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認識電阻 To about  Resistors
概述

1.電阻的功能在電路中限流、分壓作用原理根據歐姆定律來。
2.色環有:黑(0),棕(1),紅(2),橙(3),黃(4),綠(5),藍(6),紫(7),灰(8),白(9)
3.
誤差值: B(紫色) 代表±0.1%  C(藍色) 代表±0.25%  D (綠色)代表±0.5% 

                 F (棕色) 代表±1%   G(紅色) 代表±2%          J(金色) 代表±5%   K(銀色) 代表±10%

4.阻值單位:歐姆(Ω)  千歐姆(KΩ)  兆歐姆(MΩ)  

5.功率(大小):瓦特WATT,如1/8W、1W50W
6.
單位換算:1MΩ=1000KΩ=1000000Ω
7.
歐姆定律:線性電阻兩端的電壓與流過電阻的電流成正比(V=R*I)
8.
常見的電阻: 碳膜電阻CF(外表為咖啡色)、金屬膜電阻MF(外表為藍色)

                          氧化膜電阻MO(外表為灰色)繞線電阻KN(外表為灰色)、晶片電阻RC

                           大功率管狀電阻(外表為草綠色)、大功率鋁殼電阻(外表為金屬銀色)

                          水泥電阻SQ(外表為白色陶瓷)、保險絲電阻FR(外表為灰色)                           

9. 其他電阻 : 熱敏電阻:阻值隨溫度的改變而改變。壓敏電阻:阻值隨電壓的改變而改變。

                         光敏電阻:阻值隨光線明暗的改變而改變阻值。

10.使用區分 : 資訊產品以SMD晶片電阻為主其功率以0201、0402、0603、0805、1206、20102512  (功率為 1/20W~1W) 電子電器電源以傳統插件電阻為主(功率為 1/8W~5W為主)

                         電源、重電機大電流設備或假負載使用5W以上功率電阻。

電阻基本概念 

電阻 (Electrical resistance)是物質中阻礙電荷流動的物理量,亦即電阻值,單位為「歐姆」(ΩOhm)。

電阻的定義是電壓與電流相的結果,即              

 

當中 R為電阻(以歐姆計算)、V 為電壓(以伏特計算)而 I為電流(以安培計算)。

 

電阻率 (阻值)

電阻率(resistivity) 是指單位長度、單位截面的某種物質的電阻,常用單位為「歐姆·釐米」,其倒數為電導率。

電阻率較低的物質被稱為導體,常見導體主要為金屬,而自然界中導電性最佳的是。其他不易導電的物質如玻璃、橡膠等,電阻率較高,一般稱為絕緣體。介於導體和絕緣體之間的物質 (如矽) 則稱半導體。電阻率的科學符號為 ρ

 

已知物體的電阻,可由電阻率ρ、長度 l 與截面面積 A 計算:  

  • 電阻 R 單位為歐姆    

  • (電阻率 ρ 單位為歐姆、長度 l 單位為釐米、截面面積 A 單位為平方釐米

 

電導

l      符號G、單位è西門斯、姆歐(S)

 

l      電導係數即為電阻係數之導數

 

             電阻愈大、電導愈小。反之電導愈大、電阻愈小。

 

電阻的產生

金屬由一群依一定規則排列原子構成,每顆原子均有一層 (或多層) 由電子組成的外売。這些在外売的電子能脫離原子核的吸引力而到處流動,是金屬能導電的主要原因。當金屬兩端產生電勢差 (即電壓) 時,電子因電場的影晌而作規則的流動,是為電流。在現實中,物質的原子排列不可能為完全規則,因此電子在流動途中會被不按規則排列的原子打散,是為電阻的來源。

a.          高溫電子會加速運動,增加電子被打散的機會,故熱的物體阻值較高

b.          橫切面面積的金屬有較多空間予電子流動,故阻值較小

c.          電子橫過較長的金屬時一般會發生較多的碰撞,故長的金屬阻值較大

 

微分電阻

如電阻跟隨電壓及電流變動,則可定義微分電阻為:

微分電阻的單位仍為歐姆,惟微分電阻值與基本的電阻值並不一致。微分電阻值有可能因有關儀器的特性而出現負值,稱為負電阻。然而,基本電阻 (即電壓與電流的商) 永遠為正值。

主要用途

電阻器的主要用途包括:

a.          控制某一部份電路的電壓和電流比例
   如果該段電路的電壓是固定的,電阻器能製造固定電流;
   如該段電路的電流是固定的,則電阻器能製造固定的電壓。

b.          分配電路不同部份的電壓比例。

c.          限制流經某一段電路的電流。

d.          釋放熱能發熱線便是根據電阻器的這個特性而產生出來的。

 

歐姆定律Ohm's law)是電學基本定律之一,是指同一導體中,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比。由德國物理學家格奧爾格·歐姆G. Ohm)於1827年提出。它說明瞭電流和電壓與電阻之間的關係。

                                                              

                                                           

 其中V為電壓,單位為伏特(V)(有時亦用E來表示電壓)             

R為電阻,單位為歐姆(Ω)I為電流,單位為安培(A)

           

歐姆定律還可以表示成                        

其中j是電流密度,σ是電導率,E是電場強度。

該向量式常被稱為歐姆定律的微分形式。然而,部分導體並不符合此定律,此類導體稱為非歐姆式導體,如二極體。

 

理想電阻器

在一個理想的電阻器裏,電阻值不會隨電壓或電流而改變,亦不會因電流的突然變動而改變。真實的電阻器無法達到這一點。現今的內部設計使電阻器在極端的電壓或電流 (以至其他環境因素,例如溫度) 下能表現相對小的電阻值變化。

 

現實電阻器的限制

每一個電阻器均有其承受的電壓或電流的上限 (主要取決於電阻器的體積)。如果電壓或電流超出了這個範圍,首先電阻器的電阻值會改變 (在一些電阻器中可以有劇烈的變動),繼而令電阻器因過熱等情況而損毀。大部份電阻器會標示額定的電功率,另外一些則會提供額定的電流或電壓。

另外,現實的電阻器本身除電阻外,亦擁有微量的電感或電容,使其表現與理想的電阻器有所差異。

 

電阻器的能量消耗

電阻器消耗能量的功率是電阻器兩端的電壓和流經的電流的乘積;

                            

上式中, P 為功率 (以瓦計算) I 為電流 (以安培計算) V 為電壓 (以伏特計算)

                  R 為電阻 (以歐姆計算)。後兩條等式是第一條等式演化而成。

至於電阻器在一段時間消耗的總能量則可以如下的積分式表示: 

                       

 其中,t1 是起始時間,t2 是終結時間, W 是總消耗能量。

如平均功率超出電阻器的額定功率,電阻器的電阻會偏離原有的值,繼而電阻器會因過熱而燒毀。

 

串聯和並聯


以下是一列串聯起來的電阻器:

電路兩端的總電阻值為各電阻器的電阻之,即

         

 以下是一組並聯的電阻器:

由於所有電阻的電壓相同,根據歐姆定律,它們的電流與電阻屬反比,故

並聯電路的電阻關係可以雙豎線 " “ (有如平面幾何中的平行關係),故兩個並聯的電阻的總電阻可以此等式表示:

                
串聯和並聯僅為電路網路的其中兩個模式。較複雜的電路網路難以使用簡單的串聯、並聯的方式表示。

例如一個呈正立方體狀的網路,要量度兩個頂點之間的電阻,需要使用矩陣;但如立方體的每一條棱均設有相同的電阻器,則任何頂點之間的電阻均為單一電阻器的六分之五。

 

電阻溫度係數

1.     金屬材料è電阻值隨溫度升高而變大(正溫度係數)

2.     非金屬材料è電阻值隨溫度升高而減小(負溫度係數)

電阻額定電流計算如下

                           OPERATING CURRENT= (P/R)   

電阻額定功率計算如下

                           OPERATING VOLTAGE= (P×R)

 

電阻色碼--電阻標準值與標準色碼

  電阻之製造者與使用者均認為不可能製造出任意不同電阻值的電阻器,且一般 電路之設計無需極精確的電阻值,可允許有限度的誤差值可使價格降低且更換零件 較為迅速。因此,製造廠商只選擇製造某些特定電阻值的固定電阻器以供使用。 下圖為電子工業界認定標準化之額定電阻值,自 0.1Ω至 22MΩ有201種。

一般誤差值J(±5%) 電阻色碼 誤差值F(±1%) 精密電阻色環
     

誤差值F(±1%) 精密電阻色環↑↑↑  
晶片電阻值表示(Resistance Marking)

5%誤差值為共三碼,前二位數為有效值,第三位數為倍率。

1%誤差值為共四碼,前三位數為有效值,第四位數為倍率。

0603 1%的阻值顯示以代碼對照,則對照EIA-96 阻值表。

0402  0201以下則因太小沒印阻值。

3 digit marking for E24(J)

Examples:100=10Ω              1R5=1.5Ω

                122=1.2KΩ     000 or 0=0Ω      

                473=47KΩ            105=1M

RC0603/RC0805/RC1206/

RC1210/RC2010/RC2512

4 digit marking for E96(F)

Examples:22R1=22.1Ω 

                1542=15.4KΩ

                1020=102Ω                   

RC0805/RC1206/ RC1210/

RC2010/RC2512

3digit marking 0603 for E96(F)

Examples:02C(Table below)      

                 102×102 =10.2kΩ                 

RC0603-E96(F)

RC0603-E96(F) 15E (Table below) 

                              140×104=1.4MΩ                  

RC0603-E96(F)                         When ±1% tolerance in E-24series 
 0402       0201 RC0201/0402 no marking
EIA-96 MARKING

Code R Value

Code R Value

Code R Value

Code R Value

Code R Value

Code R Value

Code R Value

Code R Value

01   100

13   133

25   178

37   237

49   316

61   422

73   562

85   750

02   102

14   137

26   182

38   243

50   324

62   432

74   576

86   768

03   105

15   140

27   187

39   249

51   332

63   442

75   590

87   787

04   107

16   143

28   191

40   255

52   340

64   453

76   604

88   806

05   110

17   147

29   196

41   261

53   348

55   464

77   619

89   825

06   113

18   150

30   200

42   267

54   357

66   475

78   634

90   845

07   115

19   154

31   205

43   274

55   365

67   487

79   649

91   866

08   118

20   158

32   210

44   280

56   374

68   499

80   665

92   887

09   121

21   162

33   215

45   287

57   383

69   511

81   681

93   909

10   124

22   165

34   221

46   294

58   392

70   523

82   698

94   931

11   127

23   169

35   226

47   301

59   402

71   536

83   715

95   953

12   130

24   174

36   232

48   309

60   412

72   549

84   732

96   976

  This table shows the first two digits for the three-digit EIA-96 part marking scheme.

  The third character is a letter multiplier : 

   X=10-1  Y=10-2  Z= 10-3 A=100   B=101   C=10 2   D=10 3   E=10 4   F=10 G=106  H=107

 

 

電阻的定義

(1)在物理學中,用電阻(Resistance)來表示導體對電流阻礙作用的大小。導體的電阻越大,表示導體對電流的阻礙作用越大。不同的導體,電阻一般不同,電阻是導體本身的一種特性。電阻元件是對電流呈現阻礙作用的耗能元件。

(2)電阻元件的電阻值大小一般與溫度,材料,長度,還有橫截面積有關,衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度係數,其定義為溫度每升高1℃時電阻值發生變化的百分數。

(3)電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關,衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度係數,其定義為溫度每升高1℃時電阻值發生變化的百分數。

電阻通常用字母R表示,電阻的單位是歐姆(ohm)簡稱歐,符號是Ω(希臘字母,音譯成拼音讀作 ōu mī ga ),1Ω=1V/A。比較常用單位有毫歐(mΩ)、千歐(kΩ)、兆歐(MΩ),1MΩ=1000KΩ;1KΩ=1000Ω;1Ω=1000mΩ。

電阻的作用

電阻器在電路中用作分壓器、分流器和負載電阻;它與電容器一起可以組成濾波器及延時電路,在電源電路或控制電路中用作取樣電阻;在半導體管電路中用偏置電阻確定工作點;用電阻進行電路的阻抗匹配;用電阻進行降壓或限流;在電源電路中作為去耦電阻使用,等等。

電阻的常見分類

1.根據用途可以分為:普通型電阻、精密型電阻、功率型電阻、高頻電阻、高壓電阻、高阻電阻等

2.根據製作的材料不同可以分為:繞線型電阻、薄膜型電阻、厚膜型電阻、合金型等

3.根據電阻結構形式可分為:圓柱型電阻、管狀型電阻、圓盤形電阻、鋁外殼性電阻、晶片電阻等

電阻的標稱阻值:標在電阻器上的電阻值稱為標稱值。標稱值是根據國家制定的標準系列標注的,不是生產者任意標定的。不是所有阻值的電阻器都存在。常見的有E24系列(±5%)和E96系列(±1%)。

電阻器的實際阻值對於標稱值的最大允許偏差範圍稱為允許誤差.誤差代碼:B、D、F、G、J、 … (常見的誤差範圍是:0.1%,0.5%,0.25%,1%,2%,5% 等)

阻值和誤差的標注方法

1、直標法—將電阻器的主要參數和技術性能用數位或字母直接標注在電阻體上。

2、文字符號法—將文字、數位兩者有規律組合起來表示電阻器的主要參數。

3、色碼法—用不同顏色的色環來表示電阻器的阻值及誤差等級。(見標準色碼介紹)

4、數碼法—用三位元元或四位元元數字表示電阻的標稱值,常用在晶片電阻上。(見晶片印字介紹)

電阻計算的公式

串聯:R=R1+R2+R3+……+Rn

並聯:1/R=1/R1+1/R2+……+1/Rn

歐姆定律:R=U/I

R=ρL/S(ρ表示電阻的電阻率,是由其本身性質決定,L表示電阻的長度,S表示電阻的橫截面積)

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