第2章 電阻與電阻電路

2.1 電阻基礎

2.1.1 基本概念

任何物質都有阻止電流流動的特性，物質的這種阻擋電流的特性被稱為電阻（resist-ance），用字母“R”表示。

不同的物質對電流的“阻力”大小不同。導體對電流的“阻力”小，如鐵和銅；絕緣體對電流的“阻力”大，如木頭和橡膠。

通常講的“電阻”實際上是指一個個的電阻器（Resistor），是一種元器件。在電路中，電阻通常用2.1（a）或圖2.1（b）的圖形符號來表示。原始的電腦電路圖中，基本上都是采用圖2.1（b）所示的電阻符號。

電路中的電子元器件種類很多，不同種類的元器件都會用一些特定的字母來表示。電阻在電路中用字母“R”表示。

但電路中會有許多電阻，單用字母“R”不能準確描述每一個電阻。為此，采用字母“R”加數字來表示電路中的電阻，以方便對電路的描述。就好像人的姓名一樣，字母“R”是電阻的姓，“R”后面的數字就是每一個電阻的名。例如，在圖2.2所示的電路中，R638、R483、R634、R639就分別表示了4個不同的電阻。這種表示方法對于電容、電感、二極管、三極管、集成電路等都是適用的。

電阻的應用非常廣泛。電阻可被用作負載、偏置電路或反饋元件。電阻與電容結合使用可用于放電、濾波、定時、耦合、脈沖形成等方面。電阻也可用于設置工作電流與信號電平。電阻用于電源電路中可損耗功率，減小相應電壓，也可用于測量電流、電壓。

2.1.2 電阻的單位

電阻器都有一定的阻值，它代表這個電阻對電流流動阻擋力的大小。電阻的單位是歐姆，用符號“Ω”表示。常用的單位還包括kΩ（千歐）、MΩ（兆歐），其換算關系如下所示。

1kΩ=1000Ω；1MΩ=1000kΩ

電阻上單位的表示通常采用色環法和數字法。但筆記本電腦中絕大多數的電阻都很小，很少被標上阻值。通常是通過電路圖或者對好機器中的相同位置電阻的測量來獲得該電阻的阻值。

2.1.3 歐姆定律

對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。電阻的阻值可用公式

來描述。這就是著名的歐姆定律。其中，U為電壓，單位是伏特；I為電流，單位是安培。

歐姆定律表明：流過電阻的電流與其端電壓成正比，而與本身的阻值成反比。

當電路兩端的電壓為1V，通過的電流為1A時，則該段電路的電阻值為1Ω。

歐姆定律僅適用于線性電阻（電路）。如果流過一個元器件的電流隨電壓的變化而呈線性變化，則該元器件是一個線性元件，如圖2.3（a）所示。否則，該元器件是非線性元器件，如圖2.3（b）所示。

若一個電阻器在一定的使用條件下，加在其兩端的電壓與通過的電流的關系遵循歐姆定律，則該電阻器是線性元件，如各種膜式電阻器、線繞電阻器等。

在規定的使用條件下，若加在電阻器上的電壓和通過的電流的關系，不遵循歐姆定律，這種電阻器稱為非線性電阻器，如壓敏電阻器、熱敏電阻器等。

電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流經過它就產生熱能。可以計算電阻的功率，計算公式是

P=UI

代入歐姆定律，則可得到P=I2R或P=U2/R。功率的單位是瓦特（W），1W=1000mW。

例2.1：計算圖2.4中流過電阻的電流，電阻消耗的功率。

代入歐姆定律，得流過電阻的電流

由此，可計算出電流流過電阻時所產生的功率為

P=I2R=0.0062×500=0.018W=180mW

或者，P=UI=3V×0.006=0.018W=180mW

習題2.1：若需要圖2.4所示電路中的電流為200mA，電阻R的阻值應該是多少？

習題2.2：假如圖2.4中R的阻值是3kΩ，電路中的電流是多少？