2005-04-30：认识电阻器（二）
没有 MM 陪聊确实是很没意思，而且 C# 这家伙也是太不积极，又是耗到快 10 点才跑上网来。没等他说话，我便急切地发问了。
我很奇怪电阻表面为什么要印“色环”表示阻值，放狗搜了下，大家只是解释了如何根据这些色环计算出实际的电阻值，还有人编了根据色环计算阻值的小软件呢，但却没人讨论为什么要这样做。
我：“才来？赶紧给说说 ‘色标法’ 是怎么回事。”
师：“你搜到了‘色标法’？都搜到了还问？”
我：“我没仔细看，只记住了有些电阻有 4 个色环，有些有 5 个色环。干嘛非要印上环呢？”
师：“色环看着方便，印字的话焊接时还得保证字朝上能看见，太麻烦了。”
我：“好像有些道理啊。”
这个理由只是作者所认为的，不一定确切。也可能是在制造过程中印色环比印字简单。
师：“那些环中有一圈是精度，有一圈代表 10 的
我：“好像是这个样，有点印像了。剩下的环是有效数字。”
师：“所以 4 个环的电阻只有两个环表示标称值的有效数字，只能是两个数字的，5 个环的电阻有 3 个 环表示标称值。你对一下上次发给你的那个表格。”
我：“就是那个什么
我赶紧找出上次的图片文件（figure0017），打开看了下，E96 系列的标称值有 3 个数字，小数点后是 2 位。最常用的 E24 系列有两个数字。
我：“5 个环的电阻是精密电阻对不？”
师：“对，那些精度为
从网上可以搜到另一种说法：黑色环表示精度时是
，棕色环是 。所以 和 之间，应该还有个 系列。但我倾向于认为棕环表示的精度是 。
我：“有问题！我印像中好像只有金、银和棕环用来表示精度，那就只有 3 种精度的电阻啊？”
师：“最常用的精度是
我：“那好吧，不深究了。那些色环对应的数字怎么记？我记不住啊。”
师：“棕一红二橙是三， 四五是黄绿六是蓝，七紫八灰白是九，黑色圈圈是零蛋。你记不住因为懒！”
我：“哈哈哈，最后这句我记住了。怎那么了解我呢？”
师：“咱做个题吧，本题 10 分。”
我：“咋又搞这个了呢？”
师：“有一个 5 色环电阻，颜色分别是 ‘棕黑黑红棕’，试算出此电阻的阻值，并说出精度。”
精度当然是最简单的，最后的棕环代表
。棕左边的红，是数字 ，表示 。剩下的棕黑黑，就是 ，而 ，就是 10000 欧姆。（figure0018）
我：“是 10000 欧姆对吗？”
师：“说 10K 欧姆就行了。”
师：“实际上我通常不看色环的，我总是用表量一下。有些颜色不那么容易区分，比如红和橙。”
师：“有时候你也分不清哪个环是第一个有效数字，哪个环是精度。比如 ‘棕黑黑红棕’，你完全有可能看成‘棕红黑黑棕’的。”
我：“表示精度的那个环应该距离其它环稍远一些吧？”
师：“经常遇到印得不准的，特别是额定功率
我：“为什么说‘金属膜’电阻比‘碳膜’要好？‘金属膜’是用什么东东做成的？”
师：“我也没了解过 ‘金属膜’ 是用什么合金材料。材料确实对元件的性能有重要的影响。感觉上 ‘合金’比‘碳’要好很多。”
我：“感觉上‘碳’比‘合金’便宜很多。”
师：“呵呵，正是如此。”
我：“那么金属膜到底好在哪里呢？有没有什么具体的差异？”
师：“你知道电阻随温度不同是会变的吗？”
我：“这我知道，灯丝在凉的时候电阻小，点亮一会儿电阻就变大了。”
师：“随着环境温度的变化，电阻器的实际阻值也会发生一些变化，这被称为‘温度变化造成阻值发生 漂移’，简称‘温漂’。”
我：“你的意思是 ‘金属膜’ 电阻的 ‘温漂’ 比 ‘碳膜’ 电阻要小喽？”
师：“是这样。你可以想像一个精度为
这里只是为了提出“温漂”这个概念，我甚至没有仔细研究过金属膜电阻的温漂参数是否真的就比碳膜电阻要好。
我：“有了点感性的认识。说到温度，我搜到了 ‘热敏电阻’ 这个东西，这种电阻随温度变化很敏感吧？随温度升高阻值变大好多？”
师：“是对温度非常敏感。但并不是所有热敏电阻都随温度升高阻值就变大，多数是反着来的。”
我：“这我倒没听说，我只知道灯丝烧热了电阻是变大的。”
师：“电阻随温度升高变大，这叫做 ‘正温度系数’，英文是‘PTC：Positive Temperature Coefficient’ 。还有‘负温度系数’的。”
我：“知道了。‘负温度系数’的英文我自己去查吧。”
师：“你对英文有点抵触情绪？”
我：“那个 ‘压敏电阻’ 是什么东东？对压力敏感的电阻？”
师：“对 ‘力’ 敏感的电阻是有，不过这个 ‘压敏’ 是对‘电压’敏感。当它两端的电压升高时它的电阻 会减小。”
有一种电阻应变片，能算是对“力”敏感的吧。
我：“有点意思，这个有用吗？”
师：“你可以想像那些电话线如果雷雨天被闪电劈了，你肯定不想家里的电话机也跟着报销了吧？”
我：“这个可以防雷劈啊？好像比避雷针要高级多了。”
师：“说是防雷，哪有靠一个压敏电阻就能防住雷的，不能太小瞧雷公了。”
师：“其实压敏电阻是用于防止电压在瞬间突然升高很多而损坏电路，而有一类正温度系数的热敏电阻能当保险丝用。”
我：“保险丝我懂，像焊锡丝一样容易熔化，所以如果电线有短路导致电流过大，保险丝就会因为大量发热而烧断了。”
师：“那么你想一下热敏电阻怎么能当保险丝用呢？注意是‘正温度系数’的。”
我：“你直接告诉我不行吗？”
其实这事我自己能想明白的：正温度系数，意味着随温度升高电阻值是增大的。那么假设这个电阻平时只有 0.1 欧姆，它接在电源入口等于直通，电阻太小了。如果发生了短路流过它的电流突然增大很多，这个电阻也肯定发热，这时它的阻值就变大了，当然了，阻值变大了就会令电流减小啊。如果阻值能大到
那不就约等于切断电路了吗？
我：“我想清楚了，短路后的大电流让这种电阻发热阻值变大，大到一定程度就相当于切断电路了。”
师：“你能猜到这种电阻有些什么特性吗？”
我：“它必须对温度变化特别敏感，温度一高它的阻值也要非常迅速的升高，否则来不及了。”
师：“还有其它的没有？比较独特的有意思的特性？”
我：“想不出了。”
师：“普通保险丝烧断了要更换，这种保险是不用换的对不？”
我：“对啊！短路故障排除后就没有大电流了，这个电阻不再发热了阻值又会重新变小，它自己能恢复 啊。”
师：“哈哈，转过一个弯的感觉很爽是吧？这个东东叫 ‘自恢复保险’，像保险丝一样 ‘串联’ 在电源线上。”
以上只是用 PTC 热敏电阻解释自恢复保险的工作原理，自恢复保险与电阻还是有区别的。
我：“那么防高压的压敏电阻应该跨在两根电线之间对吧？”
师：“这你也自己想明白了？不简单嘛！ ”
我：“我瞎猜的，我琢磨着怎么着也得和那个保险有些区别吧。还真蒙对了。”
师：“好了，还有没有什么其它的问题？”
我：“还有一个问题，‘可变电阻器’ 是怎么回事？咋还有‘半可变’的呢？”
师：“那和你们物理实验课用的 ‘滑动变阻器’ 是一回事，只是外形不一样。”
我：“是不是把我们物理实验中的滑动变阻器外形缩小了？”
师：“还不完全是，我发你个图（figure0019）看一下。”
果然与我们做实验用的滑动变阻器不同，电阻本身做成了半环形，中间的那个可以活动的电刷安装在一个转轴上，随着转轴的旋转，这个触点可以扫过电阻环上的任一个位置，于是活动端与固定端之间的电阻膜长度就变了，电阻值也就变了。
师：“这个是最常用的一种结构，收音机和音响上调音量的那个钮就是这种东东。”
我：“明白了，不过收音机上那个音量钮本身还是个开关啊？”
师：“对，再给你个图（figure0020）。这是个‘机械’问题，与电学没关系。”
师：“可变电阻器也叫‘电位器’，是一种重要的电子元件。也有‘直滑式’的电位器，用的略少。”
我：“这个东西也用什么 ‘碳膜’ 之类的材料制造？总感觉不那么牢靠。”
师：“是的，那个半环形的电阻也常用 ‘碳膜’ 和 ‘金属膜’。不牢靠那是肯定的，电阻膜会磨损， 活动端触环那个地方可能接触不良，如果有脏东西进去那么触点与电阻环之间也可能接触不良。”
我：“我想起来了，我叔以前给人修收音机时有的就是调音量时喀啦喀啦响，他就把那钮拆了，然后用我爸的二锅头滴几滴。”
师：“应该用工业酒精，二锅头那是凑合。”
我：“呵呵，俺家不缺二锅头，工业酒精还是没有的好，俺担心老爸不留神给喝了。”
师：“没啥问题了吧？咱们开始说点别的内容好不？”
我：“行，你先说，末了我再问。”
师：“制造膜式电阻有一个问题，就是如果我想制造
我：“你根本就做不到。那个电阻膜不可能一做成就恰好是想要的阻值。”
师：“是的， 所以电阻膜制好之后，每个电阻都必须 ‘修正’，以使它们达到我们需要的阻值。修正的方法，是把本来完整包在瓷管表面的电阻膜，切成螺旋形。”
我：“没明白，给找个图吧。”
师：“所以膜式电阻中的电阻膜的实际形式是这个图中所画的模样。（figure0021）”
我：“我明白电阻的符号为什么画成 ‘波折线’ 了。电阻膜实际像一条丝带盘绕在瓷管上，并不是瓷管表面都涂满电阻膜。”
师：“另外还有一种‘线绕电阻’，是把合金材料拉成细丝，表面上绝缘漆，之后一圈一圈绕在绝缘骨架上。”
我：“这好像有点麻烦？绕啊绕的。”
师：“这种线绕电阻可以做的特别精确，也容易做成低阻值大功率的电阻，但做高阻值的电阻不太方便。”
我：“做高阻值的线绕电阻要用更长的电阻丝，绕的圈太多吧？”
师：“是，线圈太多体积肯定是大，安装不便。”
我：“这个我搞清楚了。还有什么新东西要讲？”
师：“没了，有关电阻元件的内容就先说这么多，应该够用一段时间。”
我：“就这么点东西啊？还以为有什么更高深的呢。那我还有个问题。”
师：“抓紧说，我一会儿还有的忙。”
我：“如果我给一个
师：“对，只要能把发出的热量及时散出去，保证元件本身温度不升高太多就没问题。”
我：“好吧，没别的了，剩下的东西我再去 GOOGLE 吧。”
师：“你电脑里不是有好几个风扇吗？”
我：“那也不是吹电阻的。”
师：“甭管吹什么了，只要散热及时充分，元件功耗过重也不会烧。”
师：“我先走了，下回我们开始讨论一些用开关组成的简单电路。”
我：“嗯，晚安。”
本想再去 GOOGLE一些有意思的东东，可是打开 GOOGLE 的主页，却感觉想不出什么有意思的关键词了。
当然，问题还是有一个的，那就是如果阻值是 0.1 欧姆的话，用色环该如何表达呢？既然没得可搜，那就搜这个吧。GOOGLE 给出的答案是：金环和银环也可用来表示 10 的 N 次方，金环是
“唉，既然欧姆定律到此为止了，不妨把这两天讨论的内容小结一下吧。”想到此，我便关上了电脑，拿了纸笔坐到书桌前面。
小结
（1）欧姆定律看来是不用搞得太难，知道两电阻串联和并联怎么计算就行了，至少是够用一阵子的。 不过功率这个内容比较重要，搞不清楚会把元件烧了。
（2）关于电阻元件，第一项内容是“封装”，这是看得见摸得着的东西。封装尺寸至少和功率是有点联系的，外形尺寸大的电阻器往往扛得住大的功率。另外还需要考虑散热条件。
（3）电阻元件的第二项内容，就是那个“电阻膜”。制造这个电阻膜所用的材料经常是碳（称碳膜电阻）与一些合金材料（称金属膜电阻），目前了解的是“金属膜”的性能比“碳膜”的要好，好在哪里与为什么好不是很清楚，只是在“温漂”这一个方面有所讨论。这个膜如何制造目前也不完全清楚，只知道电阻膜制成后有一步“修正”工作，要刻螺旋槽。今天补充了一个“线绕电阻”的内容。
（4）电阻元件的第三项内容，就是标称阻值与额定功率，这是两个最重要的电性能参数。标称阻值和精度有关，依精度不同分成多个系列，常用的是
（5）其它一些类型的电阻元件：压敏的热敏的常用做电路保护元件，光敏的应该可以测量光照强弱吧？热敏的还分正负温度系数。还有可变电阻器，也叫电位器，“半可变”的这回没提啊？
嗯，看来就是这样一些内容了。我一边仔细回想这两天的讨论，一边在纸上星星点点地写着想起来的要点。背后的房门打开了又慢慢关上，想必是老妈又来检查工作了吧，还以为我在苦读圣闲书呢。
“如果坐在电脑前，肯定要被赶上床的，坐书桌前熬得再晚也不会有人打扰，这就是一个高中生的现实。实在生不起这份气。睡觉喽！
本节补充说明
有一些人在为企业招聘工程师，面试求职者时往往问起色环电阻的阻值计算方法， 确实会有很多人被问倒，其中不乏一些已经有工作经验的求职者，近而面试官会感叹工程师一代不如一代。其实这个面试题实在是挺没劲的，首先这个题没什么难度，网上搜一下答案一大把，背背儿歌就能过。其次就算能识别色环其实用性也不大，如文中所说这些色环不太容易看清楚。因而用仪表量一下电阻值是最靠谱的。何况现在的电子产品中越来越多的使用“表面安装”（又称“贴装”或“表贴” ）的电阻，其阻值是“字标”，直接印上有效数字和 10 的方次。比如 51 欧的电阻，会印上 510，其中 5 和 1 是有效数字，0 表示 100。不要误解为 510 欧，510 欧要印成 511 的。那么 5.1 欧呢？这是 10 的几次方啊？5.1 欧会印上
电阻值的温漂，或者说电阻的温度系数，是由电子的“热运动”（或者说“布朗运动” ）造成的。想让电子整齐划一地沿同一方向运动不太容易，它受热后总有一股横冲直撞的冲动，致使碰撞摩擦加剧，增加很多磕磕拌拌，表现为电阻值增大。当然这里所说的为正温度系数，负温度系数在讨论“半导体”时会加以解释。
温漂的单位为“
各种敏感电阻在本教程中都未涉及，电位器也没有用到，但电位器是个常用元件。“半可调”电阻其实就是个简易的电位器，另有一种“精密可调”电阻，它的旋柄附加了一个“蜗轮蜗杆”组成的机械结构，使得阻值能比较精确地调节。以下一些图片供大家参考。请大家注意电路图符号中“可调”的表示法，一个带箭头的斜线。而“微调”的表示法则是一个带“钉头”的斜线。
电位器的阻值变化和旋转端转动角度之间的关系也值得了解一下，一种最好理解的关系是“转动 1 度险值就变 1 欧”，这叫做“线性”关系，具体几度对应几欧并不重要。然而当我们把电位器用作音响系统的音量控制时，这种 “线性” 的关系就会引发问题，这和我们的“耳朵”相关。我们的耳朵在感知声音音量的变化时有特殊的规律，简单来说当音量从 1 级变到 2 级时，我们觉得音量增大很明显，当音量从 2 级变到 3 级时，我们就觉得音量增大得不那么明显了，当音量从 3 级变到 4 级时，我们会觉得音量增大得更不显著（见图 figure0022）。换句话说人耳感觉声音音量的变化呈现近似“对数”的规律，音量越大，人耳就越迟顿。所以“音量电位器”的阻值随旋转角度变化的规律是配合耳朵的，刚开始旋转电位器增加音量时，旋转的角度虽大但音量实际增加不大，但此时我们的耳朵感觉灵敏，我们会觉得音量增加很大。继续旋转电位器时音量开始大幅升高，但我们的耳朵变迟顿了，反而觉得音量增加的程度和开始一样。
膜式电阻中电阻膜的螺旋结构很重要，我们现在可以想像一个高阻值的电阻器，其电阻膜肯定是 “窄且长” 的，这意味着电阻膜上的切槽很细很密，有一些场合应用这样的电阻就会出现特殊的问题。另外，膜式电阻和线绕电阻在某些时候还不能简单地看作电阻，这些我们以后会逐步加以讨论。
最后，我不得不把一些负面的东西传递给大家：你从市场上购买了五色环的金属膜电阻器，你认为它的精度确实可以达到