固定電阻器和可調(diào)電阻器的基礎(chǔ)知識(shí)

電阻器是利用一些材料對(duì)電流有阻礙作用的特性所制成的，它是一種最基本、最常用的電子元件。電阻器在電路里的用途很多，大致可以歸納為降低電壓、分配電壓、限制電流和向各種元器件提供必要的工作條件（電壓或電流）等。為了表述方便，通常將電阻器簡(jiǎn)稱為電阻。電阻器按其結(jié)構(gòu)可分為固定電阻器和可調(diào)電阻器兩種，電位器也是一種可調(diào)電阻器。

一、固定電阻器
固定電阻器通常簡(jiǎn)稱電阻，是電子制作中使用最多的元件。固定電阻器一經(jīng)制成，其阻值便固定不變。

1. 常用固定電阻器的種類和特點(diǎn)電子愛好者經(jīng)常使用的固定電阻器有實(shí)芯電阻器、薄膜電阻器和線繞電阻器。圖1所示是它們的實(shí)物外形圖。由圖可知，普通固定電阻器只有兩根引腳，引腳無正、負(fù)極性之分。小型固定電阻器的兩根引腳一般沿軸線方向伸出，可以彎曲，以便在電路板上進(jìn)行焊接和安裝。

圖1 常用固定電阻器實(shí)物外形圖

實(shí)芯電阻器是由碳與不良導(dǎo)電材料混合，并加入粘結(jié)劑制成的，型號(hào)中有RS標(biāo)志。這種電阻器成本低，價(jià)格便宜，可靠性高，但阻值誤差較大，穩(wěn)定性差。在以前的電子管收音機(jī)和各種電子設(shè)備中，實(shí)芯電阻器使用非常普遍，但現(xiàn)在的成品電器中已經(jīng)很少使用。電子愛好者手頭多有這種電阻器，在一般業(yè)余電子制作中還是完全可以利用的。
薄膜電阻器是用蒸發(fā)的方法將碳或某些合金鍍?cè)诖晒埽ò簦┑谋砻嬷瞥傻?，它是電子制作中最常用的電阻器。碳膜電阻器型?hào)有 RT的標(biāo)志（小型碳膜電阻器為RTX），它造價(jià)便宜、電壓穩(wěn)定性好，但允許的額定功率較小。金屬膜電阻器型號(hào)有RJ標(biāo)志，外面常涂以紅色或棕色漆，它精度高，熱穩(wěn)定性好，在相同額定功率時(shí)，體積只有碳膜電阻器的一半。線繞電阻器在型號(hào)中有RX標(biāo)志，
是用鎳鉻或錳銅合金電阻絲繞在絕緣支架上制成的，表面常涂有絕緣漆或耐熱釉層。線繞電阻器的特點(diǎn)是精度高，能承受較大功率，熱穩(wěn)定性好；缺點(diǎn)是價(jià)格貴，不容易得到高阻值。萬用電表中的分流器、分壓器大多采用線繞電阻器。
電子制作中，有時(shí)需要用到功率比較大、阻值卻很小的電阻器，這樣的電阻器不容易購買到，但完全可以用自制的線繞電阻器來滿足需要。自制線繞電阻器（參見圖2）的方法很簡(jiǎn)單：根據(jù)欲制作電阻器所要求的功率（瓦數(shù)）大小選擇粗細(xì)合適的電阻絲，先測(cè)出單位長(zhǎng)度的阻值，估算出所需阻值的長(zhǎng)度。再將電阻絲繞在自制的膠木片骨架上，待繞得差不多時(shí)進(jìn)行測(cè)量，直至達(dá)到要求的阻值。然后在膠木片兩端做出引線，并焊上接線片即成。所用電阻絲可以用專門的鎳鉻絲、康銅絲、錳銅絲等，也可從廢電烙鐵芯、舊線繞電阻器等處拆下，或直接從電爐絲、電熱毯絲截取。

圖2 自制線繞電阻器實(shí)物外形圖

2. 電阻器的主要參數(shù)及標(biāo)注方法
電阻器的主要技術(shù)參數(shù)有標(biāo)稱阻值、允許偏差和額定功率。電阻值（簡(jiǎn)稱阻值）的基本單位是歐姆（簡(jiǎn)稱歐），用希臘字母 “Ω”表示。通常還使用比歐姆更大的單位——千歐(kΩ)和兆歐（MΩ）。它們之間的換算關(guān)系是：1兆歐（MΩ）=1000千歐（kΩ）1千歐（kΩ）=1000歐姆（Ω）為了適應(yīng)不同的需要，國家規(guī)定了一系列的電阻值作為產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，并在產(chǎn)品上標(biāo)注清楚標(biāo)準(zhǔn)電阻值，稱之為標(biāo)稱電阻。我國電阻器的標(biāo)稱阻值系列見表1所示。表中所給出的基數(shù)，可以乘以10、100、1000……例如3.9這個(gè)基數(shù)，可以是3.9Ω，也可以是39Ω、390Ω、 3.9kΩ、39kΩ、390kΩ和3.9MΩ等。
由于電阻器在生產(chǎn)過程中存在著誤差，所以標(biāo)稱阻值并不是100%的等于電阻器的實(shí)際電阻。我們把電阻器的實(shí)際阻值和標(biāo)稱阻值間的差別，常以差值與標(biāo)稱阻值的百分比數(shù)來表示，叫做允許偏差（或阻值誤差）。電阻器產(chǎn)品根據(jù)允許偏差大小可以分為3個(gè)等級(jí)，即：Ⅰ級(jí)允許偏差為±5%；Ⅱ級(jí)允許偏差為±10%，Ⅲ級(jí)允許偏差為±20%。很顯然，允許偏差值越小，表示電阻器的阻值精度越高。
電阻器是一種耗能元器件，當(dāng)電流通過電阻器時(shí)，就會(huì)有一部分電能轉(zhuǎn)換成熱能，使電阻器溫度升高。若使用時(shí)電阻器通過的電流太大或電阻器兩端承受的電壓過高，都會(huì)造成過熱而損壞。因此，各種電阻器都規(guī)定了它的標(biāo)稱功率（又叫額定功率）。
如果低于額定功率使用，電阻器的壽命就長(zhǎng)，工作安全；如果超負(fù)荷使用，輕者會(huì)縮短它的使用壽命，重者可能將電阻器燒壞。電阻器長(zhǎng)期工作所允許承受的最大電功率即為額定功率，單位為瓦（W）。一般電阻器分為1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W、 10W等多種，使用中，電阻器實(shí)際消耗的功率必須小于它的額定功率。在電子制作中，如果電路中沒有特別注明，通常都可以使用1/8W或1/4W的電阻器。以前國產(chǎn)的電阻器大多數(shù)是將其標(biāo)稱阻值、允許偏差和額定功率（1W以下不標(biāo)明）用數(shù)字和字母等直接印在表面漆膜上的，如圖3（a）所示。這種直接標(biāo)志法的好處是各項(xiàng)參數(shù)一目了然。另一種標(biāo)志方法是在單位符號(hào)（Ω、kΩ、MΩ）前面用數(shù)字表示整數(shù)阻值，而在單位符號(hào)后面用數(shù)字表示靠前位小數(shù)阻值，下面的字母則表示電阻值允許偏差的等級(jí)。字母等級(jí)劃分：D表示±0.5%，F(xiàn)表示±1%，G表示±2%，J表示±5%，K表示±10%，M表示±20%。例如，圖 3（b）所示的電阻器阻值為3.9kΩ，誤差為±5% 。

圖3 電阻器的直接標(biāo)志法 （a）實(shí)例一

圖3 電阻器的直接標(biāo)志法 （b）實(shí)例二

實(shí)際上，目前占據(jù)電阻器主流標(biāo)志方法的是國際上慣用的“色環(huán)標(biāo)志法”。采用色環(huán)標(biāo)志電阻器的標(biāo)稱阻值和允許偏差有很多好處：顏色醒目，標(biāo)志清晰，不易褪色，并且從電阻器的各個(gè)方向都能看清阻值和允許誤差。使用這種電阻器裝配整機(jī)時(shí)，不需注意電阻器的標(biāo)志方向，有利于自動(dòng)化生產(chǎn)。在整機(jī)調(diào)試和修理過程中，不用撥動(dòng)電阻器就可看清阻值，給調(diào)試和修理帶來方便，因此世界各國大多采用色環(huán)標(biāo)志法。采用色環(huán)標(biāo)志法的電阻器，在電阻器上印有4道或5道色環(huán)表示阻值等，阻值的單位為Ω。對(duì)于4環(huán)電阻器，緊靠電阻器端部的第1、2環(huán)表示兩位有效數(shù)字，第3環(huán)表示倍乘數(shù)，第4環(huán)表示允許偏差，如圖4左邊所示。對(duì)于5環(huán)電阻器，第1、2、3環(huán)表示三位有效數(shù)字，第4環(huán)表示倍乘數(shù)，第5環(huán)表示允許偏差，如圖4右邊所示。一般說來，我們常用的碳膜電阻器多采用4色環(huán)，而金屬膜電阻器為了更好地表示精度，多采用5色環(huán)。

色環(huán)一般采用黑、棕、紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫、灰、白、金、銀等12種顏色，它們所代表的數(shù)字意義如表2所示。圖5給出了色環(huán)電阻器的實(shí)例。其中，圖5（a）的電阻器4道色環(huán)依次為“棕、黑、紅、金”，它表示1 0 后面有2 個(gè)0 ， 其阻值為1000Ω=1kΩ，允許誤差為±5%；圖5（b）的電阻器5道色環(huán)依次為“綠、棕、黑、橙、棕”，它表示510后面有3個(gè)0，其阻值為 510×103Ω=510kΩ，允許誤差為±1%。

圖4 色環(huán)電阻器的標(biāo)志法

圖5 色環(huán)電阻器實(shí)例

色環(huán)標(biāo)志法中每種顏色所對(duì)應(yīng)的數(shù)字在國際上是統(tǒng)一的，初學(xué)者往往一時(shí)記不住，運(yùn)用不熟練，其實(shí)你只要記住下面10個(gè)字的順序，即“黑、棕、紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫、灰、白”，它對(duì)應(yīng)著數(shù)字“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9”，并且代表允許誤差的最后一圈色環(huán)多為專門的金色或銀色，“熟能生巧”，慢慢就會(huì)運(yùn)用自如了。

二、可調(diào)電阻器
可調(diào)電阻器主要有微調(diào)電阻器和電位器兩大類，其最大特點(diǎn)是電阻值能夠在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
1. 微調(diào)電阻器
微調(diào)電阻器又稱微調(diào)電位器、半可調(diào)電阻器，其實(shí)物外形見圖6所示。它的阻值可以在一定范圍內(nèi)改變，常用于偶爾需要調(diào)整阻值的電路里，例如作為晶體管的偏流電阻器、電橋平衡電阻器等。

圖6 常用微調(diào)電阻器實(shí)物外形圖

微調(diào)電阻器的結(jié)構(gòu)原理可通過圖7所示的WH7-A型立式微調(diào)電阻器來說明。與固定電阻器相比較，微調(diào)電阻器增加了一個(gè)可以在兩個(gè)固定電阻片引出腳之間滑動(dòng)的觸點(diǎn)引出腳，其中兩個(gè)固定電阻片引出腳之間的電阻值固定，并將該電阻值稱為這個(gè)微調(diào)電阻器的標(biāo)稱阻值。而滑動(dòng)觸點(diǎn)引出腳與任何一個(gè)固定電阻片引出腳之間的電阻值可以隨著滑動(dòng)觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)而改變。這樣，可以達(dá)到調(diào)節(jié)電路中的電壓或電流的目的。微調(diào)電阻器的阻值一般打印在它的外殼或表面明顯處，所標(biāo)阻值是它的最大阻值。微調(diào)電阻多用于小電流的電路中，其額定功率較小，常見的多是合成碳膜電阻器，它的型號(hào)中有WH標(biāo)志。若在大電流電路中使用微調(diào)電阻器，如電源濾波電路等，則要用線繞半可調(diào)電阻器（型號(hào)中有WX標(biāo)志）。

2. 電位器

表2 電阻器上色環(huán)顏色的意義

電位器也是一種可調(diào)電阻器，它在電路中多用于經(jīng)常需要改變阻值，進(jìn)行某種控制或調(diào)節(jié)的地方，如收音機(jī)的音量調(diào)節(jié)、穩(wěn)壓電源輸出電壓調(diào)節(jié)等都是通過電位器來完成的。常用電位器有普通旋轉(zhuǎn)式電位器、帶開關(guān)電位器、小型帶開關(guān)電位器、直滑式電位器等，它們的實(shí)物外形見圖8。
電位器與微調(diào)電阻器在構(gòu)造上有相似的地方，它們一般都有3個(gè)引出腳（參見圖9），其中兩邊的兩個(gè)固定電阻引出腳間電阻最大，而中間的滑動(dòng)觸點(diǎn)引出腳與左、右兩個(gè)引出腳之間的電阻可通過與旋軸相連的簧片式觸點(diǎn)移動(dòng)而改變，但這兩個(gè)電阻值之和始終等于最大電阻（標(biāo)稱阻值）。與微調(diào)電阻器相比，電位器具有較長(zhǎng)的旋軸和外殼，制造工藝也更精巧，有的電位器還附有獨(dú)立的電源開關(guān)。在業(yè)余電子制作或臨時(shí)搭接線路的電子實(shí)驗(yàn)中，只要體積允許，可用電位器來代替微調(diào)電阻器。電位器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須配上合適的手動(dòng)絕緣旋鈕或撥輪盤。例如，廣泛應(yīng)用于便攜式收音機(jī)、磁帶錄放機(jī)等產(chǎn)品中的 WH15-K型帶開關(guān)小型合成膜電位器（圖8），只有給它配上了專門的塑料撥輪盤，才能順利操作。通過塑料撥輪盤控制旋柄轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成電源開關(guān)和阻值改變兩項(xiàng)工作。

圖7 WH7-A型立式微調(diào)電阻器

圖8 常用電位器實(shí)物外形圖

圖9 WH15-K型帶開關(guān)電位器

三、電阻器的使用
1. 在電路圖中的識(shí)別
圖10中畫出了固定電阻器、微調(diào)電阻器與電位器的電路符號(hào)。符號(hào)中的長(zhǎng)方塊，表示電阻體本身，兩端的短線表示電阻器的兩個(gè)引腳線。微調(diào)電阻器和電位器符號(hào)中帶箭頭的引線，表示滑動(dòng)簧片端。在電路圖中，為了整齊、清楚，這些電路符號(hào)可以豎著畫，也可以橫著畫。在圖中的位置也以連接簡(jiǎn)捷為前提。這與制作時(shí)它們的實(shí)際位置，豎放還是橫放，以及排列的遠(yuǎn)近疏密都沒有關(guān)系。這一點(diǎn)對(duì)電阻器以外的其他元器件也是一樣的，請(qǐng)初學(xué)者注意。

圖10 電阻器的符號(hào)

通常情況下，如果一個(gè)電阻器在電路符號(hào)中或文字?jǐn)⑹鲋袥]有其他特別的說明，則可認(rèn)為選擇該電阻器時(shí)對(duì)型號(hào)、種類以及功率等均無特別要求。

2. 檢測(cè)與修復(fù)
電阻器在使用前，最好用萬用表進(jìn)行簡(jiǎn)單檢測(cè)，以做到心中有數(shù)。檢測(cè)普通電阻器的好壞，主要是用萬用表測(cè)它的阻值。正常情況下，萬用表的讀數(shù)應(yīng)與標(biāo)稱阻值大體符合；如果萬用表的讀數(shù)與標(biāo)稱阻值相差很大，或萬用表指針不動(dòng)、指針擺動(dòng)不穩(wěn)，則說明該電阻器已經(jīng)損壞。這里需要注意，不能用兩只手同時(shí)接觸萬用表的表筆兩端去測(cè)量電阻值，因?yàn)檫@樣會(huì)把人體電阻與被測(cè)電阻并聯(lián)，從而造成測(cè)量誤差。這在測(cè)高值電阻器時(shí)尤需注意。
檢測(cè)電位器或微調(diào)電阻器的質(zhì)量好壞時(shí)，可分兩步進(jìn)行：首先，測(cè)量電位器的最大阻值。按照?qǐng)D11（a）所示，將萬用表的表筆跨接在電位器兩固定端，測(cè)量一下電位器的最大阻值，其讀數(shù)應(yīng)為電位器的標(biāo)稱阻值。如果萬用表指針不動(dòng)或阻值相差很多，則表明被測(cè)電位器已損壞。然后，測(cè)量電位器滑動(dòng)片與電阻體接觸是否良好。按照?qǐng)D11（b）所示，將萬用表的表筆分別接在活動(dòng)端和一個(gè)固定端，同時(shí)緩慢地旋轉(zhuǎn)電位器的旋軸，從一個(gè)極端轉(zhuǎn)至另一個(gè)極端，反復(fù)調(diào)兩次，萬用表測(cè)出的阻值應(yīng)在“0”和標(biāo)稱阻值之間變化。如果在電位器旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，萬用表的表針有跳動(dòng)現(xiàn)象，說明可變觸點(diǎn)接觸不良，這樣的電位器不宜使用。固定電阻器價(jià)格便宜，如發(fā)生斷裂、變值、引線松脫而損壞時(shí)，一般應(yīng)丟棄。微調(diào)電阻器常因日久積塵或銹蝕而造成接觸不良，如發(fā)現(xiàn)測(cè)量阻值變大或開路，可用酒精棉球擦洗，或調(diào)整簧片壓力，一般可以修復(fù)。

（a）測(cè)量最大阻值

（b）檢查接觸狀況

3. 替代使用方法
在電子制作中，如果我們手頭一時(shí)沒有所需阻值或功率的電阻，那么可以用串聯(lián)、并聯(lián)的方法，“湊”出代用的電阻器。按照?qǐng)D 12（a）所示，用幾個(gè)阻值小的電阻器串聯(lián)， 可以得到大阻值電阻器。串聯(lián)后總阻值等于各個(gè)電阻之和，即R 總＝R1+R2+R3。按照?qǐng)D12（b）所示，用兩個(gè)阻值較大的電阻器并聯(lián)，可代替較小阻值的電阻器，并聯(lián)的總阻值R 總＝R1×R2/（R1+R2）。當(dāng)這兩只電阻阻值相等時(shí)，并聯(lián)后總阻值即減半。小功率電阻串聯(lián)或并聯(lián)都可以代替大功率電阻。

圖12 電阻器的替代法

例如：有一只100Ω、4W的電阻器損壞，我們可以用兩只50Ω、2W的電阻器串聯(lián)，也可以用兩只200Ω、2W的電阻并聯(lián)來代替，效果是一樣的。多只電阻器或不同阻值電阻器串聯(lián)、并聯(lián)后，各自功率承擔(dān)的情況比較復(fù)雜，需通過計(jì)算求得，這在實(shí)際中很少使用。
在電阻器的代用中，如果允許不考慮價(jià)格和體積，那么大功率電阻器可以取代同阻值小功率電阻器；金屬膜電阻器可以取代同阻值、同功率碳膜電阻器或?qū)嵭倦娮杵?，微調(diào)電阻器可代替固定電阻器。如果需要調(diào)節(jié)的機(jī)會(huì)極少，那么固定電阻器也可以取代調(diào)節(jié)阻值的微調(diào)電阻器。