贴片元件。

例如，103K, “10”表示两位有效数字，“3”表示倍乘为103, K表示允许偏差为±10%。

4）色环标志法

用不同颜色的色环表示电阻器的阻值和误差，简称为色标法。色标法的电阻器有四色环标注和五色环标注两种，前者用于普通电阻器，后者用于精密电阻器。

电阻器四色环标志时，四色环所代表的意义为：从左到右第一、二色环表示有效值，第三色环表示乘数（即零的个数），第四色环表示允许偏差，单位为Ω。其表示方法如图2.1.6所示。

电阻器上有五色环标志时，五色环所代表的意义为：从左到右第一、二、三色环表示有效值，第四色环表示乘数（即零的个数），第五色环表示允许偏差，单位为Ω。其表示方法如图2.1.6所示。色标符号规定如表2.1.3所示。

色环顺序的识读：从色环到电阻引线的距离看，离引线较近的一环是第一环；从色环间的距离看，间距最远的一环是最后一环，即允许偏差环；金、银色只能出现在色环的第三、四位的位置上，而不能出现在色环的第一、二位上；若均无以上特征且能读出两个电阻值，可根据电阻的标称系列标准，若在其内者则识读顺序是正确的；若两者都在其中，则只能借助万用表来加以识别。

例如，红、红、红、银四环表示的阻值为22×102=2200 Ω，允许偏差为±10%；棕、黑、黑、橙、棕五环表示的阻值为100×103=100 kΩ，允许偏差为±1%。

3．电位器

电位器是一种阻值连续可调的电阻器，在电子产品中经常用它进行阻值、电位的调节。电位器对外有3个引出端，其中两个为固定端，一个为滑动端（也称为滑动触头）。滑动端在两个固定端之间的电阻体上做机械运动，使其与固定端之间的电阻发生变化。图2.1.7所示的碳膜电位器，转动电位器的转柄时，滑动片在电阻体上滑动，滑动片到两定片之间的阻值大小就会发生改变。当滑动片到一个定片的阻值增大时，滑动片到另一个定片的阻值将减小。

三、电阻的选用和检测

1．电阻的选用

1）按用途选择电阻器的种类

电路中使用什么种类的电阻器，应按其用途进行选择。如果电路对电阻器的性能要求不高，可选用碳膜电阻，如果电路对电阻器的工作稳定性、可靠性要求较高，可选用金属膜电阻。对于要求电阻器功率大、耐热性好和频率不高的电路，可选用线绕电阻。精密仪器及有特殊要求的电路中选用精密电阻器。

2）电阻器额定功率的选用

在电路设计和使用中，选用电阻器的功率不能过大，也不能过小。如选用功率过大势必增大电阻的体积，选用过小就不能保证电阻器安全可靠地工作。一般选用电阻的额定功率值应是电阻在电路工作中实际消耗功率值的1.5～2倍。

3）电阻器的阻值和误差的选择

在选择电阻器时要求参数符合电路的使用条件，所选电阻器的阻值应接近电路设计的阻值，优先选用标准系列的电阻器。一般电路使用的电阻器允许误差为±5%～±10%。在特殊电路中根据要求选用。

另外，选用电阻时还要考虑工作环境与可靠性，首先要了解电子产品整机工作环境条件，然后与电阻器技术性能中所列的工作环境条件相对照，从中选用条件相一致的电阻器；还要了解电子产品整机工作状态，从技术性能上满足电路技术要求，保证整机的正常工作。

2．电阻的检测

电阻器的阻值一般用万用表进行检测，万用表有指针式万用表和数字式万用表，检测方法有开路测试法和在线测试法。开路测试法就是对单独电阻器的检测，电阻器的在线测试就是对在印制电路板上的电阻器进行检测。

1）固定电阻的测试

（1）电阻器的开路测试（以数字式万用表为例）。

用数字式万用表测试电阻器时无须调零，根据电阻器的标称阻值将数字式万用表挡位旋转到适当的“Ω”挡位，测量时黑表笔插在“COM”插孔，红表笔插在“VΩ”插孔，两表笔分别接被测电阻器的两端，显示屏显示被测电阻器的阻值。如果显示“000”，则表示电阻器已经短路，如果仅最高位显示“1”，则说明电阻器开路。如果显示值与电阻器标称阻值相差很大，超过允许误差，这说明该电阻器质量不合格。

（2）电阻器的在线测试。

在线测试印制电路板上电阻器的阻值时，印制电路板不得带电（称为断电测试），而且还需对电容器等储能元件进行放电。通常，需对电路进行详细分析，估计某一电阻器有可能损坏时才能进行测试。此方法常用于维修中。

例如，怀疑印制电路板上的某一只阻值为10 kΩ的电阻器烧坏时，可用万用表红、黑表笔并联在10 kΩ的电阻器的两个焊接点上，如指针指示值接近（由于电路存在总的等效电阻，通常是略低一点）10 kΩ时，则可排除该电阻器出现故障的可能性；若测试后的阻值与10 kΩ相差较大时，则该电阻器可能已经损坏。进一步确定，可将这个电阻器的一个引脚从焊盘上脱焊，再进行开路测试，以判断其好坏。

2）电位器的测试

（1）检测标称阻值。

根据电位器标称阻值的大小，将万用表置于适当的“Ω”挡位，用红、黑表笔与电位器的两固定引脚相接触，观察万用表指示的阻值是否与电位器外壳上的标称阻值一致。

（2）检测电位器的动端与电阻体接触是否良好。

将万用表的一个表笔与电位器的动端相接，另一表笔与任意一个定端相接，然后慢慢地将转轴从一个极端位置旋转至另一个极端位置，被测电位器的阻值应从零（或标称阻值）连续变化到标称阻值（或零）。

在旋转转柄的过程中，若数字式万用表测量的数字连续变化，则说明被测电位器是正常的；若数字式万用表的显示数值中有不变或显示“1”的情况，则说明被测电位器有接触不良现象。

3）敏感电阻的检测

（1）热敏电阻器的检测。

用万用表欧姆挡测量热敏电阻器阻值的同时，用电烙铁烘烤热敏电阻器，此时热敏电阻器的阻值慢慢增大，表明是正温度系数的热敏电阻器，而且是好的；当被测的热敏电阻器阻值没有任何变化时，说明热敏电阻器是坏的；当被测的热敏电阻器的阻值超过原阻值的很多倍或无穷大时，表明电阻器内部接触不良或断路；当被测的热敏电阻器阻值为零时，表明内部已经击穿短路。

（2）光敏电阻器的检测。

可用万用表的“R×1 kΩ”挡将万用表的表笔分别与光敏电阻器的引脚接触，当有光照射时，看其亮电阻阻值是否有变化，当用遮光物挡住光敏电阻器时，看其暗电阻有无变化，如果有变化说明光敏电阻器是好的；或者使照射光线强弱变化，如果万用表的指针随光线的变化而进行摆动，说明光敏电阻器是好的。