在電學(xué)的海洋中,無源元件與有源元件一直在我們身邊圍繞,小到電子電路大到集成芯片。那么什么是有源元件?何為無源元件呢?
今天的主題是電阻器
電阻器就是一個(gè)無源元件,他被歸為無源元件有以下幾點(diǎn):
第一:耗散功率,電阻在電路中有阻礙作用,當(dāng)然電阻越大阻礙電流就越大,當(dāng)阻值大到一定程度,電阻就會(huì)發(fā)熱。
(熱)就是電阻將電能轉(zhuǎn)為動(dòng)能的一種轉(zhuǎn)變,與其說是能量的轉(zhuǎn)換何不如說是電阻講電流消耗也就是消耗功率。繼而電阻成為了我們又愛又恨的器件。
第二:電阻不需要方式的任何激活,在模擬電子技術(shù)中我們常常會(huì)聽到,壓控器件、流控器件,甚至是串聯(lián)分壓控制、等等聽著都煩。
而電阻既然可以叫做無源器件,他自身是不需要任何激活方式的,就比如需要一個(gè)10歐姆的電阻,我們還需要去做一個(gè)控制電路嗎?還需要考慮電阻的輸入和輸出的比例嗎?根本不需要。只需要將其放入電路中,他自身就會(huì)才是作用。
好了,現(xiàn)在我們了解了電阻是一個(gè)無源器件,那么電阻究竟是什么東西?他與物理學(xué)中的電阻一樣嗎?為什么是電阻器?
別急,聽我慢慢到來。
一、何為電阻:電阻是導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用,相當(dāng)于我們河道中的石頭,石頭越大,水流就越小,形成的水壓就越大。但電阻是對(duì)于任意導(dǎo)體與對(duì)電流阻礙的一種宏觀的說法,只是一個(gè)理論的,一個(gè)無從下手的一種說法。
而電阻器呢?
先來看幾個(gè)圖片:
這些呢都是電阻器,電阻器實(shí)際上是用電阻材料制成、有一定的結(jié)構(gòu)形式的一種二端電子元件。當(dāng)然這個(gè)電子元件是在電路中起阻礙作用的。
這樣就解釋了物理學(xué)中的電阻與電子電路中的電阻器有什么不同。
物理學(xué)中的電阻概念是一種以宏觀的角度、以任意導(dǎo)體對(duì)電流流動(dòng)能力的阻礙。
在這里并沒有說電阻是什么。有可能是一個(gè)形式也有可能就是一種宏觀概念。
而電阻器,則是以一種形式,一種形態(tài)所呈現(xiàn)的一個(gè)微觀的物理。
但是電阻與電阻器雖觀念不同,但其本質(zhì)相同,且以電阻概念可以理解電阻器。
電阻器我們知道他是以一種實(shí)際存在的方式而出現(xiàn)的,那么決定電阻的大小,與電阻的精度是什么?
要想了解這些,就需要了解電阻的結(jié)構(gòu),上圖:
這是線繞電阻的結(jié)構(gòu)圖,我們可以發(fā)現(xiàn)其組成由引線、外層、與電阻絲。而電阻絲是繞制在陶瓷載體上邊的。
由此可見,決定電阻大小的不是外層,因?yàn)橥鈱又粫?huì)其絕緣作用,引線當(dāng)然也不會(huì),如果引線可以決定電阻的大小,那么是不是通過引線可以改變其阻值,這種糟邏輯。
好!既然這樣我們看看內(nèi)部吧,內(nèi)部無非是漆包線,繞制而成并由陶瓷芯作為載體。陶瓷不會(huì)導(dǎo)電,因?yàn)樵诘皖l電路中陶瓷是不導(dǎo)電的。那么只剩下漆包線了。
漆包線就是導(dǎo)線吧,要不水管也可以,如果說,決定水流流過水管的大小的因數(shù)是管子的管徑和管子的長度,當(dāng)然還有管子內(nèi)壁的光滑程度。
那么電阻也就是說的電阻絲,如果將其比喻為管道,那么其長度、截面積這倆點(diǎn)就至關(guān)重要。
當(dāng)然還有一個(gè)光滑長度也就是所說的通過能力,也就是電阻率了。
好了,了解了導(dǎo)線的截面積、長度、與電阻率,下面簡單說一下其數(shù)學(xué)表達(dá)式:
其中P:電阻率
L:長度
A:截面積
其中長度與截面積可以通過導(dǎo)線測(cè)量而得,而電阻率需要查表
這是常用材料,對(duì)應(yīng)的電阻率。
我們參考上述公式就會(huì)發(fā)現(xiàn),其中電阻阻值與電阻率成正比與長度成正比,而與截面積成反比。這正好與電導(dǎo)相反?。?!