電阻:
電荷移動就會產生電流。在導體中,電荷,也就是電子的移動是因為外在所施加的電壓。當這些電子穿越材料時,它們會不斷的碰撞原子或是其它的電子。就像遇到了摩擦力一樣,移動中的電子消耗了部分的能量成為熱能。這些碰撞代表了阻擋這些電荷的阻力,稱為阻抗。阻力越大(也就是阻抗越大),在相同的電壓下,所能通過的電流也就越小。
在導體中,電荷,也就是電子的移動是因為外在所施加的電壓。當這些電子穿越材料時,它們會不斷的碰撞原子或是其它的電子。就像遇到了摩擦力一樣,移動中的電子消耗了部分的能量成為熱能。
這些碰撞代表了阻擋這些電荷的阻力,稱為阻抗。阻力越大(也就是阻抗越大),在相同的電壓下,所能通過的電流也就越小。
電路元件中(被稱為電阻)在幾乎所有的電路中都會被應用來產生阻抗。雖然電阻是所有電路中最簡單的元件,但是在決定電路是否能夠動作。
R來表示阻抗。而它的單位為歐姆(Ω)。
導體是允許電荷流動的材料。但是導體的行為並非都一樣,我們發現材料的電阻值決定於幾個因素。
1.材料的形式
2.導體的長度
3.截面積
4.溫度
固定長度的導線被加上電流,材料內的移動電子會碰撞其他原子。不同材料的原子能階差會有不同的磁撞情形,進而影響電阻值,導體的電阻值取決於材料的種類。
如果將導線的長度加倍,我們能夠料想得到通過樣個長度導線的碰撞會加倍,也導致了電阻值的加倍。
金屬導體的電阻值正比於導體的長度。
關於導體電阻值受截面積影響有一個較難靠直覺看出的特性。當截面積增加,移動電子經過導體就更容易了,正如同水在大管徑比小管徑容易流動。如果截面積加倍,電子在導線內碰撞的機會也隨之減半。
金屬導體的電阻值反比於導體的截面積。
溫度效應:
導體電阻值並非在所有溫度下皆是定值。當溫度增加,更多的電子會脫離其軌道,致使在導體內碰撞增加。對於多數金屬導體,碰撞次數的增加會轉換成電阻值線性增加的關係。
金屬電阻值隨溫度變化的比率稱為金屬的溫度係數並以希臘字母 α表示。
任何金屬當溫度增加電阻值也增加,稱為”正溫度係數”。
對於半導體金屬如碳、鍺、矽,溫度增加允許電子脫離經常穩定的軌道,且變成可在金屬內部自由移動。雖然增加半導體內部碰撞的發生,但與額外電子的帶電荷流貢獻比起來,碰撞效應是很微小的。當溫度增加,帶電荷電子增加,導致更多電流,因而溫度增加導致電阻減少。因而此金屬被稱為”負溫度係數”。
當溫度減少到絕對零度 (T=-273.15℃)時,電阻值將接近於零。
固定電阻是電阻值為不變常數的電阻。
有數種固定電阻,大小的範圍從極微小(如在積體電路) 到能散逸數瓦特功率的高功率電阻。
碳混合物電阻模型由碳心混合絕緣填充物組成,碳與填充物的比值決定元件電阻值大小。碳部份越高電阻越低。金屬導線插入碳心,然後全部電阻由絕緣層包起來。碳混合物電阻的電阻值由1Ω 到100MΩ ,功率由1/8W 到
2 W。大電阻的散逸功率比小電阻多。
雖然碳心電阻有便宜與易製造的優點,但誤差大又較易受溫度變化而改變電阻值。碳混合物電阻當溫度變化達
100℃時,電阻將變化達 5%。
有時候電路常需電阻來散逸大量的熱。在這種情形,繞線式電阻常被使用。
如果電路的熱散逸不是主要的設計考慮時,由迷你包裝的固定電阻(稱為積體電路或IC)含有很多個別的電阻,這類包裝的明顯優點在於可為電路板節省空間。
可變電阻在日常的各種場合提供不可或缺的功能。這些元件用來調整收音機音量、家用電燈大小與調整火爐熱量。
可變電阻有兩個主要使用用途:
1.電位計:被用來調整提供給電路的電位。
2.變流計:用來調整電路內電流的大小。
線電阻或陶瓷外殼功率電阻的大電阻都將其電阻值與容許誤差寫在外殼上。至於小電阻,不論是碳混合物或金屬膜,皆因太小而無法將值寫在上面。因此,這些小電阻都以氧化物或絕緣層覆蓋其上,再以色碼印在上面。
色碼能提供快速辨別電阻的大小、容許誤差,有時還有可靠度。色碼的讀法由左至右,左邊指色帶最接近旁邊的一邊。
前兩色帶為電阻的前兩位數,第三色帶為乘數,表示為前面兩位數隨後的零的位數,其常給定為 10 的羃次。第四色代表是電阻的許誤容差。如有第五色帶則表示元件之可靠度。此可靠度為靜態指示值。再使用 1000 小時後,電阻不再保証了為此值了。表 3-5 所示為不同色碼所對應的值。



