1.2 電路元器件的識(shí)別與檢測(cè)

對(duì)于某一器件來(lái)說(shuō)，其電磁性能會(huì)比較復(fù)雜。例如，白熾燈在通電工作時(shí)能把電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能，消耗電能，具有電阻的性質(zhì)；但其電流還會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，因此又具有儲(chǔ)存電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的作用，即具有電容和電感的性質(zhì)。在電路的分析和計(jì)算中，如果對(duì)一個(gè)器件要考慮所有的電磁性質(zhì)是十分困難的。為此，對(duì)于組成實(shí)際電路的各種器件，我們忽略其次要因素，抓住其主要電磁特性，使之理想化，即用理想電路元件代替實(shí)際器件。例如白熾燈可用只具有消耗電能而沒(méi)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)特性的理想電阻元件來(lái)近似地表征。

理想電路元件簡(jiǎn)稱為電路元件，常用的電路元件有電阻元件、電容元件、電感元件、理想電壓源和理想電流源。用一個(gè)或幾個(gè)具有單一電磁特性的電路元件所組成的電路，稱為實(shí)際電路的電路模型。本書(shū)后面所畫(huà)電路圖都是電路模型，應(yīng)用電路模型進(jìn)行分析、計(jì)算，其誤差可在工程允許的范圍之內(nèi)。

1.2.1 電阻元件

當(dāng)電流在導(dǎo)體中流過(guò)時(shí)，定向運(yùn)動(dòng)的自由電子與導(dǎo)體內(nèi)的原子核發(fā)生碰撞而受到阻礙，將電能轉(zhuǎn)化為熱能或其他不可逆形式的能量。這種導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙能力稱為電阻，具有這種特性的電路元件稱為電阻元件，用R表示。R的計(jì)量單位是歐[姆]（Ω），常用單位還有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）、毫歐（mΩ）。它們的關(guān)系為

1kΩ=103Ω，1MΩ=106Ω，1mΩ=10-3Ω

習(xí)慣上我們常稱電阻元件為電阻，故“電阻”這個(gè)名詞既表示電路元件，又表示元件的參數(shù)。

圖1-4為電阻元件符號(hào)，電阻元件兩端電壓與流過(guò)的電流之間的關(guān)系滿足歐姆定律[見(jiàn)式（1-4）]。

實(shí)際電路中有與電阻元件相對(duì)應(yīng)的具體器件，稱為電阻器。

1. 電阻器的分類

在電子電路中常用的電阻器有固定電阻器和可變電阻器。按制作材料和工藝不同，固定電阻器可分為膜式電阻、實(shí)心電阻及金屬線繞電阻等；可變電阻器可分為光敏電阻、熱敏電阻、壓敏電阻、濕敏電阻和電位器。圖1-5為常用電阻器外形，圖1-6為常見(jiàn)電位器外形。

2. 電阻器的主要性能指標(biāo)

（1）額定功率

在規(guī)定的環(huán)境溫度和濕度下，假定周圍空氣不流通，在長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)載不損壞或基本不改變性能的情況下，電阻器上允許消耗的最大功率，稱為額定功率。為保證安全使用，一般選其額定功率比它在電路中消耗的功率高1～2倍。額定功率分19個(gè)等級(jí)，常用的有0.05W、0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5W、7W、10W。

（2）標(biāo)稱阻值

產(chǎn)品上標(biāo)示的阻值，其單位有歐、千歐、兆歐。

（3）允許偏差

電阻器和電位器實(shí)際阻值對(duì)于標(biāo)稱阻值的最大允許偏差范圍，它表示產(chǎn)品的精度。

色環(huán)法標(biāo)稱阻值所代表的數(shù)字或意義見(jiàn)表1-1。

現(xiàn)舉例說(shuō)明色環(huán)法識(shí)別電阻標(biāo)稱值的方法。

1）在電阻體上標(biāo)以彩色環(huán)，色環(huán)由左向右依次排列，最左側(cè)為第一色環(huán)。圖1-7所示的電阻阻值為27000Ω±5%。

2）精密度電阻器的色環(huán)標(biāo)志用五個(gè)色環(huán)表示。第一至第三色環(huán)表示電阻的有效數(shù)字，第四色環(huán)表示倍乘數(shù)，第五色環(huán)表示允許偏差，圖1-8所示的電阻阻值為17.5Ω±1%。

3. 電阻器的檢測(cè)方法

（1）固定電阻器的檢測(cè)

使用萬(wàn)用表電阻檔將萬(wàn)用表兩表筆（不分正負(fù)）分別與電阻的兩端引腳相接即可測(cè)出實(shí)際電阻值。為了提高測(cè)量精度，應(yīng)根據(jù)被測(cè)電阻標(biāo)稱值的大小來(lái)選擇量程。

注意：測(cè)試時(shí)，特別是在測(cè)幾十千歐以上電阻的阻值時(shí)，手不要觸及表筆和電阻的導(dǎo)電部分；被檢測(cè)的電阻應(yīng)從電路中焊下來(lái)，至少要焊開(kāi)一個(gè)頭，以免電路中的其他元器件對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響，造成測(cè)量誤差；色環(huán)電阻在使用前最好用萬(wàn)用表測(cè)量一下其實(shí)際阻值，避免讀數(shù)錯(cuò)誤；任何有標(biāo)志的電阻在使用前都要進(jìn)行測(cè)量。

（2）電位器的檢測(cè)

檢查電位器時(shí)，首先要轉(zhuǎn)動(dòng)旋柄，看看旋柄轉(zhuǎn)動(dòng)是否平滑，開(kāi)關(guān)是否靈活，開(kāi)關(guān)通斷時(shí)“咔噠”聲是否清脆，并聽(tīng)一聽(tīng)電位器內(nèi)部接觸點(diǎn)和電阻體摩擦的聲音，如有“沙沙”聲，說(shuō)明質(zhì)量不好。用萬(wàn)用表測(cè)試時(shí)，先根據(jù)被測(cè)電位器阻值的大小，選擇好萬(wàn)用表的合適電阻檔位，然后按照檢測(cè)固定電阻器的方法進(jìn)行檢測(cè)。

如萬(wàn)用表的讀數(shù)在電位器軸柄轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中有跳動(dòng)現(xiàn)象，說(shuō)明活動(dòng)觸點(diǎn)有接觸不良的故障。

1.2.2 電容元件

具有儲(chǔ)存電場(chǎng)能特性的電路元件稱為電容元件。電容量又稱作電容，是指在給定電位差下的電荷儲(chǔ)藏量，記為C，國(guó)際單位是法[拉]（F）。一般來(lái)說(shuō)，電荷在電場(chǎng)中會(huì)受力而移動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動(dòng)而使得電荷累積在導(dǎo)體上，造成電荷的累積儲(chǔ)存。電容器儲(chǔ)存電荷量的多少，取決于電容器的電容量，電容量在數(shù)值上是等于一個(gè)導(dǎo)電極上的電荷量與兩塊極板之間的電位差之比。即

式中 Q——一個(gè)極板上的電荷量（C）；

U——兩塊極板之間的電位差（V）。

電容元件兩端電壓與流過(guò)電流的關(guān)系不再滿足歐姆定律，而是滿足以下關(guān)系式

從上式可知，電容元件的電壓與電流之間是微分的關(guān)系。

電容元件的符號(hào)如圖1-9所示。

實(shí)際電路中有與電容元件相對(duì)應(yīng)的具體器件，稱為電容器。

1. 電容器的分類

按結(jié)構(gòu)可分為：固定電容、可調(diào)電容、預(yù)調(diào)電容。

按極性分為：有極性電容和無(wú)極性電容。常見(jiàn)的有極性電容是電解電容。

從材料上可以分為：聚酯電容、陶瓷電容、瓷片電容、獨(dú)石電容、鉭電容等。

圖1-10為常見(jiàn)電容器的外形。

2. 電容器的主要性能指標(biāo)

（1）標(biāo)稱容量和允許偏差

電容器上標(biāo)有的電容數(shù)是電容器的標(biāo)稱容量，常用的單位有F、μF、nF、pF，他們之間的關(guān)系是1F=106μF=109nF=1012pF。電容器的標(biāo)稱容量和它的實(shí)際容量會(huì)有偏差，這個(gè)偏差的范圍用允許偏差表示，國(guó)產(chǎn)電容容量偏差用符號(hào)F、G、J、K、L、M來(lái)表示，分別對(duì)應(yīng)允許偏差為±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。

一般，電容器上都直接寫(xiě)出其容量，也有用數(shù)字來(lái)標(biāo)志容量的，通常在容量小于10000pF的時(shí)候，用pF做單位，大于10000pF的時(shí)候，用μF做單位。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，大于100pF而小于1μF的電容常常不標(biāo)注單位。如有的電容上標(biāo)有“105”三位有效數(shù)字，左起兩位給出電容量的第1、第2位數(shù)字，而第3位數(shù)字則表示其后加0的個(gè)數(shù)，單位是pF，此電容容量為1000000pF=1μF。帶小數(shù)的電容量常常用字母表示，如1p5、4μ7、3n9分別表示1.5pF、4.7μF和3.9nF。

（2）額定工作電壓

在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)，電容長(zhǎng)期可靠地工作，它能承受的最大直流電壓，就是電容的耐壓，也叫作電容的直流工作電壓。如果在交流電路中，要注意所加的交流電壓最大值不能超過(guò)電容的直流工作電壓值。常用的固定電容工作電壓有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、250V、400V、500V、630V、1000V。

（3）絕緣電阻

由于電容兩極之間的介質(zhì)不是絕對(duì)的絕緣體，它的電阻不是無(wú)限大，而是一個(gè)有限的數(shù)值，一般在1000MΩ以上，電容兩極之間的電阻叫作絕緣電阻，或者叫作漏電電阻，漏電電阻越大越好。

3. 電容器的檢測(cè)方法

測(cè)量電容容量：使用萬(wàn)用表電容檔，測(cè)量前先將電容通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娮璺烹姡缓髮⑷f(wàn)用表置于電容檔（F），選擇適應(yīng)的量程，然后將電容插入Cx測(cè)試插孔，進(jìn)行電容容量測(cè)量，如100μF的電容，測(cè)量出電容容量是98μF或99μF都為正常。對(duì)于電解電容，要注意極性不要接反。

測(cè)量電容好壞：可以用電阻擋或二極管檔通過(guò)測(cè)量電容兩個(gè)電極之間的阻值來(lái)判斷電容是否損壞，如果被測(cè)電容的兩個(gè)電極之間阻值很小或?yàn)榱悖f(shuō)明電容內(nèi)部被擊穿。

1.2.3 電感元件

具有儲(chǔ)存磁場(chǎng)能特性的電路元件稱為電感元件。當(dāng)線圈通過(guò)電流后，在線圈中形成磁場(chǎng)感應(yīng)，感應(yīng)磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流來(lái)抵制通過(guò)線圈中的電流。實(shí)驗(yàn)證明，通過(guò)線圈的磁通量和通入的電流是成正比的，它們的比值叫作自感系數(shù)，也叫作電感，用符號(hào)L表示。

一個(gè)通有電流為i的線圈（或回路），其各匝線圈磁通量的總和稱作該線圈的磁鏈Ψ。如果各線圈的磁通量都是Φ，線圈的匝數(shù)為N，則線圈的磁鏈Ψ=NΦ。線圈電流i隨時(shí)間變化時(shí)，磁鏈Ψ也隨時(shí)間變化。電感L可由式（1-8）得到。

電感單位為亨[利]（H），常用的還有毫亨（mH）、微亨（μH），換算關(guān)系為

1H=103mH，1mH=103μH

電感元件兩端電壓與流過(guò)電流之間的關(guān)系不滿足歐姆定律，而是滿足如式（1-9）所示的微分關(guān)系：

電感元件符號(hào)如圖1-11所示。

實(shí)際電路中有與電感元件相對(duì)應(yīng)的實(shí)際電路元件，稱為電感器。

1. 電感器的分類

按電感值分類：固定電感、可變電感。

按導(dǎo)磁體性質(zhì)分類：空心線圈、鐵氧體線圈、鐵心線圈、銅心線圈。

按工作性質(zhì)分類：天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉(zhuǎn)線圈。

按繞線結(jié)構(gòu)分類：?jiǎn)螌泳€圈、多層線圈、蜂房式線圈。

圖1-12所示為常用電感器外形。

2. 電感器的主要性能指標(biāo)

（1）標(biāo)稱電感量

反映電感線圈自感應(yīng)能力的物理量。電感量的大小與線圈的形狀、結(jié)構(gòu)和材料有關(guān)。電感量的大小主要取決于線圈的直徑、匝數(shù)及有無(wú)鐵磁心等。

電感量的標(biāo)志方法有直標(biāo)法和色標(biāo)法，直標(biāo)法是在電感線圈的外殼上直接用數(shù)字和文字標(biāo)出電感線圈的電感量，一般單位為 μH。色標(biāo)法即用色環(huán)表示電感量，單位為mH，第一二位表示有效數(shù)字，第三位表示倍率，第四位為允許偏差。

（2）電感線圈直流電阻

電感線圈的直流電阻是指損耗電阻，其阻值很小。

（3）品質(zhì)因數(shù)

品質(zhì)因數(shù)用來(lái)表示線圈損耗的大小。電感線圈中，存儲(chǔ)能量與消耗能量的比值稱為品質(zhì)因數(shù)，也稱g值，具體表現(xiàn)為線圈的感抗與線圈損耗電阻的比值，g=ωL/R。式中，ω是通過(guò)線圈交流電的角頻率，ω=2πf，f是交流電效率。

（4）額定電流

電感器正常工作時(shí)，允許通過(guò)的最大電流。若工作電流大于額定電流，則電感器會(huì)因發(fā)熱而改變參數(shù)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀。

3. 電感器的檢測(cè)

電感量檢測(cè)：大多數(shù)萬(wàn)用表不能直接測(cè)量電感量，需要用外接電路后換算，只有少數(shù)型號(hào)可以直接測(cè)量電感量。

電感器好壞判斷：用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量電感器的直流電阻，如電阻值遠(yuǎn)大于標(biāo)稱值，說(shuō)明電感器內(nèi)部斷路；如果電阻值遠(yuǎn)小于標(biāo)稱值，說(shuō)明電感器內(nèi)部短路；對(duì)于貼片電感，此時(shí)的讀數(shù)應(yīng)為零。

1.2.4 電源元件

電源元件是從實(shí)際電源器件中抽象出來(lái)的，當(dāng)實(shí)際電源本身的功率損耗可以忽略不計(jì)，而只起產(chǎn)生電能的作用時(shí)，這種電源便可以用一個(gè)電源元件來(lái)表示，又稱為理想電源元件。理想電源元件分為理想電壓源和理想電流源。

理想電壓源簡(jiǎn)稱為恒壓源。特點(diǎn)是輸出電壓U是由電源本身確定的定值，與輸出電流和外電路的情況無(wú)關(guān)，而輸出電流I不是定值，與輸出電壓和外電路的情況有關(guān)。恒壓源的電路符號(hào)如圖1-13所示。

理想電流源簡(jiǎn)稱為恒流源。特點(diǎn)是輸出電流I是由電源本身確定的定值，與輸出電壓和外電路的情況無(wú)關(guān)，而輸出電壓U不是定值，與輸出電流和外電路的情況有關(guān)。恒流源的電路符號(hào)如圖1-14所示。

此外，對(duì)于一個(gè)理想的電壓源，內(nèi)阻應(yīng)該為0，而理想電流源的內(nèi)阻應(yīng)當(dāng)為無(wú)窮大。