電阻器的原理及作用

一、電阻器及其原理

電阻器通常由一串電阻值相等的電阻體組成，其中電阻體的材料、形狀、長度、電阻率等都有不同。在直流電路中，當(dāng)電壓施加到電阻器兩端時，電子將在電阻體內(nèi)進行漂流，從而形成了電阻體內(nèi)的電流。根據(jù)歐姆定律，電阻器兩端的電壓和電阻器內(nèi)通過的電流可用下式表示：

V=I×R

其中，V表示電壓，I表示電流，R表示電阻。電阻器的電阻值R越大，它就越能限制通過它的電流，同時兩端的電壓也會越高。相反，當(dāng)電阻值較小時，它可以容許更大的電流流過，并且兩端的電壓會降低。

除了限制電流以外，電阻器還有其他的應(yīng)用。例如，在電路中連接一個電阻器可以起到分壓的作用，使電壓被分配到不同的電路部分，從而達到控制的目的。

此外，電阻器還可以起到調(diào)節(jié)電路增益、提高電路寫入速率的作用。在一些電子設(shè)備中，電阻器已經(jīng)成為不可或缺的元件，如模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）。

總之，電阻器雖然看起來簡單，但它的作用不可小覷。只有了解了電阻器的工作原理，才能更好地應(yīng)用于電子電路設(shè)計中。

二、電阻器的作用

1、分壓

當(dāng)一個電阻器和另一個元件（如燈泡）在電路中串聯(lián)時，流過電阻器和燈泡的電流是相同的，當(dāng)電阻器和燈泡作為一個整體時，電阻器和燈泡各自的電壓之和等于兩端的總電壓。此時，電阻作為分壓而起作用。

2、分流

電阻器兩端的電壓與燈泡兩端的電壓相同是因為一個電阻器和另一個元件排排坐并聯(lián)在電路中，流過電阻器的電流和流過燈泡的電流之和等于流過電阻器和燈泡的總電流。此時，電阻充當(dāng)分流器。

3、阻抗匹配

阻抗匹配是指負載阻抗和激勵源內(nèi)部阻抗相互適應(yīng)的過程，以獲得信號傳輸過程中最大功率輸出的工作狀態(tài)。其中一種方法是通過改變阻抗力來實現(xiàn)的，在這種情況下，電阻作為阻抗匹配函數(shù)。

4、濾波

在電阻和電容串聯(lián)的RC充放電電路中，首先開關(guān)S接B點，如下圖所示，電容C不充電，兩端電壓為零，然后開關(guān)S接a點，此時電源通過電阻R開始對電容充電，當(dāng)電容器兩端的電荷增加到電路的平衡時，電源不再給電容器充電，然后開關(guān)S置于B點，當(dāng)電容器開始放電時，電容器兩端的電荷逐漸減小，當(dāng)它降到零時，就不會再放電。然后，將開關(guān)s置于a點，在充放電的無限循環(huán)中開始充電，我們稱電阻R的函數(shù)為濾波函數(shù)。

5、特殊電阻

特種電阻由半導(dǎo)體材料制成，特殊電阻的電阻值也是可變的，但與可變電阻不同，可變電阻的電阻值可以手動調(diào)節(jié)，特殊電阻的電阻值取決于外部環(huán)境條件。例如，熱敏電阻的電阻值隨溫度的升高而減小。在電路中應(yīng)用時，可根據(jù)其電阻值判斷溫度，并用作熱傳感器;光敏電阻的電阻值在有光時大大降低，可作為電路中的光開關(guān);變阻器的電阻值隨著兩端電壓的變化而變化，在電路中起到保護作用，保護電路不受電壓的升降。超導(dǎo)元件是最特殊的電阻，在導(dǎo)電時不會產(chǎn)生熱量，在制作計算機元件時不需要冷卻系統(tǒng)，從而大大降低了計算機的體積和能耗。