【導(dǎo)讀】電阻是一種被動的兩端電氣組件，將電阻作為電路元件實(shí)現(xiàn)。它是阻礙電荷流動的導(dǎo)體，從而產(chǎn)生電阻。這種抗性是由于自由電子和導(dǎo)體原子的晶體晶格的碰撞而產(chǎn)生的。這是電阻的主要特性。
電阻是一種被動的兩端電氣組件，將電阻作為電路元件實(shí)現(xiàn)。它是阻礙電荷流動的導(dǎo)體，從而產(chǎn)生電阻。這種抗性是由于自由電子和導(dǎo)體原子的晶體晶格的碰撞而產(chǎn)生的。這是電阻的主要特性。
在電子電路中，電阻通常用于降低電流流量，調(diào)整信號水平，劃分電壓，偏置活動元件和終止傳輸線。
圖1顯示了一個簡單的電路，該電路由兩根電線連接到電阻的電池組成。我們假設(shè)連接線沒有電阻。實(shí)際上，我們可以安全地假設(shè)電路周圍的當(dāng)前“ i”是相同的。
圖1：連接到電池的典型電阻
正如我們已經(jīng)提到的那樣，歐姆定律指出，通過電阻器的當(dāng)前“ I”與在其上施加的電壓“ ?V”成正比。等式1回憶起這一法律：
等式1：歐姆定律
其中“ r”稱為歐姆（ω）單位的電阻。 'i'也以安培和伏特的“ ?V”測量。
該行業(yè)中有許多不同類型的電阻，它們用于許多目的。同樣，在電子電路中，電阻通常以串聯(lián)或平行連接。例如，電路設(shè)計(jì)師可能會將幾個具有標(biāo)準(zhǔn)值的電阻組合在一起，以達(dá)到特定的電阻值。
用于制造電阻的常見材料是碳。圖2顯示了碳電阻的典型結(jié)構(gòu)。
圖2：碳組成電阻的橫截面視圖
在此圖中，碳組成芯是實(shí)際的電阻元件。該主要部分被通常由陶瓷材料制成的絕緣層所包圍。，使用兩條導(dǎo)線將電阻連接到電路。
電阻的兩個重要類別是金屬和碳膜電阻，它們也具有陶瓷芯。在這些技術(shù)中，通常將碳/金屬涂料軌道包裹在陶瓷芯上，并附著兩個銅線。同樣，該軌道可以由金屬氧化物材料制成，該金屬具有類似于碳的半導(dǎo)體特性。兩種類型的螺旋切割都可以增加電阻路徑的有效長度，并可以進(jìn)行的電阻值調(diào)整。
圖3顯示了此類電阻的典型結(jié)構(gòu)。
圖3：碳膜電阻的橫截面
然后對電阻進(jìn)行繪制并標(biāo)記以識別。電阻值和公差通常用零件主體周圍的幾個彩色帶表示。這種電子組件的標(biāo)記技術(shù)已經(jīng)在1920年代開發(fā)。
一個離散電阻通常具有四個彩色帶，以指示其在歐姆（ω）單位（ω）單位的電阻，如圖4所示。
圖4：帶有顏色代碼的線性電阻器
前兩個彩色帶代表了電阻器電阻的前兩個數(shù)字。第三顏色是乘數(shù)。第四顏色表示電阻的公差。表1顯示了每個顏色代碼的數(shù)字值。
表1：電阻顏色代碼
例如，圖4中所示的電阻為52×106Ω ± 10％。
為了使示意圖圖中的電阻器符號，有兩種常用的標(biāo)準(zhǔn)由美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)院（ANSI）和國際電氣技術(shù)委員會（IEC）提供。它們?nèi)鐖D5所示：
圖5：電阻器的示意圖（a）ANSI和（b）IEC
電動力
考慮圖6中的電路，該電路再次連接到電阻器。我們假設(shè)連接線沒有電阻。實(shí)際上，我們可以安全地假設(shè)電路周圍的當(dāng)前“ i”是相同的。
圖6：電阻和電池作為EMF來源的電路
從本質(zhì)上講，在電路周圍驅(qū)動電流的主要力來自源F s，通常由電池提供。電池會產(chǎn)生電動力，并通過外部電路驅(qū)動電流。
負(fù)責(zé)F S的體育活動可能是許多不同的事情：在電池中，這是一種化學(xué)力。無論該機(jī)制是什么，其凈效應(yīng)都是由f s周圍的f s積分定義的，如等式2：
等式2：電動力的定義
其中f s以紐頓（N）和DL的單位為單位，以米（m）為單位。然后，?稱為電路的電動力或電動勢。該術(shù)語可能會產(chǎn)生誤導(dǎo)，因?yàn)樗砟芰慷皇橇Α碓吹腅MF是每單位收費(fèi)完成的工作；因此，EMF的SI單位是Volt。
本質(zhì)上，EMF的來源將非電能轉(zhuǎn)換為電能。例如，電池和電氣發(fā)電機(jī)。 EMF的來源可以被認(rèn)為是迫使電子沿源內(nèi)靜電場的方向移動的電荷泵。
在圖6中，對于EMF的理想來源，電阻的兩個導(dǎo)線之間的電勢差等于電池的電動力。等式3解釋了此屬性。
等式3：理想來源中?V和EMF的平等性
因此，電池的功能是保持其端子等于其電動力的端子之間的電壓差。所得的靜電場E驅(qū)動電路的其余部分驅(qū)動電流。當(dāng)前資源的內(nèi)部抵抗力
圖6的電路可以通過圖7中的圖進(jìn)行示意性描述。
圖7：連接到電池端子的電阻的電路圖
由虛線矩形表示的電池由串聯(lián)的EMF源組成，并具有內(nèi)部電阻r 。現(xiàn)在，想象一下圖6中電池內(nèi)部電極的正電荷。隨著電荷從負(fù)電池的正端子傳遞，電荷的電勢增加。但是，隨著電荷穿過電阻r的移動，其電勢減少了量（I. r in），其中i是電路中的電流。因此，電池的端子電壓?V由等式4：給出。
方程4：ΔV和EMF之間的關(guān)系，包括內(nèi)部電阻
通過檢查圖6，我們發(fā)現(xiàn)末端電壓?V還必須等于外部電阻r L的電勢差，通常稱為載荷 電阻。也就是說，?V = ir l。將這種關(guān)系與等式4相結(jié)合，我們到達(dá)等式5：
方程5：閉環(huán)周圍所有電壓的總和
公式5表示在任何電路中，所有電壓的代數(shù)總和圍繞封閉環(huán)下降必須等于零。 電路理論中的這一原理被稱為 基爾喬夫的電壓定律 （KVL） -網(wǎng)格規(guī)則。這是節(jié)能的結(jié)果 。
求解電流的方程5給出了等式6：
等式6：按負(fù)載和內(nèi)部電阻方面的電流
等式6顯示，此簡單電路中的電流取決于電池外部的電阻（負(fù)載）和電池的內(nèi)部電阻。如果r l遠(yuǎn)大于r中的r，我們可以在分析中忽略r ，并得出結(jié)論，當(dāng)前的“ i”僅取決于負(fù)載（i =?/r l）。這是我們通常在電路分析中使用的近似值。
但是，由于真正的電池總是具有有限的內(nèi)部電阻r ，因此端子電壓實(shí)際上并不完全等于EMF。
電能和功率耗散
如果電池用于在導(dǎo)體中建立電流，則將存儲在電池中的化學(xué)能不斷轉(zhuǎn)換為電荷 載體的動能。由于電荷載體和導(dǎo)體中固定原子之間的碰撞，這種動能很快就會損失，從而導(dǎo)致導(dǎo)體溫度升高。這樣，將存儲在電池中的化學(xué)能不斷轉(zhuǎn)換為熱能。
因此，在圖6的電路中，電池中的某些化學(xué)能已輸送到電阻器，并導(dǎo)致其溫度升高。
圖8顯示了導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)的一個簡單模型，其中導(dǎo)體中的電場E導(dǎo)致電子沿與施加的電場相反的方向漂移，而在某些碰撞與固定原子的碰撞后，電子場的 漂移速度 V d。
圖8：導(dǎo)體原子結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由電子的運(yùn)動
一般來說，能量是進(jìn)行工作或改變的能力，而權(quán)力則定義為隨著時間的推移產(chǎn)生或消耗能量的速度。能量與功率之間的關(guān)系由等式7：
等式7：權(quán)力的一般定義
能量在焦耳（J） 中測量，而功率則以瓦（W）為單位進(jìn)行測量。時間通常以秒為單位進(jìn)行測量。能量單位的名稱是指英國物理學(xué)家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule ，1818 - 1889年）。權(quán)力單位被命名為紀(jì)念詹姆斯·瓦特（James Watt，1736- 1819年），第18世紀(jì)蘇格蘭發(fā)明家，機(jī)械工程師和蒸汽機(jī)的發(fā)明者。因此，一瓦的功率等于每秒傳遞的一種能量的焦點(diǎn)。
本質(zhì)上，電力也是組件電路中電能傳遞速率。同樣，電力以瓦特單位進(jìn)行測量。
可以在基本原理中找到通過任意導(dǎo)電主體維持電流穩(wěn)定流動所需的電力。圖9顯示了連接到電勢差?V的長度“ L”和橫截面區(qū)域的電阻體。
圖9：任意指揮機(jī)構(gòu)
轉(zhuǎn)換為導(dǎo)體V體積V中的熱量或消散 功率的總電力可以計(jì)算為等式8：
等式8：功率耗散的定義
其中p是在連續(xù)介質(zhì)中消散的功率，DV是立方米單位（M 3）的體積元素， J是當(dāng)前密度向量，單位為每平方米（A/M 2），E是E電場矢量為每米伏（v/m）。該方程是焦耳定律的體積和基本形式，它定量地描述了電阻中電阻從電能（功率）產(chǎn)生的熱能（功率）的速率。
（EJ）的乘積在穩(wěn)定的條件下稱為功率密度，每立方米的瓦特單位（w/m 3）。
在恒定橫截面的導(dǎo)體中，體積（DV）的元素等于（s.dl）的乘法，其中S是橫截面的面積，而DL是距離的元素。那么等式8的音量積分可以寫為等式9：
等式9：電力的定義
我們可以發(fā)現(xiàn)，我們在上一篇文章中提到的電壓的定義出現(xiàn)在等式9中。然后，我們可以使用它以當(dāng)電流和電壓為方程式在公式10中找到功率（p），這代表了將能量傳遞給導(dǎo)體的速率：
方程式10：電源和電壓的定義
我是安培和?V單位的穩(wěn)定電流，是電壓中導(dǎo)體/電阻器體內(nèi)的電勢差。該方程式指出，功率（瓦特）等于組件上電流的電壓乘以通過該組件的電流。因此，一瓦在電氣方面等于一個伏特。
方程式10通常可用于確定從電壓源傳遞到攜帶電流i并在其端子之間具有電勢差的任何電子組件的功率。它可能是電阻器，燈泡，電容器或其他東西。
在電阻載荷（歐姆或線性）的特定情況下，我們可以在等式1中參考?xì)W姆定律。結(jié)合了方程式1和10 ，我們可以表達(dá)以等式11的替代形式消散的電阻的電力：
等式11：就電流和電阻而言耗能
這是焦耳巡回理論中的加熱法。在安培（Amperes）和歐姆（Rehm）的r中，p以瓦特（焦耳（Joules）每秒）出來。根據(jù)焦耳定律，電阻器中產(chǎn)生的熱量與電流乘以電阻成正比。從源到電阻R的導(dǎo)體傳遞的功率通常稱為I 2 R損失。
請注意，等式11僅適用于電阻，而不適用于燈泡和二極管等非腐蝕設(shè)備。
從電力的角度來看，電路中的組件可以分為兩類：
主動設(shè)備（電源），例如發(fā)電機(jī)和電池；
被動設(shè)備（負(fù)載），該設(shè)備從電路中“消耗”電力。
燈，二極管和其他電子組件也具有的功率等級。如果我們以高于其評級的功率水平使用它們，則這種過多的功率會導(dǎo)致?lián)p壞和故障。
當(dāng)我們選擇零件時，我們應(yīng)該考慮該零件在電路中需要處理的功率。我們可以通過確定我們將通過零件和整個零件的電壓的電流來做到這一點(diǎn)，然后將這些數(shù)量乘以（指方程式10）。然后，我們可以選擇具有功率評級的零件，該零件超過了具有足夠安全系數(shù)的功率的估計(jì)值。
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