神奇的電學 青年大學習：認識電阻器。

發明天才的人真是個電阻器 電阻器會以各種形態寄生在你的電路里 它到底有什麼作用呢? 我們把眼前這條高速公路比作電路 路面就是輸送電流的導線 其最常見的建築材料爲金屬銅 東風卡車則是需要傳輸的電子 它首先會在電源內填裝貨物 而這些小球就象徵着它所攜帶的電能 滿載後,卡車駛離電源,開始走上高速公路 由於道路周圍都是絕緣體 所以電子只會沿着導線直線行駛 如果此時前方道路出現斷頭 或者電路中出現了斷路 此時我們用一種碳膜材料來延長道路 它會比銅有着更大的電阻力 道路暢通了,卡車就能繼續行駛 但是這段道路有很多的石塊坑窪 也就是碳膜材料中的原子 它讓卡車在行進過程中不斷起伏和轉向躲避 從而造成身後的小球四處飛濺 這些小球叭唧摔到地上 就會將電能轉化爲熱能灰飛煙滅 而這條崎嶇不平的路就是電阻器 此時有老鐵會問 爲什麼要在電路中設置電阻器呢? 注意看,眼前是一條直通負載的電源 它自身的電能遠遠高於用電設備 所以卡車一旦進站 設備就會因爲過載當場見了太闌 我這裏有一個紅色LED燈泡 和一節九伏方塊電池 加納! 好傢伙,從生前回放能看出 燈絲在接通的瞬間就被燒得渣也不剩了 這事兒法王看過之後也打算一試 That's all I have I believe What a good dude! 法王果然不一般 趕緊再試一根 Simple as that 好了,讓我們言歸正傳 當卡車經過電阻的顛簸後 自身就會損失一定量的電能 這時候再經過導線進入負載 LED燈就能平安的正常運行了 當然,你可能覺得用電阻器來消耗電能 是一件很浪費的事情 說的沒錯 但是對於負載中需要保護的敏感部件來說 這已經是成本最低且可靠的方案了 在現實生活中 電路里常常需要很長的距離來充當電阻 這時候爲了節省空間 我們就把電阻內的導電材料做成曲線形狀 以此來降低整個電路的體積 後來這個形狀也成爲了電阻的符號 常見的電阻器從結構上可以分爲兩類 一種是表面貼裝電阻器 簡稱SMD 一種是軸上電阻器 也就是我們在電路板中最常見到的 SMD電阻器主要用於精細電路 打開你的電腦機箱 把裏面的5090顯卡拔下來 它的上面就有非常多的SMD電阻器 SMD內部的絕緣體 主要由氧化鋁和陶瓷組成 兩邊爲鍍鋅或鍍銀的鎳端子 可以有效提高焊接的強度 中間連接曲線狀的蛇形電阻材料 我們通過改變其厚度與長度 就可以調整它的電阻值 最後用一層樹脂或者玻璃來封口 不但能起到保護作用 還可以用來印刷電阻器的阻值代碼 接下來看看軸上電阻器 它同樣使用陶瓷作爲絕緣體基座 外部被一條由碳石墨 或金屬混合物的電阻材料纏繞 也是通過改變其長度和厚度 來改變電阻值 最外層用長瓷或環亞樹脂 作爲保護層覆蓋 上面標記有鑑別阻值的顏色代碼 此時有的老鐵就問了 電阻這玩意兒我見過 但是怎麼通過這些 花花綠綠的圈刷讀取電阻值呢 這裏我簡單給大家科普一下 首先就是這種最常見的四道槓電阻 如果是剛買的 包裝袋上一般都會有標註 或者用萬用表直接快速檢測 但如果這些你都沒有 我們就需要使用標識圖來讀取了 這種電阻器的讀數由一個兩位數 一個乘數和一個公差代組成 其中公差代一般會與其他色帶分開 我們從第一條棕色的色帶開始 棕色對應的數字就是1 第二條色帶是黑色對應0 第三條爲乘數 通過棕色色帶對應數字10 此時我們就能通過10乘以10 得出這個電阻器的阻值爲100歐姆 最後還剩下一條金色的公差代 金色對應表格中的正負5% 它表示前面計算的電阻值 有5%以內的誤差 也就是說真正的電阻值 應該在95歐姆到105歐姆之間 所以我們用萬用表測量時 這個電阻器的讀數爲98.2歐姆 而不是100歐姆 接下來還有一種五道槓的 金屬膜電阻器也很常見 它的讀數規則和四道槓差不多 前三道槓表示數值330 第四個乘數的黑色色帶對應數字1 兩者相乘 得出電阻的基礎數值爲330歐姆 第五條色帶是棕色 如圖代表1%的公差 我們就能得出電阻器的電阻值 爲327歐姆到333歐姆之間 怎麼樣 學會了嗎 最後我們再學習一下 SMD貼片電阻器 它的上面有三個數字 其中前兩個數字代表數值 第三個爲乘數 通過右邊的表格 我們可以簡單的理解爲 乘數是幾 前面的兩位數後面就加幾個零 所以這個標有101的電阻 其電阻值就是100 接下來我們做一個練習哈 黑板上這個電阻的標識爲240 根據規則 哪位同學能馬上告訴我 它的阻值是多少 請後面那位睡覺的同學 把答案打在彈幕上 好了 大家來看我 首先24兩個數就代表24 最後一個數字零 則對應乘數1 所以這個電阻器的電阻值爲 24乘以1等於24歐姆 怎麼樣 大家都算對了嗎 好吧 其實電阻器的種類非常非常多 標識方法也是五花八門 這裏呢我就不給大家一一講解了 知道了電阻器的作用和讀書規則後 接下來我們就可以給電路 選擇合適的電阻器了 上過初中物理的老鐵都知道 電壓等於電流乘以電阻 在眼前這條道路上 小球中的能量代表電壓 道路上卡車的數量爲電流 崎嶇不平的路則是電阻 通過讀取電阻器上的絲印 我們能知道它的阻值爲220歐姆 由於中端的LED燈工作電流爲20毫安 所以電流值也是確定的 最後將它們結入一個 5伏500毫安的電源 通過這些數值 我們根據歐姆定律公式 20毫安也就是0.02安 乘以電阻值220歐姆 就能得出有4.4伏的電壓 被電阻器損耗轉化爲了熱能 再用總電壓減去這個損耗 5伏減去4.4伏等於0.6伏 這個0.6就是最終通過LED燈的電壓 但是我的LED燈最大負荷電壓能到3.3伏 我想讓它滿負工作怎麼辦 誒 那就可以通過 減少電阻器阻值的方法來實現 這裏我們選擇更換電阻材料 或者縮短長度都行 直到我們獲得1.7伏的壓降值 也就是將220歐姆的電阻 換成85歐姆的 這個LED燈就可以以 3.3伏的最大電壓工作了 嗯 其中還有一點要注意的是 電壓的增大會導致 電阻器發熱量的增大 一旦損耗功率超過材料的極限 電阻器就會很容易因過熱而損毀 此時電路出現斷路是必然的 但更危險的就是容易引起明火 造成設備損壞 所以請大家務必掌握好物理知識 安全用電 下課