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探索电阻器七大作用:分流、限流、分压、偏置、滤波、阻抗匹配等

2024-04-02 11:15:25 5,418

电阻器是一种电子元件,它的主要功能是在电路中限制通过的电流大小,从而实现对电压降或功率消耗的控制。#电阻器#的核心工作原理基于欧姆定律,即通过在其两端施加电压时,电阻器会产生一个与其阻值成正比的电流。

构成电阻器的主要部分包括:

  1. 电阻体:这是电阻器的关键部件,决定了其电阻值以及其它电气特性,如功率额定值、温度系数、噪声等。电阻体材料可以是碳、金属合金、金属氧化物、金属膜、碳膜、线绕等。

  2. 引出端:也称为引线,它们将电阻体的两端连接到电路板或其他电子元件上,通常由高导电率的材料如铜或镀锡铜制成。

  3. 骨架(或基体):作为支撑电阻体并将其与引出端连接起来的结构件,骨架往往是由具有良好绝缘性能和足够机械强度的材料制成,如陶瓷、塑料或环氧树脂等。对于某些类型的电阻器,特别是实芯电阻器,骨架和电阻体可能结合为一体。

  4. 外壳:在某些类型的电阻器中,特别是大功率或者需要额外保护的电阻器,会有一个外壳来提供机械保护、散热或电磁屏蔽功能。外壳材料可以是塑料、金属或者其他复合材料。

@电阻器按照阻值是否可调分为固定电阻器、可变电阻器(例如电位器)和敏感型电阻器(例如热敏电阻、光敏电阻等)。每种类型的电阻器都有其特定的设计和结构以满足不同应用场景的需求。接下来我们详细来看下电阻器的作用。

1、电阻的分流作用

当电路主电路需要同时接入几种不同额定电流的电器时,可在额定电流较小的电器两端并联一个电阻。这个电阻的作用就是“分流”。例如,有两个灯泡A和B,额定电流分别为0.2A和0.4A。显然,两个灯泡不能直接串联在同一个电路中。但如果我们在灯A两端并联一个合适的分流电阻(如图1所示),当开关S闭合时,灯A和B都可以正常工作。

电阻的分流作用

再比如,在用电压表测量电阻的实验设计中,可以设计如图2所示的实验电路。分流电阻R与被测电阻并联使用,借助电流表测量主电路中的电流和分流电阻R。利用并联分流公式,可以计算出被测电阻的阻值。如果只有一台电流表,则可以将电流表依次接在主电路或不同支路上。

2、电阻的限流作用

通过电器的电流不超过额定值或实际工作所需的规定值,以保证电器的正常工作。通常,可以在电路中串联一个可变电阻。当改变这个电阻的大小时,电流的大小也会改变。我们把这种能够限制电流的电阻称为限流电阻。如图3所示,在对电池充电的电路中,为了使充电电流不超过规定值,可以在电路中接入限流电阻。充电过程中,适当调整接入电阻的大小,以保持电流水平稳定。

电阻的限流作用

3、电阻的分压作用

一般电器都标有额定电压值。如果电源高于用电器的额定电压,则不允许将用电器直接连接到电源上。这种情况下,可以在用电器上串联一个阻值合适的电阻,让其分担部分电压,使用电器能够在额定电压下工作。我们将这种电阻称为分压电阻。在图4所示的电路中,当连接适当的分压电阻时,额定电压为3V的灯可以连接到电压为12V的电源上。再比如我们常用的电表笔中有一个阻值很大的电阻,也是分压电阻。人体的抵抗力一般为高电阻。这样,如果人站在地上,用测试笔接触220电源,那么测试笔的高阻分压约为200V,而人体的电压只有20V,低于36V,所以不会触电。例如,在不用电流表测量被测电阻的实验设计中,常常会使用分压电阻与被测电阻串联,然后利用分压公式就可以得到被测电阻的电阻值。待测电阻。 (电路图设计如图5所示)

电阻的分压作用

4. 电阻的偏置效应

偏置电路通常有多个元件,其中有一个重要的电阻器,并且经常调整该电阻以将集电极电流保持在设计规格内。需要调节的电阻就是偏置电阻。偏置电阻用于调节基极偏置电流,使晶体管有合适的工作点。

手机原理中偏压电阻的典型用法是在MIC环路中,如图6中的R1和R2。

电阻的偏置效应

5、电阻的滤波作用

电阻的滤波作用一般是与电容组成RC滤波电路,可分为低通和高通电路。

电阻的滤波作用

6、电阻的阻抗匹配作用

阻抗匹配是微波电子学的一部分。主要用于传输线路上,达到高频微波信号全部传输到负载点,而没有信号反射回源点的目的,从而提高能源效益。一般来说,阻抗匹配有两种类型,一种是改变阻抗(集总电路匹配),另一种是调整传输线的波长(传输线匹配)。

图7中,R为负载电阻,r为电源E的内阻,E为电压源。由于r的存在,当R较大时,电路接近开路状态;当R较小时,接近短路状态。显然,负载在开路或短路状态下无法获得最大功率。

电阻的阻抗匹配作用

从上式可以看出,当R=r时,式中(Rr)的值至少为0,此时负载获得的功率最大。因此,当负载电阻等于电源内阻时,负载将获得最大功率。这就是电子电路中阻抗匹配的基本原理。

7.将电能转化为内能

当电流通过电阻时,它将全部(或部分)电能转化为内能。用于将电能转化为内能的电器称为电加热器。如电烙铁、电炉、电饭锅、取暖器等。

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