中心議題：

• 電阻應(yīng)用的三大基本定律
• 電阻應(yīng)用的四大基本電路

【CLASS 1】電阻選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電阻基礎(chǔ)知識(shí)大搜羅
http://coahr.cn/art/artinfo/id/80010906?page=1
【CLASS 2】電阻選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電阻檢測(cè)與失效分析
http://coahr.cn/art/artinfo/id/80011025
【CLASS 3】電阻選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電阻的基本選型原則及案例分析
http://coahr.cn/art/artinfo/id/80011142
【CLASS 4】電阻選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電阻的應(yīng)用（1）
http://coahr.cn/art/artinfo/id/80011295
【CLASS 5】電阻選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電阻的應(yīng)用（2）
http://coahr.cn/art/artinfo/id/80011670

在第一講的時(shí)候曾經(jīng)提到過電阻在電路中的作用（包括限流、分壓、分流、將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、特殊電阻等作用）。其實(shí)電阻在電路中的作用很廣泛，除了上面提到過的作用外，電阻和電容器一起還可以組成濾波器及延時(shí)電路、在電源電路或控制電路中用作取樣電阻、在半導(dǎo)體管電路中用偏置電阻確定工作點(diǎn)、用電阻進(jìn)行電路的阻抗匹配、用電阻進(jìn)行降壓或限流、在電源電路中作為去耦電阻使用……

在以上的眾多電路應(yīng)用中，可以歸納為四種基本電路：分壓電路、分流電路、阻抗匹配電路、RC充放電電路。本部分共有兩講，前一講將會(huì)先把計(jì)算電路設(shè)計(jì)中確定電阻大小的有關(guān)公式、定律作一講解，接著把四大基本電路的形式以及作用給大家作一一介紹，后一講會(huì)對(duì)具體的電阻電路應(yīng)用進(jìn)行分析。

三大基本定律
1、電阻定律
導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度L成正比，跟它的橫截面積S成反比，還跟導(dǎo)體的材料有關(guān)系，這個(gè)規(guī)律就叫電阻定律(law of resistance)，用公式表示為：
決定式子：R=ρL/S
計(jì)算式：R=U/I
其中：
ρ…… 制成電阻的材料電阻率，國(guó)際單位制為歐姆 • 米(Ω • m) ；
L …… 繞制成電阻的導(dǎo)線長(zhǎng)度，國(guó)際單位制為米(m)；
S …… 繞制成電阻的導(dǎo)線橫截面積，國(guó)際單位制為平方米(m2) ；
R …… 電阻值，國(guó)際單位制為歐姆(Ω)。
U …… 電壓值

2、歐姆定律
在同一電路中，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻阻值成反比，這就是歐姆定律，基本公式是I=U/R，其微分形式為：
J=1/ρ*E=σE
其中E為電場(chǎng)強(qiáng)度，σ為電導(dǎo)率。
該定律反映了電阻的一個(gè)特性，可以從下面的特性曲線圖看出來：
 


3、焦耳定律
焦耳定律是定量說明傳導(dǎo)電流將電能轉(zhuǎn)換為熱能的定律。內(nèi)容是：以熱的形態(tài)在一個(gè)均勻?qū)w中發(fā)生的功率，與此導(dǎo)體的電阻和通過此電阻的電流平方之乘積成正比。
焦耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)式：Q=I^2;×Rt（適用于所有電路）；
對(duì)于純電阻電路可推導(dǎo)出:Q=W=PT；Q=UIT；Q=（U^2/R）T

三大基本定律在電阻的大小選擇上可以通過計(jì)算，起到一個(gè)導(dǎo)向選擇的作用，可以根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，通過公式的轉(zhuǎn)換從而選擇出大小合適的電阻。下面將在此三大定律的基礎(chǔ)上對(duì)四大基本電路加以說明。[page]

四大基本電路
1. 分壓電路
分壓電路實(shí)際上是電阻的串聯(lián)電路，如圖2所示，它有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
① 通過各電阻的電流是同一電流，即各電阻中的電流相等、I = I1 = I2 = I3；
② 總電壓等于各電阻上的電壓降之和,，即V= V1 + V2 + V3；
③ 總電阻等于各電阻之和，即R＝R1 + R2 +R3：
在實(shí)踐中可利用電阻串聯(lián)電路來進(jìn)行分壓以改變輸出電壓，如收音機(jī)和擴(kuò)音機(jī)的音量調(diào)節(jié)電路、半導(dǎo)體管工作點(diǎn)的偏置電路及降壓電路等。

2. 分流電路
分流電路實(shí)際上是電阻器的并聯(lián)電路，如圖3所示。它有以下幾點(diǎn)特點(diǎn):
①各支路的電壓等于總電壓；
②總電流等于各支路電流之和，即I = I1 + I2 + I3;
③總電阻的倒數(shù)等于各支路倒數(shù)之和,即1/R =1/R1 + 1/R2 + 1/R3
在實(shí)踐中經(jīng)常利用電阻器的并聯(lián)電路組成分流電路，以對(duì)電路中的電流進(jìn)行分配；
 

 

電流表的滿度電流為50uA．現(xiàn)需將它改成一個(gè)最大量程為500uA的電流表,此時(shí)只需要在電流表兩端并上一只電阻器R1即可。
根據(jù)圖4 (b)并聯(lián)電路可知
I= I1 +I0
若I = 500uA,則
I1 =I - I0 = 500-50 =450uA
由于I0 * R0 =I1* R1(式中R0為電流表內(nèi)阻)
求得
R1= (I0* R0)/I1= 200Ω
上述的分流電路計(jì)算結(jié)果表明，只要在50uA表頭上并聯(lián)一個(gè)200Ω的電阻,即可使表頭的量程由50uA擴(kuò)大到500uA。
[page]
3. 阻抗匹配電路
圖5所是由電阻器組成的阻抗匹配衰減器、它接在特性阻抗不同的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中間,可以起到匹配阻抗的作用。
 

匹配器中電阻器的阻什可由下式確定，即
 
式中，Z1和Z2為網(wǎng)絡(luò)1和網(wǎng)絡(luò)2的阻抗，它們分別為300Ω和75Ω。將它們代入上面兩個(gè)公式中，則求得RI=259.8Ω，R2＝86.6Ω。

4、 RC充放電電路
RC充放電電路是電阻器應(yīng)用的基礎(chǔ)電路，在電子電路中會(huì)常常見到，因此了解RC充放電特性是非常有用的。

RC充放電電路如圖6所示。圖中開關(guān)S原來停留在B點(diǎn)位置，電容器C上沒有電荷,它兩端的電壓等于零。當(dāng)開關(guān)接到A點(diǎn)時(shí)．電源E通過R向電容器 C充電，在電路接通的瞬間，電容器電壓Vc＝0，充電電流最大值等于Z/R。隨著電容器兩極上電荷的積累，Vc逐漸增大，電阻器R上的電壓Vr =E -Vc，充電電流i＝(E—Vc)/R且隨著Vc的增大而越來越小，Vc的上升也越來越慢。當(dāng)Vc＝E時(shí)，i=0，充電過程結(jié)束。


 
試驗(yàn)證明，充電過程可用下面公式描述，即

式中：e-自然對(duì)數(shù)；t-時(shí)間。
從公式中不難看出，充電過程中Vc和i是按指數(shù)規(guī)律變化的。而充電的快慢取決于電阻和電容的乘積，因此稱RC為時(shí)間常數(shù)r，即r=RC。如果R和C的的單位取歐姆和法拉，則r的單位為秒。

根據(jù)公式計(jì)算在不同時(shí)間內(nèi)的Vc和i，其結(jié)果見表1。從表中可以看出，r越大充電越慢。當(dāng)t＝3r時(shí)，Vc=0.95E;當(dāng)t=5r時(shí)，Vc=0.993E；一般認(rèn)為當(dāng) t=(3-5)r時(shí)，電容器上的電荷已被充滿。
 

 當(dāng)電路開關(guān)S在C充滿電荷后由A端置于B端時(shí)，電容C上的電荷通過R放電，其放電也是按指數(shù)規(guī)律進(jìn)行的。
利用RC充放電特性可組成很多應(yīng)用電路，如積分電路、微分電路、去耦電路以及定時(shí)電路等。