创意电子学小知识：电阻

电阻

欧姆

基础知识：欧姆
你要测量的电阻值是多少欧姆——但是，欧姆是什么呢？
我们用英里或公里作为距离单位，用磅或千克作为质量单位，用华氏度或摄氏度作为温度单位，
用欧姆作为测量电阻的单位。欧姆是一个国际单位，以电学先驱格奥尔格 • 西蒙 • 欧姆（Georg Simon Ohm）的名字命名。
希腊字母 Ω 表示欧姆。大于999欧姆的电阻，单位要用字母 kΩ，它表示千欧，即一千欧姆。例如，阻值 1500 Ω 计作 1.5 kΩ。
当阻值大于999 999 Ω 时，就要用大写字母 M 表示，它代表兆欧，即一百万欧姆。2.2 MΩ 就是 220 万欧姆。
图 1-21 展示了欧姆、千欧、兆欧之间的转换关系。

对电流阻碍作用较大的材料称为绝缘体。大多数塑料（包括导线外包的彩色护套）都是绝缘体。
电阻很小的材料称为导体。金属（例如铜、铝、银和金）是优良的导体。

认识电阻

大多数电阻器外壳上印的都是彩色条纹。图 1-43 展示了彩色编码。

图展示的示例，其阻值从上到下分别为：

1.5 MΩ（150 万欧姆），公差 10%；
560 Ω，公差 5%；
4700 Ω，公差 10%；
65.5 kΩ（6.55 万欧姆），公差 5%。

颜色编码

与电阻器本身的颜色无关。（白色的电阻器是例外，那可能是防火型，或者已被烧熔，必须用同种类型电阻器替换。但是你不太可能遇到这种情况。）
寻找银色或金色的色带。找到之后，将电阻的这一端转到右手侧。银色表示阻值精度在 10% 以内，金色表示阻值精度在 5% 以内。这个叫作电阻器的公差。
如果没有找到银色或金色的色带，则转动电阻器，使聚集色带的一侧在左，一般有三条。
从左到右，第一条和第二条色带表示阻值的前两位数字。第三条色带表示这两位数字后面有多少个零。颜色代表的值如图所示。
如果遇到的电阻器有四条色带而不是三条，那么前三条色带代表数字，第四条代表零的个数。第三条色带允许电阻取中间值。

检测电阻器

我提到过，你可以使用万用表检测电阻器的阻值。这个操作非常简单。过程如图 1-46 所示。

图 1-46

首先，不要忘记将万用表设置在欧姆档上。断开电阻器与其他器件的连接，把万用表的探针加在电阻器的两端。如果你用的是手动量程万用表，就必须将量程调到比预计阻值更大，否则会得到错误的读数。

需要注意的一点是，将探针用力地按在电阻器的两根引脚上，测得的阻值会更准确。

不要用手指捏住电阻器和探针，否则测出的就是你身体的阻值与电阻器的阻值之和了。要把电阻器放置在绝缘表面上（例如非金属桌面），握住表笔的塑料手柄，把金属探针用力地按压在电阻器的引脚上。

或者，你还可以使用几根测试引线。将引线的一端夹到电阻器引脚上，而将另一端夹到表笔的探针上。这样测量电阻就用不到双手了，而且要简单得多。

背景知识：令人不解的数字

在检测了几个电阻器之后，你会发现，相同的几组数字总是重复出现。千欧范围内的阻值通常有 1.0 kΩ、1.5 kΩ、2.2 kΩ、3.3 kΩ、4.7 kΩ 和 6.8 kΩ，而万欧范围内的阻值通常有 10 kΩ、15 kΩ、22 kΩ、33 kΩ、47 kΩ 和 68 kΩ。这几对数字叫作乘数，因为将它们乘以 1、1000、10 000、100 或 10，就能得到基本的欧姆电阻值。
乘数取这些值，有逻辑上的原因。很久以前，很多电阻器的精度为正负 20%，因此 1.0 kΩ 电阻器的实际阻值可能高达 1.0×（1+20%）=1.2 kΩ。而 1.5 kΩ 电阻器的实际阻值也可能低至 1.5×（1—20%）=1.2 kΩ。在 1.0 kΩ 和 1.5 kΩ 之间不必再有其他阻值。与之类似，68 Ω 电阻器的阻值可能高达68×（1+20%）＞80 Ω，而 100 Ω 电阻器的阻值可能低至 100×（1—20%）=80 Ω。因此，在 68 和 100之间不需要有其他阻值。
在图 1-47 表格的第一行中，白色的数字是电阻器最原始的乘数。尽管现代的电阻器阻值公差达到了 10% 甚至更佳，但这些数字在今天的应用仍然最为广泛。

1.0	1.5	2.2	3.3	4.7	6.8
1.1	1.6	2.4	3.6	5.1	7.5
1.2	1.8	2.7	3.9	5.6	8.2
1.3	2.0	3.0	4.3	6.2	9.1

཮ 1-47　电阻值和电容值的传统乘数

将白色的数字与黑色的数字组合起来，就得到了精度为 10% 的电阻器乘数。如果再加上蓝色的数字，就得到了精度为 5% 的电阻器乘数。
实验中，我只使用了最常见的六个乘数，这样就减少了你要用到的电阻器种类。如果精度非常重要，你可以使用电位器微调输出电阻。

背景知识：发现了电阻的人

格奥尔格 • 西蒙 • 欧姆（肖像见图 1-27），1787 年生于德国巴伐利亚州。他默默无闻地工作了大半生，利用自制的导线研究电的性质。（在 19 世纪初，你可没法散步去买回一卷连接线。）
虽然欧姆的资源有限，数学知识也不够，但是他于 1827 年成功证明了导体（例如铜）的电阻与导体的横截面积成反比，而在温度恒定的情况下，流过导体的电流与施加到导体上的电压成正比。
14 年后，伦敦皇家学会终于认识到了欧姆这一贡献的意义，授予他科普利奖章。如今，欧姆的发现被称作欧姆定律。