你第一次了解 电力, 你发现 材料分为两个基本类别，称为 导体 和 绝缘 子.导体(如 五金) 让电流流动 通过 他们;绝缘体(如 塑料 和 木) 一般不会。但 没有什么是那么简单，是吗?任何物质都会进行 如果你在上面放一个足够大的电压，就会有电：甚至是空气， 它通常是一个绝缘体，当 强大的电压在云中积聚 - 这就是使 闪电。与其谈论导体和绝缘体，不如说 通常谈论起来更清晰 电阻：轻松 东西 会让电流流过它。导体具有低电阻， 而绝缘体的电阻要高得多。调用的设备 电阻器让我们引入精确控制的电阻量 进入电路。让我们仔细看看它们是什么 以及它们是如何工作的!

　　照片：四个典型的电阻器并排放置在电子电路中。电阻器的工作原理是将电能转化为热量，然后耗散到空气中。

　　什么是阻力?

　　电流流过由 电子, 内部微小的带电粒子 原子.宽 说起来，导电性好的材料是允许电子自由流动的材料 通过他们。

　　例如，在金属中，原子被锁定在一个 固体晶体结构(有点像金属攀爬架 游乐场)。虽然这些原子内部的大多数电子是 固定在适当的位置，有些可以蜂拥而至，携带电力。 这就是为什么 五金 是良好的导体：金属相对竖起来 对流经它的电子几乎没有阻力。

　　动画：电子必须流过材料才能通过材料传输电流。 电子流动越困难，阻力就越大。金属通常电阻低 因为电子可以很容易地流过它们。

　　塑料 完全不同。 虽然通常是实心的，但它们没有相同的 晶体结构。他们的分子(通常非常 长而重复的链条称为 聚合物)在这样的结合中结合在一起 原子内部电子被完全占据的一种方式。那里 简而言之，没有可以在塑料中移动的自由电子 承载电流。塑料是很好的绝缘体：它们把 对流经它们的电子具有很高的抵抗力。

　　对于像这样的主题来说，这一切都有点模糊 电子学哪 需要精确控制电流。这就是我们定义 电阻更精确地称为使 1 安培的电流流经电路。如果需要 500 伏 使 1 安培流量，电阻为 500 欧姆(写入 500 Ω)。你可能会 看到这个关系写成一个数学方程：

　　V = I × R

　　这被称为 欧姆定律 对于德语 物理学家 乔治·西蒙·欧姆 (1789–1854).

　　测量电阻

　　照片：用万用表测量电阻。

　　使用像这样的万用表，您可以自动找到电子元件的电阻; 仪表通过组件馈送已知电流，测量其两端的电压，并使用欧姆定律计算电阻。 尽管万用表相当准确，但您必须记住，引线和探头也有电阻，这会给您的测量带来误差(您测量的电阻越小，可能的误差就越大)。 在这里，我正在测量电话中扬声器的电阻，从数字显示屏上可以看到，它是36.4 Ω。插图：万用表上的开关可以测量一系列不同的电阻(200 Ω、2000 Ω、20K = 20，000 Ω、200K = 200，000 Ω和 20M = 2000 万Ω)。

　　抵抗没用?

　　你在电影里听过多少次坏人这么说?它经常 在科学中也是如此。如果材料具有高电阻，则 意味着电力将难以通过它。越多 电力必须挣扎，越多 能源 被浪费了。听起来 就像一个坏主意，但有时抵抗远非“无用” 实际上非常有帮助。

　　照片：旧式灯泡内的灯丝。这是一根非常细的电线，电阻适中。它被设计成变热，所以它发出明亮的光芒并发光。

　　例如，在旧式灯泡中， 电流流过一根极细的电线 称为 灯丝.电线太细了，电 真的必须战斗才能度过难关。这使得电线非常 热——事实上，它是如此之热，以至于它发出光。没有 阻力，像这样的灯泡将无法正常工作。当然 缺点是我们必须浪费大量的能量加热 细丝。像这样的老式灯泡通过使 热，这就是为什么它们被称为 白炽灯;新 节能灯泡 通过完全不同的过程在不产生太多热量的情况下发光 荧光.

　　灯丝产生的热量并不总是浪费能量。在电水壶、电散热器等电器中， 电淋浴, 咖啡机和 烤 面包 机，有更大更耐用的细丝版本，称为 加热元件.当电流流过它们时，它们会得到 足够热，可以烧开水或煮面包。至少在加热元件中，电阻远非无用。

　　电阻在晶体管等东西中也很有用 收音机 和 电视 集。假设您要降低电视的音量。你转身 音量旋钮和声音变得更小——但这是如何发生的呢? 音量旋钮实际上是称为 可变电阻器.如果你把音量调低，你实际上是 把 向上 驱动电路中的电阻 电视的 扬声器.当您打开 电阻，电 流过电路的电流减少。电流较小， 为扬声器供电的能量更少，所以听起来很多 安静。

　　照片：“可变电阻器”是电阻可以改变的组件的非常通用的名称 移动拨盘、杠杆或某种控件。更具体类型的可变电阻器包括电位计(具有三个端子的小型电子元件)和变阻器(通常要大得多，由多匝盘绕线制成，滑动触点穿过线圈以“分接”部分电阻)。照片：1)一个小的可变电阻器，用作晶体管收音机中的音量控制。2)来自发电厂的两个大型变阻器。您可以 查看“点击”或多或少阻力的拨号控件。照片由Jack Boucher提供，来自Historic American Engineering Record，由 美国国会图书馆.

　　电阻器的工作原理

　　制造电气或电子电路的人做特定的事情 工作通常需要引入精确数量的阻力。他们可以 通过添加称为电阻器的微小组件来做到这一点。电阻器是 电阻小的封装：将其连接到电路中，您可以减少 电流精确量。从外面看，所有的电阻器看起来 或多或少相同。正如您在此页面上的顶部照片和下面的照片中看到的那样， 电阻器是一种短的蜗杆状元件，上面有彩色条纹 侧面。它有两个连接，两侧各一个，所以你可以钩 它进入一个电路。

　　照片：典型的电阻器。

　　电阻器内部发生了什么?如果你打开一个，并且 刮掉绝缘的外涂层 漆，您可能会看到 穿过中间的绝缘陶瓷棒 铜 铁丝缠绕在外面。像这样的电阻器被描述为 绕线.铜匝数控制 电阻非常精确：铜匝数越多，越薄 铜，电阻越高。在较小值的电阻器中， 专为低功率电路设计，铜绕组由 碳的螺旋模式。像这样的电阻器便宜得多 制造和被称为 碳膜. 通常，绕线电阻器在较高的工作温度下更精确、更稳定。

　　照片：绕线电阻器内部。将一个掰成两半，刮掉油漆，可以清楚地看到绝缘陶瓷芯和缠绕在上面的导电铜线。

　　电阻的大小如何影响其电阻?

　　假设您正在尝试强迫水通过管道。不同种类的管道或多或少是强制性的，所以 较厚的管道将比较细的管道和较短的管道抵抗水 将提供比更长的阻力更小的阻力。如果你用鹅卵石或海绵填充管道，水 仍然会涓涓细流，但速度要慢得多。换句话说，长度、横截面积(面积 你看管道里有什么)，管道里面的东西都会影响它的防水性。

　　电阻器非常相似，受相同的三个因素的影响。如果你让一根线变细或更长，电子就更难穿过它。而且，正如我们已经看到的，电流流过某些材料(绝缘体)比其他材料(导体)更难。尽管Georg Ohm以相关的电压，电流和电阻而闻名，但他也研究了这种关系。 电阻与制造电阻器的材料的大小和类型之间。这让他想到了另一个重要的等式：

　　R = ρ × L / A

　　简单来说，材料的电阻(R)随着长度的增加而增加(因此更长的导线提供更大的电阻)，并随着其面积的减小而增加(较细的导线提供更大的电阻)。电阻还与制造电阻的材料类型有关，在此方程中由符号ρ表示，称为电阻率，以Ωm(欧姆米)为单位进行测量。不同的材料具有非常不同的电阻率：导体的电阻率比绝缘体低得多。在室温下，铝的含量约为2.8 x 10−8 Ωm，而铜(更好的导体)明显更低，为1.7 −8 欧姆。硅(半导体)的电阻率约为1000 Ωm，玻璃(良好的绝缘体) 措施约1012 欧姆。从这些数字中可以看出，导体和绝缘体的承载能力差异很大：硅比铜差约1000亿倍，玻璃又差约10亿倍!

　　图：良导体：10种常见金属的电阻率如何 合金 与室温下的银相比。例如，您可以看到镍铬合金(一种用于加热元件的合金)的电阻是类似银片的 66 倍左右。来自各种来源的数据。

　　电阻和温度

　　电阻器的电阻不是恒定的，即使它是固定长度和面积的某种材料：它稳定 增加 随着温度的升高。为什么?材料越热，其原子或离子晃动得越多，就越难 电子蠕动，转化为更高的电阻。从广义上讲， 大多数材料的电阻率随温度线性增加(因此，如果您增加 温度升高10度，电阻率增加一定量，如果增加它 再升高 10 度，电阻率再次上升相同的量)。 如果你 凉 一种材料，你可以降低它的电阻率——如果你把它冷却到极低的电阻率 温度，有时可以使电阻率完全消失，在已知的现象中 如 超导电性.

　　图表：材料的电阻随温度增加。该图表显示了四种常见金属的电阻率(材料的基本电阻，与其长度或面积无关)如何随着温度从绝对零度增加到约 600K (327°C) 而几乎线性增加。使用P. Desai等人的“选定元素的电阻率”，J. Phys. Chem. Ref. Data，第13卷，第4期，1984年和R. Matula的“铜，金，钯和银的电阻率”绘制，J. Phys. Chem. Ref. Data，第8卷，第4期，1979年，由美国国家标准与技术研究院开放数据提供。

　　电阻器颜色代码

　　您可以从图案中计算出电阻器的电阻 的彩色条带。

　　在大多数电阻器上，您会看到有三个彩虹色带，然后是 空格，然后是第四条带，颜色为棕色、红色、金色或银色。

　　转动电阻器，使三个彩虹带位于左侧。

　　彩虹带的前两个告诉你前两个 电阻的数字。假设你有一个像这样的电阻器 此处显示，带有棕色、黑色和红色的彩色条带和第四个金色条带。 从下面的颜色表中可以看出，棕色表示 1，黑色表示 0，因此 阻力将从“10”开始。第三个波段是十进制乘数：它告诉你 将前两个数字乘以 10 的多少次方(或要加多少个零) 最后，如果你喜欢这样想的话)。红色表示 2，所以我们 将我们已经得到的 10 乘以 10 × 10 = 100 得到 1000。我们的电阻是1000欧姆。

　　最后一个波段称为公差，它告诉您如何 准确您刚刚计算出的电阻值可能是。 如果你有一个最终的金色表带，这意味着电阻精确到以内 正负 5%。因此，虽然官方声明的抵抗 是1000欧姆，在实践中，真正的电阻很可能是 介于 950 到 1050 欧姆之间的任何地方。

　　如果有五个波段而不是四个波段，则前三个波段给出 电阻的值，第四波段是十进制乘数， 最后一个波段是公差。五环电阻器，用三位数字和一个乘法器引用， 像这样，它们必然比四环电阻器更精确，因此它们的容差值较低。