(一) 电阻
电阻、电容、电感基础知识
常用电阻有碳膜电阻、碳质电阻、金属膜电阻、线绕电阻和电位器等。表1是几种常用电阻的结构和特点。
图1 电阻的外形
电阻种类(电 阻 结 构 和 特 点):
碳膜电阻
气态碳氢化合物在高温和真空中分解,碳沉积在瓷棒或者瓷管上,形成一层结晶碳膜。改变碳膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度,可以得到不同的阻值。碳膜电阻成本较低,性能一般。
金属膜电阻
在真空中加热合金,合金蒸发,使瓷棒表面形成一层导电金属膜。刻槽和改变金属膜厚度可以控制阻值。这种电阻和碳膜电阻相比,体积小、噪声低、稳定性好,但成本较高。
碳质电阻
把碳黑、树脂、粘土等混合物压制后经过热处理制成。在电阻上用色环表示它的阻值。这种电阻成本低,阻值范围宽,但性能差,很小采用。
线绕电阻
用康铜或者镍铬合金电阻丝,在陶瓷骨架上绕制成。这种电阻分固定和可变两种。它的特点是工作稳定,耐热性能好,误差范围小,适用于大功率的场合,额定功率一般在1瓦以上。
碳膜电位器
它的电阻体是在马蹄形的纸胶板上涂上一层碳膜制成。它的阻值变化和中间触头位置的关系有直线式、对数式和指数式三种。碳膜电位器有大型、小型、微型几种,有的和开关一起组成带开关电位器。
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还有一种直滑式碳膜电位器,它是靠滑动杆在碳膜上滑动来改变阻值的。这种电位器调节方便。
线绕电位器
用电阻丝在环状骨架上绕制成。它的特点是阻值范围小,功率较大。
大多数电阻上,都标有电阻的数值,这就是电阻的标称阻值。电阻的标称阻值,往往和它的实际阻值不完全相符。有的阻值大一些,有的阻值小一些。电阻的实际阻值和标称阻值的偏差,除以标称阻值所得的百分数,叫做电阻的误差。表2是常用电阻允许误差的等级。
允许误差 级 别 ±0.5% 005 ±1% 01 ±2% 02 ±5% Ⅰ ±10% Ⅱ ±20% Ⅲ 表2 常用电阻允许误差的等级
国家规定出一系列的阻值作为产品的标准。不同误差等级的电阻有不同数目的标称值。误差越小的电阻,标称值越多。表2是普通电阻的标称阻值系列。表3中的标称值可以乘以10、100、1000、10k;100k;比如1.0这个标称值,就有1.0Ω、10.OΩ、100.OΩ、1.0kΩ、10.0kΩ、100.0kΩ、1.0MΩ;10.0MΩ;
允许误差 ±5% 标 称 阻 值 系 列 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 ±10% ±20% 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 表3 普通固定电阻标称阻值系列
不同的电路对电阻的误差有不同的要求。一般电子电路,采用Ⅰ级或者Ⅱ级就可以了。在电路中,电阻的阻值,一般都标注标称值。如果不是标称值,可以根据电路要求,选择和它相近的标称电阻。
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当电流通过电阻的时候,电阻由于消耗功率而发热。如果电阻发热的功率大于它能承受的功率,电阻就会烧坏。电阻长时间工作时允许消耗的最大功率叫做额定功率。电阻消耗的功率可以由电功率公式: P=I×U P=I2×R P=U2/R
计算出来,P表示电阻消耗的功率,U是电阻两端的电压,I是通过电阻的电流,R是电阻的阻值。
电阻的额定功率也有标称值,常用的有1/8、1/4、1/2、1、2、3、5、10、20瓦等。在电路图中,常用图2所示的符号来表示电阻的标称功率。选用电阻的时候,要留一定的余量,选标称功率比实际消耗的功率大一些的电阻。比如实际负荷1/4瓦,可以选用1/2瓦的电阻,实际负荷3瓦,可以选用5瓦的电阻。
图2 电阻的功率标识
为了区别不同种类的电阻,常用几个拉丁字母表示电阻类别,如图3所示。第一个字母R表示电阻,第二个字母表示导体材料,第三个字母表示形状性能。上图是碳膜电阻,下图是精密金属膜电阻。表1列出电阻的类别和符号。表2是常用电阻的技术特性。
图3 电阻的类型标识
顺序 第一个字母 类别 主称 名称 电阻器 电位器 碳膜 金属膜 简称 阻 位 碳 金 氧 线 小 精 量 高 符号 R W T J Y X X J L G 第二个字母 导体材料 金属氧化膜 线绕 大小 精密 第三个字母 形状性能等 测量 高功率 第 3 页
表4 电阻的类别和符号
额定功率 电阻类别 (W) 0.05 标称阻值范围 (Ω) 10-100×103 5.1-510×103 温度系数 (1/℃) 噪声电势 运用频率 (uV/V) 0.125 RT型 0.25 碳膜电阻 0.5 5.1-5.1×106 1.2 -(6-20)×10-4 0.125 RU型 硅碳膜电阻 0.25 0.5 1.2 0.125 30-1×106 RJ型 金属膜电阻 0.25 30-5.1×106 0.5 30-10×106 1.2 ±(6-10)×10-4 RXYC型 2.5-100 线绕电阻 WTH型 0.5-2 碳膜电位器 WX型 1-3 线绕电位器 10-20×103 低频 470-4.7×106 5-10 几百千赫以下 5.1-56×106 低频 1-4 10兆赫以下 5.1-510×103 10-1×106 10-10×106 ±(7-12)×10-4 30-510×103 1-5 10兆赫以下 5.1-2×106 5.1-910×103 1-5 10兆赫以下 表5 常用电阻的技术特性
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碳质电阻和一些1/8瓦碳膜电阻的阻值和误差用色环表示。在电阻上有三道或者四道色环。靠近电阻端的是第一道色环,其余顺次是二、三、四道色环,如图1所示。第一道色环表示阻值的最大一位数字,第二道色环表示第二位数字,第三道色环表示阻值未应该有几个零。第四道色环表示阻值的误差。色环颜色所代表的数字或者意义见表1。
图4 电阻的电路符号表示方法
色 别 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 黑 金 银 无色 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0.1 第一色环 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 第二色环 10 100 1000 第三色环 第四色环 误 差 10000 100000 1000000 10000000 100000000 1000000000 1 ±5% ±10% ±20% 0.01 表6 色环颜色所代表的数字或意义
比如有一个碳质电阻,它有四道色环,顺序是红、紫、黄、银。这个电阻的阻值就是270000欧,误差是±10%。双比如有一个碳质电阻,它有棕、绿、黑三道色环,它的阻值就是15欧,误差是±20%。
电阻的型号命名方法,分类,主要特性参数
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导电体对电流的阻碍作用称着电阻,用符号R表示,单位为欧姆、千欧、兆欧,分别用Ω、KΩ、MΩ表示。
一、电阻的型号命名方法:
国产电阻器的型号由四部分组成(不适用敏感电阻)
第一部分:主称 ,用字母表示,表示产品的名字。如R表示电阻,W表示电位器。 第二部分:材料 ,用字母表示,表示电阻体用什么材料组成,T-碳膜、H-合成碳膜、S-有机实心、N-无机实心、J-金属膜、Y-氮化膜、C-沉积膜、I-玻璃釉膜、X-线绕。
第三部分:分类,一般用数字表示,个别类型用字母表示,表示产品属于什么类型。1-普通、2-普通、3-超高频 、4-高阻、5-高温、6-精密、7-精密、8-高压、9-特殊、G-高功率、T-可调。
第四部分:序号,用数字表示,表示同类产品中不同品种,以区分产品的外型尺寸和性能指标等
例如:R T 1 1 型普通碳膜电阻a1}
二、电阻器的分类
1、线绕电阻器:通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。
2、薄膜电阻器:碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。
3、实心电阻器:无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。
4、敏感电阻器:压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。
三、主要特性参数
1、标称阻值:电阻器上面所标示的阻值。
2、允许误差:标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差,它表示电阻器的精度。
允许误差与精度等级对应关系如下:±0.5%-0.05、±1%-0.1(或00)、±2%-0.2(或0)、±5%-Ⅰ级、±10%-Ⅱ级、±20%-Ⅲ级
3、额定功率:在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为-55℃~+70℃的条件下,电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。
线绕电阻器额定功率系列为(W):1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500
非线绕电阻器额定功率系列为(W):1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、100
4、额定电压:由阻值和额定功率换算出的电压。
5、最高工作电压:允许的最大连续工作电压。在低气压工作时,最高工作电压较低。 6、温度系数:温度每变化1℃所引起的电阻值的相对变化。温度系数越小,电阻的稳定性越好。阻值随温度升高而增大的为正温度系数,反之为负温度系数。
7、老化系数:电阻器在额定功率长期负荷下,阻值相对变化的百分数,它是表示电阻器寿命长短的参数。
8、电压系数:在规定的电压范围内,电压每变化1伏,电阻器的相对变化量。
9、噪声:产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏,包括热噪声和电流噪声两部分,热噪声是由于导体内部不规则的电子自由运动,使导体任意两点的电压不规则变化。
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(二)电容
常用电容按介质区分有纸介电容、油浸纸介电容、金属化纸介电容、云母电容、薄膜电容、陶瓷电容、电解电容等。
图1 电容的外形
电容种电 容 结 构 和 特 点 类 用两片金属箔做电极,夹在极薄的电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金纸介电属壳或者绝缘材料(如火漆、陶瓷、玻璃釉等)壳中制成。它的特点是体积较小,容量可容 以做得较大。但是有固有电感和损耗都比较大,用于低频比较合适。 云母电用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板,极板和云母一层一层叠合后,再压铸在胶木容 粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小,绝缘电阻大、温度系数小,适宜用于高频电路。 用陶瓷做介质,在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体陶瓷电积小,耐热性好、损耗小、绝缘电阻高,但容量小,适宜用于高频电路。 容 铁电陶瓷电容容量较大,但是损耗和温度系数较大,适宜用于低频电路。 结构和纸介电容相同,介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容,介电常数较高,体积小,薄膜电容量大,稳定性较好,适宜做旁路电容。 容 聚苯乙烯薄膜电容,介质损耗小,绝缘电阻高,但是温度系数大,可用于高频电路。 金属化结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔,体积小,容纸介电量较大,一般用在低频电路中。 容 油浸纸它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压介电容 高,但是体积较大。 它是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经铝电解过直流电压处理,使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大,但是漏电大,电容 稳定性差,有正负极性,适宜用于电源滤波或者低频电路中。使用的时候,正负极不要接第 7 页
反。 钽、铌它用金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制电解电成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要容 半可变也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片,中间夹着介质制成。调节的时候改电容 变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。 它由一组定片和一组动片组成,它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容可变电装在一起同轴转动,叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容 容体积大,损耗小,多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的,体积小,多用在晶体管收音机中。 求较高的设备中。 表1 常用电容的结构和特点
电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见表2。常用固定电容的标称容量系列见表3。
允许误差 ±2% ±5% ±10% ±20% (+20% -30%) (+50% -20%) (+100%-10%) 级别 02 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 表2 常用固定电容允许误差的等级
标 称 容 量 系 电容类别 允许误差 容量范围 列 第 8 页
1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 100pF-1uF ±5% 纸介电容、金属化纸介电容、纸膜复合介质电容、±10% 低频(有极性)有机薄膜介质电容 ±20% 6.8 1 2 4 6 8 10 15 20 1uF-100uF 30 50 60 80 100 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 ±5% 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 高频(无极性)有机薄膜介质电容、瓷介电容、玻 璃釉电容、云母电容 ±10% 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 ±20% 6.8 ±10% ±20% 铝、钽、铌、钛电解电容 +50/-20% +100/-10% 6.8 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 7.5 8.2 9.1 表3 常用固定电容的标称容量系列
电容长期可靠地工作,它能承受的最大直流电压,就是电容的耐压,也叫做电容的直流工作电压。如果在交流电路中,要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。 表4是常用固定电容直流工作电压系列。有*的数值,只限电解电容用。
1.6 100 4 125* 6.3 160 10 250 16 300* 25 400 32* 450* 40 500 50 630 63 1000 第 9 页
表4 常用固定电容的直流电压系列
由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体,它的电阻不是无限大,而是一个有限的数值,一般在1000兆欧以上。电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻,或者叫做漏电电阻。漏电电阻越小,漏电越严重。电容漏电会引起能量损耗,这种损耗不仅影响电容的寿命,而且会影响电路的工作。因此,漏电电阻越大越好。
电容的种类也很多,为了区别开来,也常用几个拉丁字母来表示电容的类别,如图2所示。第一个字母C表示电容,第二个字母表示介质材料,第三个字母以后表示形状、结构等。上面的是小型纸介电容,下面的是立式矩开密封纸介电容。表5列出电容的类别和符号。表6是常用电容的几项特性。
图2
顺 序 第一个字母 主 称 类 别 名 称 电容器 纸 介 容 简 称 C 称 号 Z 电 解 D 云 母 纸 高频瓷介 电 第二个字母 介质材料 低频瓷介 云 金属化纸介 瓷 聚苯乙烯等有机薄B 膜 L 涤纶等有机薄膜 筒 形 管 状 形 状 第三个字母以后 立式矩形 圆片形 结 构 密 封 立 圆 密 L Y M 筒 管 T G J T C Y 第 10 页
大 小 小 型 小 X 表5 电容的类别和符号
直流工作电压 电容种类 中小型纸介电容 容量范围 (V) 470pF-0.22uF 63-630 250-1600 运用频率 准确度 (MHz) 8以下 直流, Ⅰ-Ⅲ Ⅰ-Ⅲ 脉动直流 漏电电阻 (Ω) >5000 >1000-5000 金属壳密封纸介电容 0.01uF-10uF 中、小型金属化纸介电0.01uF-0.22uF 160、250、400 8以下 容 金属壳密封金属化纸0.22uF-30uF 介电容 薄膜电容 云母电容 瓷介电容 3pF-0.1uF 10pF-0.51uF 1pF-0.1uF 160-1600 63-500 100-7000 63-630 脉动电流 高频、低频 75-250以下 低频、高频 直流, Ⅰ-Ⅲ >2000 Ⅰ-Ⅲ Ⅰ-Ⅲ 02-Ⅲ 50-3000以下 >30-5000 >10000 >10000 >10000 02-Ⅲ 直流, 铝电解电容 0.47uF-1000uF 6.3-160 钽、铌电解电容 瓷介微调电容 可变电容 最大<1100pF 2/7pF-7/25pF 最小>7pF 100以上 低频,高频 >500 250-500 脉动直流 高频 >1000-10000 1uF-10000uF 4-500 脉动直流 直流, ⅢⅣ ⅣⅤ 表6 常用电容的几项特性
电容器容量标示
1、直标法
用数字和单位符号直接标出。如01uF表示0.01微法,有些电容用“R”表示小数点,如R56表示0.56微法。 2、文字符号法
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用数字和文字符号有规律的组合来表示容量。如p10表示0.1pF,1p0表示1pF,6P8表示6.8pF, 2u2表示2.2uF. 3、色标法
用色环或色点表示电容器的主要参数。电容器的色标法与电阻相同。
电容器偏差标志符号:+100%-0--H、+100%-10%--R、+50%-10%--T、+30%-10%--Q、+50%-20%--S、+80%-20%--Z。 (三)电感
电感线圈是由导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上,导线彼此互相绝缘,而绝缘管可以是空心的,也可以包含铁芯或磁粉芯,简称电感。用L表示,单位有亨利(H)、毫亨利 (mH)、微亨利(uH),1H=10^3mH=10^6uH。 一、电感的分类
按 电感形式 分类:固定电感、可变电感。
按导磁体性质分类:空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。
按 工作性质 分类:天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。 按 绕线结构 分类:单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。
二、电感线圈的主要特性参数
1、电感量L
电感量L表示线圈本身固有特性,与电流大小无关。除专门的电感线圈(色码电感)外,电感量一般不专门标注在线圈上,而以特定的名称标注。 2、感抗XL
电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL,单位是欧姆。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL 3、品质因素Q
品质因素Q是表示线圈质量的一个物理量,Q为感抗XL与其等效的电阻的比值,即:Q=XL/R。 线圈的Q值愈高,回路的损耗愈小。线圈的Q值与导线的直流电阻,骨架的介质损耗,屏蔽罩或铁芯引起的损耗,高频趋肤效应的影响等因素有关。线圈的Q值通常为几十到几百。 4、分布电容
线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底版间存在的电容被称为分布电容。分布电容的存在使线圈的Q值减小,稳定性变差,因而线圈的分布电容越小越好。
三、常用线圈
1、单层线圈
单层线圈是用绝缘导线一圈挨一圈地绕在纸筒或胶木骨架上。如晶体管收音机中波天线线圈。
2、蜂房式线圈
如果所绕制的线圈,其平面不与旋转面平行,而是相交成一定的角度,这种线圈称为蜂房式线圈。而其旋转一周,导线来回弯折的次数,常称为折点数。蜂房式绕法的优点是体积小,分布电容小,而且电感量大。蜂房式线圈都是利用蜂房绕线机来绕制,折点越多,分布电容越小
3、铁氧体磁芯和铁粉芯线圈
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线圈的电感量大小与有无磁芯有关。在空芯线圈中插入铁氧体磁芯,可增加电感量和提高线圈的品质因素。 4、铜芯线圈
铜芯线圈在超短波范围应用较多,利用旋动铜芯在线圈中的位置来改变电感量,这种调整比较方便、耐用。 5、色码电感器
色码电感器是具有固定电感量的电感器,其电感量标志方法同电阻一样以色环来标记。 6、阻流圈(扼流圈)
限制交流电通过的线圈称阻流圈,分高频阻流圈和低频阻流圈。 7、偏转线圈
偏转线圈是电视机扫描电路输出级的负载,偏转线圈要求:偏转灵敏度高、磁场均匀、Q值高、体积小、价格低。
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