简介

电阻是最常见的电路元件。在每个电路中它们是至关重要的一部分。在我们喜爱的欧姆定律中，电阻是主角。

在电阻这一部分，我们涉及以下内容：

• 什么是电阻？
• 电阻的单位
• 电阻的符号
• 串联、并联电路中的电阻
• 电阻的不同种类
• 解读颜色编码
• 解读表面安装式电阻
• 电阻应用举例

相关阅读

本文章中一些概念是建立在重要的电学知识上的。在继续阅读本文章之前，建议阅读（起码要浏览）以下文章：

• What is Electricity?（什么是电学？）
• Voltage, Current, Resistance, and Ohm’s Law（电压，电流，电阻和欧姆定律）
• What is a Circuit（什么是电路）
• Series vs. Parallel Circuits（串联电路vs并联电路）
• How to Use A Multimeter – Specifically check out the measuring resistance section.（如何使用万用表——特别是测量电阻大小那一部分）
• Metric Prefixes（公制单位前缀）

电阻基础

电阻是拥有电抵抗力的电路元件。电阻能够限制流过电路中的电流。

它们是消极的元件，因为它们只能消耗能量（不能产生）。电阻通常在运算放大器、位控制器和其他集成电路中充当活跃的一部分。通常电阻被用来限流、分压和上拉IO口。

电阻单位

电阻抵抗电流的能力用欧姆来表示。欧姆的符号是希腊字母Ω。1Ω的定义是电阻两端的电压为1V时，流过电阻的电流是1A的阻值。

电阻抵抗电流的能力用欧姆来表示。欧姆的符号是希腊字母Ω。1Ω的定义是电阻两端的电压为1V时，流过电阻的电流是1A的阻值。
在SI单位制中，更大或更小的欧姆值可以加上前缀千、兆、吉，这样使比较大的值更容易阅读。像千欧（KΩ）和兆欧（MΩ）是非常常见的电阻单位，百万欧（mΩ）是比较少见的单位。例如，4700Ω和4.7KΩ是相等的，5600000Ω可以写成5600KΩ或5.6MΩ。

符号

所有电阻都是有两极的，电阻的两端都要连接在电路中。电阻的符号有以下两种形式：

两种常见的电阻符号。R1是美国式的1KΩ电阻，R2是国际式的47KΩ电阻。

电阻的两端是波浪线（或矩形）伸展出来的线。这两端要和电路的其余部分相连。

电阻的符号通常会由阻值和名字强调出来。以欧姆为单位的阻值，对于估测并实际建造电路是至关重要的。电阻的名字通常由字母R和紧跟着的数字组成。电路中每一个电阻的名字都必须独一无二。举个例子，这里是555定时器电路中的一些电阻：

在这个电路中，电阻扮演了设置555定时器输出频率的重要角色。另一个电阻（R3）限制了流过LED的电流大小。

电阻类型

电阻有各种各样的形状和大小。它们可能是穿孔安装或表面安装。穿孔安装通常被缩写成PTH（plated through-hole），表面安装通常被缩写成SMD/SMT（surface-mount technology or device）。

终端和安装

PTH电阻具有长而柔软的引脚，可以插进面包板或手工焊接到测试板或PCB板上。有时候你不想焊接又薄又小的SMD电阻，这些PTH电阻对于使用面包板或其他测试板就显得特别有用了。PTH电阻的引脚又细又长，这就意味着它们比起SMD电阻要更多存储空间。比较普遍的PTH电阻采用轴式包装。电阻的大小和它的功率相关。一个常见的0.5瓦特的电阻长9.2mm，而0.25的电阻长6.3mm。

一个0.5瓦特的电阻（上）和0.25瓦特的电阻（下）

SMT电阻外形是薄而黑的矩形，两端是更小的铮亮的银色导体边缘。这些电阻一般被安装在PCB板的顶部，与其他元件焊接在一起。因为这些电阻太小了，通常要用机器把它们放在热箱里进行熔焊，并固定在特定的地方。

一个0603外形的330Ω电阻

SMD电阻有标准的大小：通常是0805（0.8mm长，0.5mm宽），0603或0402.它们有利于生产大量的电路板，而且特别节省空间。虽然它们在焊接时需要熟练而精确的焊接技术。

电阻的组成

电阻可以是各种各样的材料。最普遍流行的电阻通常用碳、金属或金属氧化物制成。在这些电阻里，一个薄薄的导体片被绝缘材料弯弯曲曲地包裹着。大多数穿孔式安装的电阻是由碳片或金属片组成的。

看一看碳片电阻的内容。电阻的阻值（从上到下）：27Ω，330Ω，3.3MΩ。在电阻里其他PTH电阻会用超薄的金属片制造。这些电阻通常贵一些。一些高端产品，例如大范围的温度计会选择使用这些电阻。

SMT电阻既有薄的也有厚的。厚的一类通常便宜些但阻值没有薄的那么精确。在两种电阻类型中，一片小小的具有阻值的金属合金被夹在陶瓷基架上，最外层由玻璃或环氧树脂覆盖，然后与两端的导体边连接。

电阻封装种类

电阻有许多特殊的封装类别。有些电阻由四到五个内置电阻排成阵列封装而成，外头引出每个电阻的引脚。在这些阵列的电阻可能共同使用同一个引脚，或者被设置成分压器。

5个330Ω的电阻阵列，每个电阻的一端都连接在一起。
电阻的阻值不一定是恒定不变的。变阻器的电阻就是可变的，这是一种可以将阻值在一定范围内调整的电阻。和变阻器相似的有电位计。两个电阻在内部串联起来，中间的接头可以调节出适合分压器。这些可变电阻通常用于调节输入电压，比如音量旋钮。

一些零散的电位计。

解读颜色带

虽然阻值并没有在电阻上直接标明，但是电阻会用标记来表示阻值。PTH电阻有颜色编码系统，SMD有自己的值标记系统。

解码颜色带

穿孔式安装的轴式电阻通常使用颜色带系统来表示阻值。大多数这类电阻组会有四条环带。

前面两条带表示电阻值的两位最重要的数字。第三条带是数字的权重，使这两位数以十的倍数变化。

最后的环带表示电阻的阻值误差范围。误差范围表明了表明的阻值的浮动范围。没有一个电阻是完美的，不同的制作工艺使电阻有不同的精确度。例如，一个误差范围是5%的1KΩ电阻，它的实际阻值在0.95KΩ到1.05KΩ之间。

你怎样分辨那一条环带排在第一呢？最后要说的是，公差带通常很明显地与表示阻值的环带隔离，它通常是金色或银色的。

这里是一张颜色-阻值对应表：

这是一个有四条颜色带的4.7kΩ的电阻：

W在解读电阻的颜色带时，最好查阅一张颜色编码表。在前两条颜色带中，找到颜色对应的数字。4.7kΩ的有黄色和紫色的颜色带，分别对应数字4和7。第三条颜色带是红色的，表明47要乘十的二次方，也就是4700！

如果你尝试记住颜色编码表，口诀可能对你有帮助。这里有一个口诀，可以帮助你记住电阻阻值颜色编码。以下是好用的一个，将黑色和褐色的拼写区分开来了：

如果你记得“ROY G.BIV”，去掉了靛青色（可怜的靛青色，总会被人遗忘）将黑色和褐色添加在前面，灰色、白色在后面，这就就是典型的彩虹颜色顺序。

颜色代码计算

如果你有一定的数学能力或拿着一部计算器，可以尝试计算一下

解读SMT电阻阻值

像0603或0805这样的SMT电阻，有它们独特的表示电阻的方式。这里有一些常见的表示阻值的方式。通常有三到四个符号——数字或字母，被打印在电阻上面。
如果你看到的三个符号都是数值，你很可能看到的是以E24方式标记的电阻。这种标记方法和PTH电阻的颜色编码法有几分类似。前两个数字代表了电阻最重要的两个基数，最后一个数字代表的十的次方数。

在上面的例图中，电阻上标志着104，105，205，751和754.104标志100kΩ，105表示1MΩ，205表示2MΩ，751表示750Ω，754表示750kΩ。

另一种编码方式是E96，这是一种最隐晦的方式。E96有三个符号，包括在前面的两个数字和一个在后面的字母。前面的两个数字告诉你电阻值的三位数字，这张查阅表对应了并不那么明显的数字关系。

后面的字母表示倍数关系，在这张表有匹配值

因此01C电阻就是10KΩ，01B就是1kΩ，01D就是100kΩ。这些比较容易计算，但其他就不一定了。85A是750Ω，30C实际上是20kΩ.

功率

电阻功率是一个比较隐藏的值。然而这个值是重要的，当我们选择电阻类型时更是如此。

功率是能量形式转换的速率，它的单位是瓦特（W）。例如一个电灯泡能将电能转换成光能。但是一个电阻只能将电能转换成热能。在电路中，热能不是一个友善的小伙伴。太多热量会导致冒烟，然后是火星，然后是火焰！

每一个电阻都有其最大功率。为了不让电阻变得太热，将电阻的实际功率限制在最大范围之内显得尤其重要。电阻的单位是瓦特，电阻的功率通常在0.125W到1W之间。功率大于1W的电阻通常是耗能电阻，它们的能力主要表现为消耗电能。

找到电阻的功率

一个电阻的功率通常可以根据包装外形大小来推断。标准的穿孔式电阻功率通常为0.25W或0.5W。一些耗能电阻会直接将功率值标在电阻上。

一个耗能电阻在爆炸之前能够消耗许多能量。从右上角到左下角，电阻的功率依次是：25W，5W和3W，阻值分别是2Ω，3Ω，0.1Ω和22Ω。比较小的耗能电阻通常用来感应电流。

表面安装型电阻的功率通常可以通过外形大小来判断。0420和0603的电阻通常是1/16W，0805是1/10W。

计算电阻的功率

功率通常表示成电压和电流的乘积。但是，通过应用欧姆定律，我们也可以用电阻的阻值来计算功率。如果我们知道经过过电阻的电流大小，我们可以这样计算功率

或者，我们知道电阻两端的电压值，我们可以这样计算功率：

串联、并联电路中的电阻

电阻总是在串联或并联电路中成群结队地出现。在混联电路中的电阻产生的总阻值可以用一个或两个公式计算出来。为了方便了解电阻的总阻值是如何组成的，你需要设计一些特殊的阻值。

串联电阻

串联电路中的电阻阻值之和是各部分电阻阻值的简单相加。

串联电路中的N个电阻。总阻值是所有电阻阻值之和

举个例子：如果你想要12.33KΩ的电阻，找到12kΩ和330Ω的电阻，将它们串联起来就可以了。

并联电阻

计算并联电阻中的阻值大小并不是一件容易的事情。并联电路中的N个电阻的总阻值的倒数是所有电阻阻值的倒数之和。

并联电路中的N个电阻。为了计算总阻值，将每一部分阻值取倒数，将它们加起来，然后再将和倒过来，就是总阻值。

阻值的倒数实际上叫传导系数，所以可以更简洁地说：并联电路的传导系数是每一部分电阻传导系数之和。

如果只有两个电阻在并联电路中，总阻值可以用这样的等式计算：

例如，两个10kΩ的并联电阻的总阻值是5KΩ。

可以用一个符号表示两个并联的电阻：||。如果R1和R2并联，可以记作R1||R2。

电阻网络

为了教授学生计算总阻值，电学老师总是喜欢让学生计算那个疯狂的U型电路的阻值。

一个乏味的求电阻网络总阻值的问题可能是这样的：从A端到B端电路的总阻值是多少？

为了解决这个问题，我们从电路后面的弯道开始，慢慢地简化A到B端的电路。在这里R7,R8,R9是串联在一起的，可以将阻值相加。这三个电阻和R6并联，所以这四个电阻可以记作R6||（R7+R8+R9）,得到新的电路图：

现在右边的四个电阻又可以继续简化。R4,R5以及R6-R9联合电阻是串联的，可以相加。现在又可以得到新的电路图：

现在AB端只有三个串联的电阻。将它们相加起来，那么电路中的总电阻就是：R1+R2+R3 || (R4+R5+R6 || (R7+R8+R9)).

应用举例

电阻出现在每个电路中。这里有几个深度依赖电阻的电路例子。

LED电流限制

在接通电源时，为了确保LED不会爆炸，电阻就显得非常重要。通过将电阻和LED串联，流过两个元件的电路会限制在一个安全的范围内。

当寻找合适的电阻时，可以参考LED的两个电气特性：工作电压和极大电流。工作电压是让LED正常发光的电压。它的范围（通常是1.7V和3.4V）取决于LED的颜色。普通LED的极大电流电流通常是20mA。连续流过LED的电流应该等于或小于极大电流。

只要你掌握了这两个数值，你就能利用以下等式计算限流电阻阻值：

Vs是电源电压：通常是电池的工作电压。V_F 和I_F是led的工作电压以及点亮它需要的电流。

举个例子，你有一个9V的电池。如果LED是红色的，它的工作电压可能是1.8V。如果你想将电流限制在10mA，用一个720Ω的串联电阻。

分压器

分压器是一种能够将电压值变小的电路。只要使用两个串联电阻，输出的电压是输入电压的分数。

这里有一个分压器电路：

串联的两个电阻R1和R2，电源电压是Vin，从Vout到地的电压值可以这样计算：

串联的两个电阻R1和R2，电源电压是Vin，从Vout到地的电压值可以这样计算：

分压器对于电阻式传感器非常有用， 比如 photocells（光电池）, flex sensors（柔性传感器）, and force-sensitive resistors（力敏电阻）. 分压器的一半是传感器，另一半是恒阻值电阻。两个元件之间的输出电压可以用微控制器上的模数转换器来阅读。

电阻R1和光电管组成一个分压器，产生可变的输出电压。

上拉电阻

当你需要设置微控制器的输入引脚为宜特定状态时，可以使用上拉电阻。电阻的一端与单片机的引脚相连。另一端与高电压相连（5V或3.3V)。

没有上拉电阻，微控制器的输入就悬浮了。不能保证浮空的引脚是高电平或低电平。

上拉电阻通常被用在按钮或开关的接口。上拉电阻可以使输入引脚的状态在开始时处于某一确定值。当开关断开时，它可以保护电路以免短路。

在上面的电路中。当开关断开，微控制器通过电阻与5V电源相连。当开关闭合，输入引脚直接与地相连。

一个上拉电阻不需要有什么特殊的。但是它的阻值必须能让5V的电源不要耗费太多电压。通常阻值是10kΩ就可以了。

资源和深入学习

现在你是电阻方面的小小专家，探索更多的电学基础概念怎样呢？电阻并不是我们在电学中唯一使用的元件，它们还有：

• Capacitors（电容）
• Diodes（二极管）
• Transistors（晶体管）
• Integrated Circuits (ICs)（集成电路）

或者你想更深入地了解电阻的应用

• Voltage Dividers（分压器）
• Pull-up Resistors（上拉电阻）

  

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