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和孩子一起学电子电路:电阻

钱魏Way · · 57 次浏览
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电阻是电子电路中最基础、最常用的元器件之一,它的核心作用是阻碍电流流动,同时实现分压、限流、信号调节等功能。

电阻的基本概念

电阻(Resistor)是一种被动元件,对电流的流动产生阻碍作用,将电能转化为热能。

  • 公式:欧姆定律V=I×R(电压=电流×电阻值)
  • 单位:欧姆(Ω),常用单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。

核心参数

  • 阻值:电阻对电流的阻碍能力,如 100Ω、1kΩ。
  • 精度:标称阻值与实际阻值的偏差(如 ±5%、±1%)。
  • 功率:电阻能承受的最大功率(如25W、1W),超过会烧毁。
  • 温度系数:阻值随温度变化的程度(如 ±100ppm/℃)。

电阻的分类

固定电阻(阻值不可变)

  • 碳膜电阻:成本低,精度一般(±5%),用于普通电路。
  • 金属膜电阻:精度高(±1%)、温度稳定性好,适合精密电路。
  • 绕线电阻:功率大(可达几十瓦),用于大电流场景。
  • 贴片电阻:体积小,用于现代电子设备(如手机、电脑主板)。

可变电阻(阻值可调)

  • 电位器:手动调节阻值(如音量旋钮)。
  • 敏感电阻:阻值随环境变化:
    • 热敏电阻(温度变化,如温度传感器)
    • 光敏电阻(光照变化,如自动路灯)
    • 压敏电阻(电压变化,用于过压保护)。

电阻的电路符号

固定电阻:阻值不能改变,电阻的一般符号。按材质分的碳膜电阻、金属膜电阻、薄膜电阻等符号与固定电阻相似。

可变(可调)电阻:也叫电位器,阻值可改变;

滑变电阻:通过滑动触点来改变电阻值;

敏感类电阻:阻值随压力、光照度、磁通量、电压、温度、湿度、气体浓度等改变。

电阻的选型要点

  • 阻值与精度:根据电路需求选择,普通电路可选±5%,精密电路需±1%。
  • 功率:留有余量(如实际功耗1W,选0.25W以上)。
  • 温度系数:高精度场合需关注(如仪器仪表)。
  • 尺寸:贴片电阻需匹配PCB空间(如0805、0603封装)。

电阻的应用场景

电阻作为电子电路中最基础的元件之一,其应用场景广泛且多样。以下是电阻在不同电路中的典型应用场景、原理分析及选型要点,覆盖从信号处理到功率控制的全方位需求:

限流保护

限制电流,防止器件因过流损坏,确保电路安全。

典型场景

  • LED驱动:串联电阻限制电流,避免LED烧毁。
  • 公式:$R = \frac{V_{电源} – V_{LED}}{I_{LED}}$
  • 实例:5V电源驱动红色LED($V_{LED}=2V, I=20mA $),需串联 $ R = \frac{5V-2V}{0.02A} = 150Ω$,选1/4W电阻。
  • 晶体管基极限流:防止基极电流过大击穿晶体管。

选型要点

  • 功率计算:确保P=I2R 小于电阻额定功率(留50%余量)。
  • 低阻值高功率:大电流场景选线绕电阻或水泥电阻(如电机驱动)。

分压电路

将输入电压按比例分配,提供特定电压信号。

典型场景

  • 传感器信号调理:将传感器输出分压至ADC输入范围。
  • 基准电压生成:为运放或比较器提供参考电压。

选型要点

  • 高精度电阻:选金属膜电阻(±1%)或精密薄膜电阻。
  • 低温度系数:避免温漂影响分压精度(如NPO/COG材质)。

上拉/下拉电阻

确保数字信号在无驱动时保持稳定电平,避免悬空干扰。

典型场景

  • 数字逻辑电路:
    • 上拉电阻:接VCC,确保未激活时信号为高电平(如I²C总线)。
    • 下拉电阻:接GND,确保未激活时信号为低电平(如复位引脚)。
  • 按键检测:按键未按下时通过下拉电阻保持低电平。

选型要点

  • 阻值范围:常用1kΩ~10kΩ(平衡功耗与响应速度)。
  • 低功率需求:1/8W或贴片电阻即可。

信号调节与阻抗匹配

调节信号幅度、匹配阻抗以减少反射。

典型场景

  • 音频音量控制:电位器调节信号幅度。
  • 射频电路:50Ω或75Ω电阻匹配传输线特性阻抗。
  • 运放反馈网络:调节放大倍数(如反相放大器$A_v = -R_f/R_{in}$)。

选型要点

  • 高频应用:选高频陶瓷电阻或薄膜电阻(低寄生电感)。
  • 精密匹配:使用1%精度的电阻阵列。

功率控制与能耗

将电能转化为热能,用于功率分配或制动。

典型场景

  • 电机制动:并联电阻消耗电机反向电动势能量。
  • 电源假负载:测试电源带载能力(如水泥电阻作为负载)。
  • 加热元件:PTC电阻用于恒温控制(如电热水壶)。

选型要点

  • 高功率电阻:选线绕电阻、水泥电阻或铝壳电阻(5W~100W)。
  • 散热设计:强制风冷或散热片安装。

敏感元件与传感器

利用电阻值变化检测环境参数。

典型场景

  • 温度检测:NTC/PTC热敏电阻(如空调温控)。
  • 光强检测:光敏电阻(如自动路灯)。
  • 应变检测:应变片测量机械形变。

选型要点

  • 非线性补偿:NTC需结合软件查表或线性化电路。
  • 环境适应性:高温场景选玻璃封装热敏电阻。

保护电路

吸收浪涌电压/电流,保护敏感器件。

典型场景

  • RC缓冲电路:电阻与电容串联吸收开关尖峰(如继电器触点保护)。
  • 保险丝替代:PTC电阻作为自恢复保险丝。

选型要点

  • 高耐压/流能力:如压敏电阻(MOV)用于防雷击。
  • 快速响应:TVS二极管配合电阻实现快速泄放。

时间常数电路(RC电路)

控制充放电时间,用于定时、滤波或波形生成。

 

典型场景

  • 延时开关:RC充电时间控制继电器动作。
  • 低通/高通滤波:RC组合滤除特定频率噪声。

选型要点

  • 低漏电流电容:如薄膜电容(聚丙烯材质)。
  • 稳定性:选金属膜电阻减少温漂影响。

电流采样

通过测量电阻两端压降计算电流(欧姆定律)。

典型场景

  • 电源管理:电流采样电阻监控电池充放电。
  • 电机控制:检测相电流实现闭环控制。

选型要点

  • 超低阻值:毫欧级电阻(如01Ω~0.1Ω)。
  • 四线制测量:消除引线电阻误差(开尔文接法)。

电阻的选择

在电子设计中,电阻的功率等级(如 1W、1/2W(0.5W)、1/4W(0.25W)、2W)直接决定了其能承受的功率上限,进而影响电路的安全性、尺寸和成本。以下是它们的核心区别和应用场景:

功率等级与物理特性

功率等级 典型尺寸 外观特征 散热能力
1/4W 小型(如贴片0805) 体积小,多为直插或贴片 低,依赖环境散热
1/2W 中等(直插碳膜电阻) 圆柱形,尺寸稍大 中等,需适当空气流动
1W 较大(金属膜电阻) 粗壮,可能带散热槽或金属外壳 较强,需自然对流
2W 大型(线绕电阻) 厚重,常见绕线结构或带散热片 高,需强制散热

关键区别

  • 体积:功率越大,体积越大(需要更大表面积散热)。
  • 材料:高功率电阻常使用金属氧化膜、线绕结构或陶瓷基体。
  • 温升:功率越高,工作温度可能更高,需注意电路布局散热。

应用场景与选型建议

1/4W(0.25W)电阻

典型应用:

  • 低功耗电路(如信号调理、LED限流、数字电路上拉/下拉)。
  • 贴片电阻(如手机、电脑主板)。

选型场景:当计算功耗 $P=I^2R $或$P=V^2/R <0.2$W 时(留20%余量)。

1/2W(0.5W)电阻

典型应用:

  • 中等功率电路(如电源分压、音频放大器偏置)。
  • 直插式电路板(如Arduino扩展板)。

选型场景:功耗 0.2W~0.4W(如12V电源串联LED,电流50mA时 P=12V×0.05A=0.6W,需选1W电阻)。

1W电阻

典型应用:

  • 高功耗场景(如电源输入限流、电机驱动、大电流分压)。
  • 需自然散热的开放式设计。

选型场景:功耗 0.5W~0.8W(如24V电路串联100Ω电阻,电流0.24A时 P=24^2/100=5.76W,需选更高功率电阻或分压设计)。

2W及以上电阻

典型应用:

  • 大功率设备(如电源适配器、逆变器、工业设备)。
  • 需要强制散热或金属外壳的场合。

选型场景:功耗 >1W(如大电流采样电阻、电炉调温)。

选型误区与注意事项

  • 余量不足:错误:计算功耗4W时选用1/2W电阻(余量仅0.1W)。正确:选择1W电阻(余量0.6W,避免高温老化)。
  • 忽略温升影响:高功率电阻在密闭环境中需降额使用(如1W电阻在高温环境下仅按75W设计)。
  • 替代风险:不可用小功率电阻替代大功率电阻,即使阻值相同(如用1/4W替代1W会烧毁)。
  • 电路布局:高功率电阻应远离热敏感元件(如电解电容、集成电路)。

电阻的阻值

利用色环来标注其阻值的方式,我们称之为色标法,它分两种:分别为4环电阻与5环电阻,数值的读取方法、颜色与数值的对应关系:

刚开始接触电路设计的小伙伴会对电阻值觉得非常困惑,为什么在5%精度的电阻里有200Ω、220欧姆的电阻,但就没有210Ω的电阻呢,也没有230Ω的电阻呢?电阻为什么要设置这么反人类的阻值分布呢?直接将电阻的阻值设置为200Ω、210Ω、220Ω……这样以10Ω为递进这样不好吗?

电阻的阻值之所以呈现为 22Ω、47Ω 而非 20Ω、50Ω,核心原因是 标准化生产需求对数分布规律,目的是在有限的阻值数量下覆盖全范围阻值,同时保证误差可控。

E系列标准:对数分布的工程智慧

国际电工委员会(IEC)制定了 E系列标准(如E6、E12、E24),将阻值按对数间隔分布,确保不同量级(如1Ω~10Ω、10Ω~100Ω)的阻值分布均匀,且相邻阻值的 相对误差一致

对数分布公式

每个十进范围(如1~10Ω)的阻值按以下公式生成:R=10k/n(n为系列编号,k为0,1,2,…,n)

  • E6系列(误差±20%):每十倍程分6个阻值,间隔为101/6≈468。
  • E12系列(误差±10%):分12个阻值,间隔为101/12≈211。
  • E24系列(误差±5%):分24个阻值,间隔为101/24≈096。

为什么是22Ω、47Ω而非20Ω、50Ω?

E12系列 为例,计算1~10Ω范围内的理论值并四舍五入后得到:1.0,1.2,1.5,1.8,2.2,2.7,3.3,3.9,4.7,5.6,6.8,8.2

这些数值通过 乘以10的幂次(如×10、×100)扩展为22Ω、47Ω、68Ω等,而非简单取整为20Ω、50Ω。

核心逻辑:对数间隔保证不同量级的阻值分布均匀,避免高阻值区域(如10kΩ以上)可选阻值过少。

为何不直接采用20Ω、50Ω?

误差覆盖问题

假设使用线性间隔(如10Ω、20Ω、30Ω…):

  • 以±10%误差为例,20Ω的实际范围为 18Ω~22Ω,30Ω为 27Ω~33Ω,中间存在 22Ω~27Ω 的空白区域。
  • E系列的对数间隔(如22Ω、27Ω)则通过±10%误差覆盖相邻阻值的间隙,确保全范围无空白。

生产与经济的平衡

  • 若强行生产20Ω、50Ω等“整数”阻值,需单独定制生产线,成本大幅增加。
  • E系列通过标准化减少阻值种类,同时满足绝大多数电路需求。

可变电阻

在面包板电子实验中,可变电阻(电位器)是调试电路、调节信号或控制参数的核心元件。

推荐的可变电阻类型

通用型旋转电位器(B型线性)

  • 型号示例:B10K(10kΩ)、B50K(50kΩ)、B100K(100kΩ)
  • 特点
    • 直插引脚,兼容面包板(引脚间距54mm)。
    • 阻值范围广,适合分压、信号调节(如调光、音量控制)。
  • 推荐场景:基础实验(LED调光、运放增益调节)。

精密多圈电位器(10圈可调)

  • 型号示例:3296W(1kΩ~1MΩ)、3006P(10圈调节)。
  • 特点
    • 多圈调节(如10圈),精度高(±1%)。
    • 小型化设计,适合面包板精密电路(如基准电压调节)。
  • 推荐场景
    • 需要精细调节的实验(传感器校准、高精度分压)。
    • 注意:引脚较细,插入面包板需轻拿轻放。

滑动电位器(直线式)

  • 型号示例:直滑式10kΩ(带刻度条)。
  • 特点
    • 直线滑动调节,直观显示位置(如音频均衡器)。
    • 部分型号可直接固定在面包板边缘。
  • 推荐场景:需要可视化调节的电路(信号发生器频率调节)。

数字电位器(IC控制)

  • 型号示例:MCP4131(SPI接口)、AD8403(I²C接口)。
  • 特点
    • 通过单片机编程控制阻值(如Arduino、STM32)。
    • 节省空间,适合自动化实验。
  • 推荐场景
    • 程序化调节电路(自动增益控制、数字滤波器)。
    • 需搭配面包板适配板(DIP封装)。

敏感型可变电阻(光敏/热敏)

  • 型号示例:光敏电阻(GL5528)、热敏电阻(NTC 10kΩ)。
  • 特点:阻值随环境光/温度变化(模拟自然信号输入)。
  • 推荐场景:传感器实验(自动路灯、温控电路)。

关键参数与选购要点

阻值范围

  • 常用标称值:1kΩ、10kΩ、100kΩ(覆盖大多数实验需求)。
  • 高阻值(1MΩ)适合微弱信号调节,低阻值(100Ω)用于大电流控制。

额定功率

  • 通用电位器功率为1W~0.5W,避免超过额定值(如10kΩ电位器在5V下最大电流0.5mA)。
  • 大功率场景(如电机调速)需选用线绕电位器(如2W以上)。

线性度

  • A型(对数型):适合音频音量调节(人耳对声音敏感度非线性)。
  • B型(线性型):适合电压分压、信号处理(推荐首选)。
  • C型(反对数型):特殊场景使用较少。

引脚兼容性

  • 确认引脚间距为54mm(标准面包板间距),避免过宽无法插入。
  • 贴片电位器需搭配转接板(如SOT-23转DIP)。

推荐入门套装

类型 推荐型号 阻值范围 单价(参考)
通用旋转电位器 B10K(直插式) 10kΩ ¥0.5~1
多圈精密电位器 3296W-103(10kΩ) 10kΩ ¥1~2
滑动电位器 直滑式B10K(带刻度) 10kΩ ¥2~3
数字电位器 MCP4131-103(SPI接口) 10kΩ ¥5~8
光敏电阻 GL5528(光控实验) 5~10kΩ(暗光) ¥0.3~0.5

典型电路应用

  • LED调光电路:用B10K电位器串联LED,调节亮度(需计算限流电阻)。
  • 运放增益调节:通过多圈电位器调整反相放大器反馈电阻。
  • 温度控制实验:热敏电阻+电位器组成分压电路,触发温控开关。

电位器的选择

在电子实验中,可变电阻(电位器)的型号差异主要体现在 调节精度、封装尺寸、功率容量调节方式 上。

以下是 3296W、3386P、3362P、WH148、RM065 等常见型号的核心区别及选型建议:

关键参数对比

型号 调节圈数 封装尺寸(长×宽×高) 引脚间距 功率 调节方式 典型阻值范围 价格(参考)
3296W 25圈 10×6×10mm 5mm 0.5W 顶部一字螺丝刀调节 100Ω~1MΩ ¥1.5~3
3386P 单圈 10×6×10mm 5mm 0.5W 顶部一字螺丝刀调节 100Ω~1MΩ ¥0.8~1.5
3362P 单圈 8×4×7mm 5mm 0.25W 顶部一字螺丝刀调节 10Ω~1MΩ ¥0.5~1
WH148 (B10K) 单圈 15×8×12mm 5mm 0.1W 旋钮手动调节 1kΩ~1MΩ ¥0.3~0.5
RM065 (B10K) 单圈 6×5×5mm 2.54mm 0.05W 侧向一字螺丝刀调节 100Ω~100kΩ ¥0.2~0.4

型号特性详解

  • 3296W(高精度多圈电位器)
    • 特点:25圈精密调节,阻值稳定性高(±5%),适合需要微调的电路。
    • 适用场景:基准电压校准、高精度分压电路、传感器信号调理。
    • 缺点:体积较大,调节需用工具。
  • 3386P(通用单圈电位器)
    • 特点:单圈调节,功率较高(5W),兼容面包板引脚间距。
    • 适用场景:运放增益调节、电源电压调整、基础分压电路。
    • 缺点:调节精度较低(±20%)。
  • 3362P(紧凑型单圈电位器)
    • 特点:超小体积(8×4mm),适合空间受限的电路。
    • 适用场景:便携设备、高密度PCB、低功耗信号调节。
    • 缺点:功率低(25W),易受温度影响。
  • WH148(带旋钮手动电位器)
    • 特点:自带塑料旋钮,手动调节便捷,成本极低。
    • 适用场景:实验快速调试(如LED调光、音频音量调节)。
    • 缺点:精度差(±30%),易因振动偏移。
  • RM065(微型贴片兼容电位器)
    • 特点:侧向调节,贴片式尺寸(6×5mm),引脚间距54mm兼容面包板。
    • 适用场景:高频电路、微型模块(如信号发生器频率微调)。
    • 缺点:功率极低(05W),仅适合小信号场景。

电子实验选型建议

  • 高精度需求(如传感器校准)
    • 首选:3296W(多圈精密调节)。
    • 替代:3386P(单圈,需配合数字表实时监测)。
  • 快速调试(如分压电路)
    • 首选:WH148(手动旋钮,操作直观)。
    • 替代:RM065(侧调,适合微型实验)。
  • 紧凑空间设计(如模块化电路)
    • 首选:3362P(超小体积)。
    • 替代:RM065(贴片兼容)。
  • 大功率场景(如电源调节)
    • 首选:3386P(5W)。
    • 注意:避免使用WH148(1W易烧毁)。

光敏电阻的选择

光敏电阻(LDR)的型号差异主要体现在 灵敏度、阻值范围、响应速度、光谱响应范围 以及 环保特性 上。

以下是常见型号(如GL5506、GL5516、GL5528、GL5537、GL5539、GL5549)和通用环保型的核心区别及选型建议:

关键参数对比

型号 亮电阻(10 Lux) 暗电阻(0 Lux) 峰值波长(nm) 响应时间(ms) 典型应用 环保认证
GL5506 50~100Ω 0.5~2MΩ 540(绿光敏感) 20(上升)/30(下降) 低灵敏度光控、玩具 部分符合RoHS
GL5516 5~10kΩ 1~5MΩ 550(可见光) 30/50 普通光敏开关、路灯控制
GL5528 8~20kΩ 2~10MΩ 560(黄绿光) 20/30 通用光控(如自动照明) 符合RoHS
GL5537 30~100kΩ 5~20MΩ 880(红外敏感) 50/100 红外检测、安防设备
GL5539 10~50kΩ 1~5MΩ 550(可见光) 10/20 高速响应场景(如相机曝光) 符合RoHS
GL5549 50~200kΩ 10~50MΩ 940(远红外) 100/200 高温环境、工业传感器
5mm环保通用型 5~20kΩ 1~10MΩ 550(可见光) 30/50 基础实验、低成本光控 全环保材料

型号特性详解

  • GL5528(最常用)
    • 特点:平衡性能,亮/暗电阻适中,响应快,符合环保标准。
    • 适用场景:自动路灯、光控开关、Arduino光敏实验。
  • GL5539(高速响应)
    • 特点:响应时间短(10ms上升),适合快速光信号检测。
    • 适用场景:相机自动曝光、激光通信、脉冲光检测。
  • GL5537(红外敏感)
    • 特点:峰值波长880nm,对红外光敏感,抗可见光干扰。
    • 适用场景:红外安防、夜视设备、红外遥控信号接收。
  • GL5549(高阻值/耐高温)
    • 特点:暗电阻高达50MΩ,耐高温设计(-30℃~+85℃)。
    • 适用场景:工业高温环境、远红外检测。
  • 5mm环保通用型
    • 特点:全环保材料(无铅、无卤素),成本低,性能均衡。
    • 适用场景:学生实验、消费电子产品(如夜灯、电子玩具)。

选型核心原则

  • 灵敏度需求
    • 低照度检测(如月光):选暗电阻高的型号(如GL5549)。
    • 强光环境(如日光):选亮电阻低的型号(如GL5516)。
  • 光谱匹配
    • 可见光控制(如室内照明):GL5528、GL5539。
    • 红外检测(如安防):GL5537、GL5549。
  • 响应速度
    • 低速应用(路灯):GL5528。
    • 高速应用(相机):GL5539。
  • 环保要求
    • 出口或环保认证产品:GL5528(RoHS)、5mm环保型。

压敏电阻的选择

压敏电阻(Voltage Dependent Resistor,VDR)是一种电压敏感的半导体器件,特性如下:

  • 非线性电阻:电压低于阈值时电阻极高(类似绝缘体),电压超过阈值时电阻骤降,将多余能量泄放,保护电路。
  • 核心材料:氧化锌(ZnO)基陶瓷,掺杂金属氧化物形成微观PN结结构,响应速度快(纳秒级)。
  • 典型应用:防雷击、吸收电源浪涌(如交流电源入口)、保护电子设备免受电压尖峰损害。

命名规则(以 10D471K 为例)

  • 尺寸/功率:”10″:直径10mm,对应功率(如10mm可承受1~2kW瞬时功率)。
  • 封装类型:”D”:圆形(Disc),另有方形(S)、贴片(SMD)等。
  • 压敏电压:”471″:47×10¹=470V(即阈值电压为470V)。
  • 误差等级:”K”:±10%(另有J=±5%、M=±20%等)。

总结命名规则:直径(mm) + 封装类型 + 压敏电压编码 + 误差等级

面包板实验选型要点

  • 压敏电压(V1mA):
    • 公式:压敏电压 ≥ 电路工作电压×5(例如5V电路选7~9V)。
    • 注意:交流电需按峰值电压计算(如220V交流峰值311V,选470V压敏电阻)。
  • 通流量(耐浪涌):实验场景一般选5~5kA,若需抗雷击或强干扰则选10kA以上。
  • 封装适配性:面包板优先选直插式(DIP)圆柱形(如7mm或10mm直径),引脚间距适配标准54mm插孔。
  • 电容影响:高频信号线路(如USB、射频)选低电容(<100pF)型号,电源线可忽略。
  • 温度与寿命:频繁过压冲击会加速老化,实验中选择耐高温型号(如-40℃~+85℃)。

热敏电阻的选择

热敏电阻(Thermistor)是一种电阻值随温度显著变化的电子元件,广泛用于温度检测、补偿、控制和保护电路。根据温度系数的不同,热敏电阻分为 NTC(负温度系数)PTC(正温度系数) 两大类。

热敏电阻的分类与特性

  • NTC(Negative Temperature Coefficient)
    • 特性:温度↑ → 电阻值↓,变化非线性(指数关系)。
    • 应用
      • 温度测量(如体温计、环境监测)。
      • 温度补偿(如晶体振荡器、激光二极管)。
      • 浪涌电流抑制(电源启动时限制电流)。
    • PTC(Positive Temperature Coefficient)
      • 特性:温度↑ → 电阻值↑,在居里温度(Curie Point)附近电阻急剧上升。
      • 应用
        • 过流保护(如电机、变压器保护)。
        • 自恢复保险丝(电流过大时断开,冷却后恢复)。
        • 加热元件(恒温控制)。

核心参数解读

  • NTC关键参数
    • 标称电阻值(R25):25℃时的电阻值(如10kΩ、100kΩ)。
    • B值(β值):描述电阻-温度曲线的斜率 (单位:K),常见B值:3950K、3435K(如NTC 10K 3950)。
    • 温度系数(α):单位温度变化引起的电阻变化率
    • 精度:标称电阻值的允许偏差(如±1%、±5%)。
    • 热时间常数(τ):响应速度指标(如5秒、10秒)。
  • PTC关键参数
    • 居里温度(Tc):电阻开始急剧上升的温度(如60℃、100℃)。
    • 开关电阻:常温下的电阻值(如10Ω、100Ω)。
    • 最大电压/电流:可承受的电气应力。

型号命名规则(以NTC为例)

  • 示例型号:NTC 10K 3950 ±1%
    • NTC:类型标识。
    • 10K:25℃时阻值10kΩ。
    • 3950:B值(3950K)。
    • ±1%:精度等级。
  • 封装标识:
    • 直插式:如DO-35(玻璃封装)、环氧树脂封装。
    • 贴片式:如0805、1206(尺寸代码)。

电阻实验推荐

实验1:LED限流保护(基础必做)

  • 目标 :展示电阻如何限制电流,防止LED烧毁
  • 所需元件
    • LED ×1
    • 电阻(220Ω~1kΩ,根据电源电压计算)
    • 5V电源(如USB接口或电池)
    • 面包板、跳线
  • 电路连接
    • 将LED的正极(长引脚)通过电阻连接到电源正极。
    • 将LED的负极直接连接到电源负极。
  • 原理
    • 若不接电阻,LED会因电流过大而烧毁。
    • 电阻值计算:R = (电源电压 – LED压降) / 期望电流 (例如:5V电源,LED压降2V,电流10mA → R = (5-2)/0.01 = 300Ω,选330Ω电阻)

实验2:分压电路(电压分配)

  • 目标 :用两个电阻将电压分压,观察电压变化
  • 所需元件
    • 电阻 ×2(如1kΩ和2kΩ)
    • 万用表
    • 9V电池或5V电源
  • 电路连接
    • 将两个电阻串联在电源正负极之间。
    • 用万用表测量中间节点的电压。
  • 原理
    • 分压公式:V_out = V_in × (R2) / (R1 + R2)(例如:R1=1kΩ,R2=2kΩ,输入5V → 输出约33V)

实验3:可变电阻调光(电位器实验)

  • 目标 :用可变电阻(电位器)调节LED亮度
  • 所需元件
    • LED ×1
    • 电位器(10kΩ)
    • 5V电源
  • 电路连接
    • 电位器的两端引脚接电源正负极,中间引脚接LED正极。
    • LED负极接电源负极。
  • 现象
    • 旋转电位器时,LED亮度随之变化。
    • 原理:电位器通过改变电阻值调整LED电流。

实验4:按钮防抖动(上拉/下拉电阻)

  • 目标 :展示电阻在数字信号中的稳定作用
  • 所需元件
    • 按钮开关 ×1
    • 电阻 ×1(10kΩ)
    • Arduino或逻辑电平检测模块
  • 电路连接
    • 按钮一端接电源正极,另一端接Arduino输入引脚。
    • 在输入引脚和地(GND)之间并联10kΩ电阻(下拉电阻)。
  • 原理
    • 未按下按钮时,下拉电阻将输入引脚稳定在低电平。
    • 按下按钮时,输入引脚变为高电平。

实验5:蜂鸣器音量调节(电阻限流)

  • 目标 :用电阻控制蜂鸣器音量
  • 所需元件
    • 蜂鸣器(有源或无源)
    • 电阻(100Ω~1kΩ)
    • 5V电源
  • 电路连接
    • 蜂鸣器正极通过电阻接电源正极,负极接电源负极。
    • 更换不同阻值的电阻,观察音量变化。
  • 现象
    • 电阻越大,电流越小,蜂鸣器音量越低。

2 Replies to “和孩子一起学电子电路:电阻”

  1. 自己给孩子整理的学习内容吗?这堂课孩子印象可太深刻了

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