第一章　元件和器材

第一节　电阻器

1．固定电阻器

电阻器通常简称为电阻，具有限制电流通过的功能，是电路中使用最为广泛的元件。根据制造材料和结构的不同，电阻的种类很多，常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻、水泥电阻、贴片电阻等，功率从1/16W（瓦）到几十瓦甚至更大功率都有，本书实验所采用的就是最常见的普通碳膜电阻，功率为1/4W的。这是由于1/4W的电阻体积大小合适，色环易于识别，功率能够满足需要，且易于购买，价格低廉。其实物外观如图1-1-1所示。

图1-1-2是普通固定电阻器的电路图形符号。从图中可以看出，电阻有两个引脚，不区分正负极性，用大写字母R来表示，R后面的数字表示该电阻在电路中的编号，1kΩ表示该电阻的阻值。在有的电路中，例如“R1”后面还标注有“*”，即“R1*”，这一般表示该电阻允许在一定范围内调整阻值，以满足实际需要。

图1-1-3是另外一种电阻图形符号，这种符号经常出现在国外电路图中，我们在阅读翻译版本的图书中也会经常看到。

电阻的特点就是对流经的电流形成阻碍，不论电流是直流还是交流，流经电阻的电流就会在电阻两端产生压降。电阻最主要的参数是电阻值和额定功率。

电阻值反映了其阻碍电流通过能力的大小，基本单位是欧姆，简称“欧”，单位符号是Ω。欧的单位相对较小，因此常用的单位还有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ），它们之间的关系是

1000Ω=1kΩ　1000kΩ=1MΩ

如果电路图上电阻阻值数字后面没有标注单位，这通常表示电阻阻值单位为欧姆（Ω）。

在电阻器制造过程中，由于成本和技术的限制，电阻的实际阻值与标称值之间不可避免地存在一定的误差，因此规定了一个允许的误差参数。显然，精度高的电阻，其制造难度就高，成本高，价格自然也会高一些。而精度低的电阻，制造难度低，成本也低，售价也就便宜一些。在不同的电路中，对电阻的精度要求也不尽相同，有的电路要求电阻值必须十分精确才能确保电路正常工作，而更多的电路则允许电阻值存在一定的误差，电路的稳定工作不会受到影响。

小功率的电阻一般都用色环来表示阻值和误差，常见的有四色环和五色环两种表示方法，表1-1-1列出了四色环电阻各道色环的具体含义。

从表中可以看出，在四色环电阻中，前两道色环表示有效位，第三道色环表示乘以10的N次幂，第四道色环表示允许的误差范围，阻值的单位为欧姆（Ω）。对第三道色环的表示“10的N次方”还有一个简便的计算方式就是将第三道色环看成“0”的个数，N就是0的个数，直接加在前两位有效数字的后面，就得到电阻的阻值，非常简便、直观。

举例来说，某只电阻，其色环分别为“棕、黑、红、金”，那么对应上述表格中的数字来看，前三道色环就是“1、0、00”，连起来就是1000，单位Ω，表示为1000Ω，也就是1kΩ，其误差在±5%以内，也就是说这个电阻实际阻值在950～1050Ω之间。

除了四色环电阻，常用的还有五色环电阻，它在第二位有效值之后增加了第三位有效值，从而可以表示更高精度的电阻。图1-1-4是1/4W五色环电阻的实物外观图。

表1-1-2列出了五色环电阻各道色环的具体含义。

由于五色环增加了一个有效位，因此，其表示阻值的方式与四色环有所不同，同样以上述1kΩ电阻为例，五色环表示方式为：棕、黑、黑、棕、棕。

由于电阻本身不区分极性，但色环标识具有唯一性，因此关于色环电阻的读数方向也是唯一的，也就是说拿到手里的电阻，其色环应该从左往右读，还是从右往左读，就需要事先明确。从表1-1-1中可以看出，对于四色环电阻，金、银颜色仅用于表示误差，那么金或银色环所在的位置显然应该在结尾，也就是在右边，那么四色环电阻的读数方向也就能确定了。除此之外，第三道色环与第四道色环之间的间距，要比前几道色环的间距大一些，这些都可以为确定读数方向提供依据。四色环电阻目前普遍使用浅土黄色作为底色，在其上面印制色环，各颜色的色差明显，因此识别起来比较容易，稍加练习，很快就能熟练记住各个常用电阻的色环。时间长了，就能做到拿起电阻看一眼，就能知道其阻值。

但对于五色环电阻的识别，可能会存在一定的歧义。市面上常见的小功率五色环电阻，常用“棕”色环来表示误差±1%。这样，对于阻值的第一个有效位为“1”的电阻，其色环两端均为棕色，这样从哪边开始读就是个问题。还以前面的1kΩ电阻为例，正确的读法是“棕、黑、黑、棕、棕”，但反过来读就变成“棕、棕、黑、黑、棕”，其阻值就被读成110Ω，即0.11kΩ，从而导致读数错误。虽然第四道色环与第五道色环之间的间距要大于前几道色环的间距，但对于1/4W、1/8W、1/16W等小功率、小体积的电阻来说，密集地印制了五道色环，导致这样的区别非常不明显，很难做出直观的判断。

另外，市面销售的五色环电阻，普遍使用浅蓝色作为底色，再在上面印制色环，在暖色的光线下，较深颜色的色环，如黑、棕、红、蓝、紫等颜色，色差不明显，较难分辨，特别是1/8W、1/16W等小功率电阻，体积仅相当于米粒大小，又在上面印制了五道色环，间距又密颜色又接近，对于准确读数来说更显困难。只有那些常年销售电阻的商家才能一眼分辨出阻值，普通用户确实很难准确分辨。

对于这种情况，我们建议最好的方法还是用万用表电阻挡实测一下，很方便，也不用担心读错色环，导致阻值读数错误。

为了尽量减少规格，便于采购，降低成本，增加通用性，本书中的实验共选取了四色环共13种阻值的电阻，具体阻值、色环及外观如表1-1-3所示。

2．可变电阻器

可变电阻器也称可调电阻器，顾名思义，这种电阻器的阻值可以在一定范围内调整，在一些要求电阻阻值可以调整的电路中，经常会使用到这种电阻器。

本书中一共使用了两种规格的卧式可变电阻，如图1-1-5所示，图1-1-6是原理图符号，用RP来表示。它的引脚垂直向下，顶部有十字形槽，可以使用一字或十字改锥调整阻值。它有3个引脚，左、右两端引脚内部连接的是定片1和定片2，这两个引脚之间的阻值是固定不变的，中间的引脚在内部连接的是动片，也就是符号中带箭头的部分，它是可以左右转动的，当用一字形改锥伸入十字槽中转动时，动片上的触点在可变电阻内部的膜式电阻片上进行滑动。当动片沿顺时针方向旋转时，相当于图1-1-6中的动片向下滑动，定片1与动片之间的电阻增大，动片与定片2之间的电阻值减少，当动片滑至最右边的位置时，等同于图1-1-6中动片移至最下端时，定片1与动片之间的电阻阻值为最大值，等于标称值，动片与定片2之间的阻值等于0。当动片沿逆时针方向旋转时，阻值的变化与上述情形相反。

严格讲，可变电阻器适用于调整不太频繁的电路中，通过改变阻值使电路达到规定要求后，就固定下来，不再经常改变阻值。与可变电阻器功能相似的还有电位器，其结构更加坚固，在电路中调整更加频繁，如很多音响设备上的音量、音调调整旋钮，就是由音量电位器构成的。在新的国家标准中，可变电阻器的电路符号如图1-1-7所示。

可变电阻的标称阻值是其两个固定引脚之间的阻值，一般直接标示在可变电阻上，用3位数字来表示，前两位表示为有效位，第三位是表示乘以10的N次方。按照前面介绍的简便方法，第三位也可以看成在前两位有效位之后，添加相应个数的“0”。例如在本书的实验中，用到的可变电阻实物上标识为“103”，可以看成在“10”后面添3个“0”，即“10000”，单位为欧姆（Ω），也就是10kΩ。同样，可变电阻实物上标识为“204”，即表示标称阻值为200kΩ。

3．光敏电阻器

光敏电阻器是阻值可以随光线照射的强弱变化而变化一种器件，当光线照射强时，呈现的电阻值小，光线照射弱时，电阻值大。光敏电阻外观如图1-1-8所示，电路图形符号如图1-1-9所示，用RG来表示，其中R表示电阻，G表示阻值与光相关。光敏电阻有两个引脚，不区分极性。光敏电阻的制作材料也有多种，常见的是采用金属的硫化物、硒化物等半导体材料制成，基本原理是光电效应，在光敏电阻两端的电极上加上电压，其中会有电流通过，当受到光线照射时，电流就会随光线强弱而变化，从而实现光电转换。

光敏电阻的主要参数是暗电阻和亮电阻。暗电阻是在标准室温和全暗条件下，呈现的稳定电阻值。亮电阻是在标准室温下和一定光照条件下测得的稳定的电阻值。一般来说，光敏电阻的暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，这样的光敏电阻灵敏度较高。

单只的光敏电阻本身一般没有做任何标注，其型号和参数一般仅在大包装盒上做标注，我们实验所用的光敏电阻型号为MG45，是最常用的光敏电阻。其中“MG”表示为光敏电阻器，“4”表示为可见光，“5”表示相应的外形尺寸和性能指标。关于具体型号，我们只需了解一下即可。