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2.1.1 电阻

电阻器在手机维修中一般称为电阻,智能手机主板上使用的电阻主要是贴片电阻,贴片电阻(SMD Resistor)是金属玻璃釉电阻器中的一种,是将金属粉和玻璃釉粉混合,采用丝网印刷法印在基板上制成的电阻器,它具有耐潮湿、耐高温、温度系数小等特点。

1.电阻的外形结构

电阻是手机中应用最广泛的元器件之一,在手机中几乎所有的电路都有电阻存在,电阻的阻值有些标注在电阻的表面,有些不标注;未标注阻值的电阻需要查阅手机电路原理图或通过测量才能获得其具体阻值。

贴片电阻的表面为黑色,底部为白色,精密电阻表面也有其他的颜色;贴片电阻的外形呈矩形薄片状,引脚在元器件的两端。贴片电阻外形结构如图2-1所示。

图2-1 贴片电阻的外形结构

2.电阻的电路符号

在手机电路原理图中,各种电子元件都有它们特定的表达方式,即元器件电路符号。

电阻的电路符号通常如图2-2所示。

图2-2 电阻的电路符号

左边是欧美标准中电阻的符号,右边是国标中电阻的符号。注意,左边电阻符号不要与电感符号相混淆。

3.电阻的工作原理

在生活中,为了拦住河流,人们会在河道中建一道拦河坝,这样在大旱之年可以拦住水流,大涝之年可以放开水闸不至于漫堤。电阻的作用与拦河坝类似。

在物理学中,用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大,和河道中拦河坝一样,修建的越高对河流的阻力越大。不同的导体,电阻也不同,电阻是导体本身的一种特性。电阻的主要物理特性是变电能为热能,是一个耗能元件,电流经过它就会产生热能。当流经它的电流过大时,它会发热直至烧坏。

对信号来说,交流与直流信号都可以通过电阻,但会有一定的衰减。换句话说,电阻对交流信号和直流信号的阻碍作用是一样的。这样也方便分析交直流电路中电阻的作用。

(1)欧姆定律

导体的电阻是它本身的一种性质,其大小取决于导体的长度、横截面积、材料和温度,即使它两端没有电压,没有电流通过,它的阻值也是一个定值。这个定值在一般情况下可以看作是不变的,对于光敏电阻和热敏电阻来说,电阻值是不定的。对于一般的导体来讲,还存在超导的现象,这些都会影响电阻的阻值。

在同一电路中,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻值成反比,这就是欧姆定律,基本公式是 I = U/R

欧姆定律由乔治·西蒙·欧姆提出,为了纪念他对电磁学的贡献,物理学界将电阻的单位命名为欧姆,以符号Ω表示。

(2)电阻的串并联

①电阻的串联

两个电阻首尾相接中间没有分支,就是电阻的串联。在串联电阻电路中,经过每个电阻的电流一样,但每个电阻两端的电压不同。

电阻的串联电路如图2-3所示。

电阻串联后的总电阻增大(AB间的电阻), R = R 1 + R 2

在串联电路中,流经 R 1 的电流 I 1 等于流经 R 2 的电流 I 2 ,等于总电流 I

图2-3 电阻串联

②电阻的并联

若两个或几个电阻的连接方式是首首相连、尾尾相连,则为电阻的并联。在并联电阻电路中,每个电阻两端的电压一样,但流过每个电阻的电流一般不同。

电阻并联如图2-4所示。

图2-4 电阻的并联

并联电阻的总电阻会减小(AB的电阻),1/ R =1/ R 1 +1/ R 2

在并联电路中,流经 R 1 的电流 I 1 和流经 R 2 的电流 I 2 之和等于总电流 I

③电阻的混联

在实际电路中,电阻的并联与串联有时是同时存在的,如图2-5所示电阻的串并联关系是: R 2 R 3 并联,并联后再与 R 1 R 4 串联。

图2-5 电阻混联

流经 R 1 的电流 I 1 等于流经 R 4 的电流 I 4 ,也等于流经 R 2 的电流 I 2 与流经 R 3 的电流 I 3 之和。

4.电阻单位及标注方法

(1)电阻单位

电阻的单位是欧姆,简称欧,用希腊字母“Ω”表示。常用的还有kΩ(千欧)、MΩ(兆欧)。其换算关系是:1MΩ=1000kΩ,1kΩ=1000Ω。

(2)电阻阻值标注方法

①数字索位标称法

数字索位标称法就是在电阻体上用三位数字来标识其阻值。其中第一位和第二位为有效数字,第三位表示在有效数字后面0的个数,这一位不会出现字母。

例如:472表示4700Ω;151表示150Ω。

如果是小数,则用R表示小数点;用m代表单位为毫欧姆(mΩ)的电阻。

例如:2R4表示2.4Ω;R15表示0.15Ω;1R00表示1.00Ω;R200表示0.200Ω;R005表示5.00mΩ;6m80表示6.80mΩ。

数字索位标称法的电阻示例如图2-6所示。

图2-6 电阻的数字索位标称法

②E96数字代码与字母混合标称法

数字代码与字母混合标称法也是采用三位标明电阻阻值,即“两位数字加一位字母”,其中两位数字表示的是E96系列电阻代码,第三位是用字母代码表示的倍率。

例如:51D表示“332×10 3 ,332kΩ”;39Y表示“249×10 -2 ,2.49Ω”。

E96系列电阻代码表如图2-7所示。

图2-7 E96系列电阻代码表

倍率代码表如图2-8所示。

图2-8 倍率代码表

色环标称法在手机电阻中应用较少,在此不再赘述。

5.电阻在电路中的作用

电阻在电路中的作用非常大,其作用一般有4种,即限流、分压、分流、转化为内能。此外,还可以与电容器一起组成滤波器及延时电路,在电源电路或控制电路中用作取样电阻,在半导体电路中用作偏置电阻来确定电路的工作点等。电阻在电路中的应用非常多,也非常重要。

(1)限流作用

为使通过电路的电流不超过额定值或实际工作需要的规定值,以保证电路的正常工作,通常在电路中串联一个电阻,如图2-9中所示的R 1

图2-9 限流电阻

在电源与电路的A之间接入电阻时,A点的电压就比电源电压低(VCC的电压),可以为发光二极管提供合适的电压。电阻R 1 同时限制该条支路的电流,保护发光二极管不会因为电流太大而烧坏,这种电阻在电路中一般称为降压电阻或者是限流电阻。

(2)分压作用

一般手机电路都有额定电压值,如图2-10所示,若电源U 1 比额定电压高,则不可把电路直接接在电源上。可以用两只电阻构成分压电路,将U 1 降低为U 2 ,U 2 符合电阻分压公式U 2 =U 1 *R 2 /(R 1 +R 2 ),电路便能在额定电压下工作,该电路中的R 1 和R 2 一般称为分压电阻。

图2-10 分压电阻

(3)分流作用

当在电路的干路上需同时接入几个工作电流不同的电路时,可以在额定电流较小的电路两端并联接入一个电阻,起到分流作用。如图2-11所示中的R 1 或R 2 ,电路满足电流分流公式:I=I 1 +I 2 ,这种电阻在电路中一般称为分流电阻。

图2-11 分流电阻

(4)将电能转化为内能的作用

电流通过电阻时,会把电能全部(或部分)转化为内能。用来把电能转化为内能的用电器叫电热器,如电烙铁、电炉、电饭煲、取暖器等。 FoFYAeUQiXFIoZynJ/b+1c0Bkv9ERTb96m76wEtbemTKdsET1LWLMMPIYly6Q6LK

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