你第一次了解 電力, 你發現 材料分為兩個基本類別，稱為 導體 和 絕緣 子.導體(如 五金) 讓電流流動 通過 他們;絕緣體(如 塑料 和 木) 一般不會。但 沒有什么是那么簡單，是嗎?任何物質都會進行 如果你在上面放一個足夠大的電壓，就會有電：甚至是空氣， 它通常是一個絕緣體，當 強大的電壓在云中積聚 - 這就是使 閃電。與其談論導體和絕緣體，不如說 通常談論起來更清晰 電阻：輕松 東西 會讓電流流過它。導體具有低電阻， 而絕緣體的電阻要高得多。調用的設備 電阻器讓我們引入精確控制的電阻量 進入電路。讓我們仔細看看它們是什么 以及它們是如何工作的!

　　照片：四個典型的電阻器并排放置在電子電路中。電阻器的工作原理是將電能轉化為熱量，然后耗散到空氣中。

　　什么是阻力?

　　電流流過由 電子, 內部微小的帶電粒子 原子.寬 說起來，導電性好的材料是允許電子自由流動的材料 通過他們。

　　例如，在金屬中，原子被鎖定在一個 固體晶體結構(有點像金屬攀爬架 游樂場)。雖然這些原子內部的大多數電子是 固定在適當的位置，有些可以蜂擁而至，攜帶電力。 這就是為什么 五金 是良好的導體：金屬相對豎起來 對流經它的電子幾乎沒有阻力。

　　動畫：電子必須流過材料才能通過材料傳輸電流。 電子流動越困難，阻力就越大。金屬通常電阻低 因為電子可以很容易地流過它們。

　　塑料 完全不同。 雖然通常是實心的，但它們沒有相同的 晶體結構。他們的分子(通常非常 長而重復的鏈條稱為 聚合物)在這樣的結合中結合在一起 原子內部電子被完全占據的一種方式。那里 簡而言之，沒有可以在塑料中移動的自由電子 承載電流。塑料是很好的絕緣體：它們把 對流經它們的電子具有很高的抵抗力。

　　對于像這樣的主題來說，這一切都有點模糊 電子學哪 需要精確控制電流。這就是我們定義 電阻更精確地稱為使 1 安培的電流流經電路。如果需要 500 伏 使 1 安培流量，電阻為 500 歐姆(寫入 500 Ω)。你可能會 看到這個關系寫成一個數學方程：

　　V = I × R

　　這被稱為 歐姆定律 對于德語 物理學家 喬治·西蒙·歐姆 (1789–1854).

　　測量電阻

　　照片：用萬用表測量電阻。

　　使用像這樣的萬用表，您可以自動找到電子元件的電阻; 儀表通過組件饋送已知電流，測量其兩端的電壓，并使用歐姆定律計算電阻。 盡管萬用表相當準確，但您必須記住，引線和探頭也有電阻，這會給您的測量帶來誤差(您測量的電阻越小，可能的誤差就越大)。 在這里，我正在測量電話中揚聲器的電阻，從數字顯示屏上可以看到，它是36.4 Ω。插圖：萬用表上的開關可以測量一系列不同的電阻(200 Ω、2000 Ω、20K = 20，000 Ω、200K = 200，000 Ω和 20M = 2000 萬Ω)。

　　抵抗沒用?

　　你在電影里聽過多少次壞人這么說?它經常 在科學中也是如此。如果材料具有高電阻，則 意味著電力將難以通過它。越多 電力必須掙扎，越多 能源 被浪費了。聽起來 就像一個壞主意，但有時抵抗遠非“無用” 實際上非常有幫助。

　　照片：舊式燈泡內的燈絲。這是一根非常細的電線，電阻適中。它被設計成變熱，所以它發出明亮的光芒并發光。

　　例如，在舊式燈泡中， 電流流過一根極細的電線 稱為 燈絲.電線太細了，電 真的必須戰斗才能度過難關。這使得電線非常 熱——事實上，它是如此之熱，以至于它發出光。沒有 阻力，像這樣的燈泡將無法正常工作。當然 缺點是我們必須浪費大量的能量加熱 細絲。像這樣的老式燈泡通過使 熱，這就是為什么它們被稱為 白熾燈;新 節能燈泡 通過完全不同的過程在不產生太多熱量的情況下發光 熒光.

　　燈絲產生的熱量并不總是浪費能量。在電水壺、電散熱器等電器中， 電淋浴, 咖啡機和 烤 面包 機，有更大更耐用的細絲版本，稱為 加熱元件.當電流流過它們時，它們會得到 足夠熱，可以燒開水或煮面包。至少在加熱元件中，電阻遠非無用。

　　電阻在晶體管等東西中也很有用 收音機 和 電視 集。假設您要降低電視的音量。你轉身 音量旋鈕和聲音變得更小——但這是如何發生的呢? 音量旋鈕實際上是稱為 可變電阻器.如果你把音量調低，你實際上是 把 向上 驅動電路中的電阻 電視的 揚聲器.當您打開 電阻，電 流過電路的電流減少。電流較小， 為揚聲器供電的能量更少，所以聽起來很多 安靜。

　　照片：“可變電阻器”是電阻可以改變的組件的非常通用的名稱 移動撥盤、杠桿或某種控件。更具體類型的可變電阻器包括電位計(具有三個端子的小型電子元件)和變阻器(通常要大得多，由多匝盤繞線制成，滑動觸點穿過線圈以“分接”部分電阻)。照片：1)一個小的可變電阻器，用作晶體管收音機中的音量控制。2)來自發電廠的兩個大型變阻器。您可以 查看“點擊”或多或少阻力的撥號控件。照片由Jack Boucher提供，來自Historic American Engineering Record，由 美國國會圖書館.

　　電阻器的工作原理

　　制造電氣或電子電路的人做特定的事情 工作通常需要引入精確數量的阻力。他們可以 通過添加稱為電阻器的微小組件來做到這一點。電阻器是 電阻小的封裝：將其連接到電路中，您可以減少 電流精確量。從外面看，所有的電阻器看起來 或多或少相同。正如您在此頁面上的頂部照片和下面的照片中看到的那樣， 電阻器是一種短的蝸桿狀元件，上面有彩色條紋 側面。它有兩個連接，兩側各一個，所以你可以鉤 它進入一個電路。

　　照片：典型的電阻器。

　　電阻器內部發生了什么?如果你打開一個，并且 刮掉絕緣的外涂層 漆，您可能會看到 穿過中間的絕緣陶瓷棒 銅 鐵絲纏繞在外面。像這樣的電阻器被描述為 繞線.銅匝數控制 電阻非常精確：銅匝數越多，越薄 銅，電阻越高。在較小值的電阻器中， 專為低功率電路設計，銅繞組由 碳的螺旋模式。像這樣的電阻器便宜得多 制造和被稱為 碳膜. 通常，繞線電阻器在較高的工作溫度下更精確、更穩定。

　　照片：繞線電阻器內部。將一個掰成兩半，刮掉油漆，可以清楚地看到絕緣陶瓷芯和纏繞在上面的導電銅線。

　　電阻的大小如何影響其電阻?

　　假設您正在嘗試強迫水通過管道。不同種類的管道或多或少是強制性的，所以 較厚的管道將比較細的管道和較短的管道抵抗水 將提供比更長的阻力更小的阻力。如果你用鵝卵石或海綿填充管道，水 仍然會涓涓細流，但速度要慢得多。換句話說，長度、橫截面積(面積 你看管道里有什么)，管道里面的東西都會影響它的防水性。

　　電阻器非常相似，受相同的三個因素的影響。如果你讓一根線變細或更長，電子就更難穿過它。而且，正如我們已經看到的，電流流過某些材料(絕緣體)比其他材料(導體)更難。盡管Georg Ohm以相關的電壓，電流和電阻而聞名，但他也研究了這種關系。 電阻與制造電阻器的材料的大小和類型之間。這讓他想到了另一個重要的等式：

　　R = ρ × L / A

　　簡單來說，材料的電阻(R)隨著長度的增加而增加(因此更長的導線提供更大的電阻)，并隨著其面積的減小而增加(較細的導線提供更大的電阻)。電阻還與制造電阻的材料類型有關，在此方程中由符號ρ表示，稱為電阻率，以Ωm(歐姆米)為單位進行測量。不同的材料具有非常不同的電阻率：導體的電阻率比絕緣體低得多。在室溫下，鋁的含量約為2.8 x 10?8 Ωm，而銅(更好的導體)明顯更低，為1.7 ?8 歐姆。硅(半導體)的電阻率約為1000 Ωm，玻璃(良好的絕緣體) 措施約1012 歐姆。從這些數字中可以看出，導體和絕緣體的承載能力差異很大：硅比銅差約1000億倍，玻璃又差約10億倍!

　　圖：良導體：10種常見金屬的電阻率如何 合金 與室溫下的銀相比。例如，您可以看到鎳鉻合金(一種用于加熱元件的合金)的電阻是類似銀片的 66 倍左右。來自各種來源的數據。

　　電阻和溫度

　　電阻器的電阻不是恒定的，即使它是固定長度和面積的某種材料：它穩定 增加 隨著溫度的升高。為什么?材料越熱，其原子或離子晃動得越多，就越難 電子蠕動，轉化為更高的電阻。從廣義上講， 大多數材料的電阻率隨溫度線性增加(因此，如果您增加 溫度升高10度，電阻率增加一定量，如果增加它 再升高 10 度，電阻率再次上升相同的量)。 如果你 涼 一種材料，你可以降低它的電阻率——如果你把它冷卻到極低的電阻率 溫度，有時可以使電阻率完全消失，在已知的現象中 如 超導電性.

　　圖表：材料的電阻隨溫度增加。該圖表顯示了四種常見金屬的電阻率(材料的基本電阻，與其長度或面積無關)如何隨著溫度從絕對零度增加到約 600K (327°C) 而幾乎線性增加。使用P. Desai等人的“選定元素的電阻率”，J. Phys. Chem. Ref. Data，第13卷，第4期，1984年和R. Matula的“銅，金，鈀和銀的電阻率”繪制，J. Phys. Chem. Ref. Data，第8卷，第4期，1979年，由美國國家標準與技術研究院開放數據提供。

　　電阻器顏色代碼

　　您可以從圖案中計算出電阻器的電阻 的彩色條帶。

　　在大多數電阻器上，您會看到有三個彩虹色帶，然后是 空格，然后是第四條帶，顏色為棕色、紅色、金色或銀色。

　　轉動電阻器，使三個彩虹帶位于左側。

　　彩虹帶的前兩個告訴你前兩個 電阻的數字。假設你有一個像這樣的電阻器 此處顯示，帶有棕色、黑色和紅色的彩色條帶和第四個金色條帶。 從下面的顏色表中可以看出，棕色表示 1，黑色表示 0，因此 阻力將從“10”開始。第三個波段是十進制乘數：它告訴你 將前兩個數字乘以 10 的多少次方(或要加多少個零) 最后，如果你喜歡這樣想的話)。紅色表示 2，所以我們 將我們已經得到的 10 乘以 10 × 10 = 100 得到 1000。我們的電阻是1000歐姆。

　　最后一個波段稱為公差，它告訴您如何 準確您剛剛計算出的電阻值可能是。 如果你有一個最終的金色表帶，這意味著電阻精確到以內 正負 5%。因此，雖然官方聲明的抵抗 是1000歐姆，在實踐中，真正的電阻很可能是 介于 950 到 1050 歐姆之間的任何地方。

　　如果有五個波段而不是四個波段，則前三個波段給出 電阻的值，第四波段是十進制乘數， 最后一個波段是公差。五環電阻器，用三位數字和一個乘法器引用， 像這樣，它們必然比四環電阻器更精確，因此它們的容差值較低。