电阻电感和电容元件的实际应用Word版.docx

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电阻电感和电容元件的实际应用Word版

电阻、电感和电容元件的实际应用

张益翔

一、电阻元件

1.电阻元件的结构和分类

电阻的种类较多，按制作的材料不同，可分为绕线电阻和非绕线电阻两大类。

非绕线电阻因制造材料的不同，有碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻、实心碳质电阻等。

碳膜电阻

碳膜电阻稳定性较高，噪声也比较低。

一般在无线电通讯设备和仪表中做限流、阻尼、分流、分压、降压、负载和匹配等用途。

金属膜电阻

金属膜和金属氧化膜电阻用途和碳膜电阻一样，具有噪声低，耐高温，体积小，稳定性和精密度高等特点。

实心碳质电阻

实心碳质电阻的用途和碳膜电阻一样，具有成本低，阻值范围广，容易制作等特点，但阻值稳定性差，噪声和温度系数大。

绕线电阻

绕线电阻有固定和可调式两种。

特点是稳定、耐热性能好，噪声小、误差范围小。

一般在功率和电流较大的低频交流和直流电路中做降压、分压、负载等用途。

额定功率大都在1W以上。

电位器

（a）绕线电位器阻值变化范围小，功率较大

（b）碳膜电位器稳定性较高，噪声较小

（c）推拉式带开关碳膜电位器使用寿命长，调节方便

（d）直滑式碳膜电位器节省安装位置，调节方便

另外还有一类特殊用途的电阻，如热敏电阻、压敏电阻等。

热敏电阻的阻值是随着环境和电路工作温度变化而改变的。

它有两种类型，一种是随着温度增加而阻值增加的正温度系数热敏电阻；另一种是随着温度增加而阻值减小的负温度系数热敏电阻。

在电信设备和其它设备中作正或负温度补偿，或作测量和调节温度之用。

压敏电阻在各种自动化技术和保护电路的交直流及脉冲电路中，作过压保护、稳压、调幅、非线性补偿之用。

特别是对各种电感性电路的熄灭火花和过压保护

有良好作用。

2.电阻的主要参数

（1）标称阻值：

电阻器上面所标示的阻值。

（2）允许误差：

标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差，它表示电阻器的精度。

允许误差与精度等级对应关系如下：

±0.5%-0.05、±1%-0.1（或00）、±2%-0.2（或0）、±5%-Ⅰ级、±10%-Ⅱ级、±20%-Ⅲ级

（3）额定功率：

在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为－55℃～＋70℃的条件下，电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。

线绕电阻器额定功率系列为（W）：

1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500

非线绕电阻器额定功率系列为（W）：

1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、100

（4）额定电压：

由阻值和额定功率换算出的电压。

（5）最高工作电压：

允许的最大连续工作电压。

在低气压工作时，最高工作电压较低。

（6）温度系数：

温度每变化1℃所引起的电阻值的相对变化。

温度系数越小，电阻的稳定性越好。

阻值随温度升高而增大的为正温度系数，反之为负温度系数。

（7）老化系数：

电阻器在额定功率长期负荷下，阻值相对变化的百分数，它是表示电阻器寿命长短的参数。

（8）电压系数：

在规定的电压范围内，电压每变化1伏，电阻器的相对变化量。

（9）噪声：

产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏，包括热噪声和电流噪声两部分，热噪声是由于导体内部不规则的电子自由运动，使导体任意两点的电压不规则变化。

3.电阻器的选取

（1）类型选择：

对于一般的电子线路，若没有特殊要求，可选用普通的碳膜电阻器，以降低成本；对于高品质的收录机和电视机等，应选用较好的碳膜电阻器、金属膜电阻器或线绕电阻器；对于测量电路或仪表、仪器电路，应选用精

密电阻器；在高频电路中，应选用表面型电阻器或无感电阻器，不宜使用合成电阻器或普通的线绕电阻器；对于工作频率低，功率大，且对耐热性能要求较高的电路，可选用线绕电阻器。

（2）阻值及误差选择：

阻值应按标称系列选取。

有时需要的阻值不在标称系列，此时可以选择最接近这个阻值的标称值电阻，当然我们也可以用两个或两个以上的电阻器的串并联来代替所需的电阻器。

误差选择应根据电阻器在电路中所起的作用，除一些对精度特别要求的电路（如仪器仪表，测量电路等）外，一般电子线路中所需电阻器的误差可选用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级误差即可。

（3）额定功率的选取：

电阻器在电路中实际消耗的功率不得超过其额定功率。

为了保证电阻器长期使用不会损坏，通常要求选用的电阻器的额定功率高于实际消耗功率的两倍以上。

4.电位器的选用

（1）电位器结构和尺寸的选择：

选用电位器时应注意尺寸大小和旋转轴柄的长短，轴端式样和轴上是否需要紧锁装置等。

经常调节的电位器，应选用轴端铣成平面的，以便安装旋钮，不经常调整的，可选用轴端带刻槽的；一经调好就不在变动的，可选择带紧锁装置的电位器。

（2）阻值变化规律的选择：

用作分压器时或示波器的聚焦电位器和万用表的调零电位器时，应选用直线式；收音机的音量调节电位器应选用反转对数式，也可以用直线式代替；音调调节电位器和电视机的黑白对比度调节电位器应选用对数式。

二、电容元件

1.电容元件的结构和分类

电容器基本上分为固定的和可变的两大类。

固定电容器按介质来分，有云母电容器、瓷介电容器、纸介电容器、薄膜电容器（包括塑料、涤纶等）、玻璃釉电容器、漆膜电容器和电解电容器等。

可变电容器有空气可变电容器、密封可变电容器两类。

半可变电容器又分为瓷介微调、塑料薄膜微调和线绕微调电容器等。

云母电容器

用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。

其特点是：

介质损耗小、绝缘电阻大。

温度系数小，适用于高频电路。

瓷介电容器

用陶瓷做介质。

在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜作极板制成。

其特点是：

体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适用于高频电路。

铁电陶瓷电容容量较大，但损耗和温度系数较大，适用于低频电路。

纸介电容器

用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。

它的特点是体积较小，容量可以做得较大。

但是固有电感和损耗比较大，适用于低频电路。

金属化纸介电容器

结构基本相同于纸介电容器，它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代金属箔，体积小、容里较大，一般用于低频电路。

有机薄膜电容器

结构相同于纸介电容器，介质是涤纶或聚苯乙烯。

涤纶薄膜电容，介质常数较高，体积小、容量大、稳定性较好，适宜做旁路电容。

聚苯乙烯薄膜电容器，介质损耗小、绝缘电阻高，但温度系数大，可用于高频电路。

油质电容器

它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强其耐压。

其特点是电容量大、耐压高，但体积较大。

此外，在实际应用中，第一要根据不同的用途选择不同类型的电容器；第二要考虑到电容器的标称容量，允许误差、耐压值、漏电电阻等技术参数；第三对于有正、负极性的电解电容器来说，正、负极在焊接时不要接反。

钽（或铌）电容器

它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。

其特点是：

体积小、容量大、性能稳定、寿命长。

绝缘电阻大。

温度性能好，用在要求较高的设备中。

铝电解电容器

它是由铝圆筒做负极、里面装有液体电解质，插人一片弯曲的铝带做正极制成。

还需经直流电压处理，做正极的片上形成一层氧化膜做介质。

其特点是容量大、但是漏电大、稳定性差、有正负极性，适于电源滤波或低频电路中，使用时，正、负极不要接反。

半可变（微调）电容器

用螺钉调节两组金属片间的距离来改变电容量。

一般用于振荡或补偿电路中。

可变电容器

它是由一组（多组）定片和一组（多组）动片所构成。

它们的容量随动片组转动的角度不同而改变。

空气可变电容器多用于大型设备中，聚苯乙烯薄膜密封可变电容器体积小，多用于小型设备中

2.电容的主要参数

电容的主要参数是指额定工作电压、标称容量和允许误差范围、绝缘电阻。

（1）额定工作电压在规定的温度范围内，电容器在线路中能够长期可靠地工作而不致被击穿所能承受的最大电压（又称耐压）。

有时又分为直流工作电压和交流工作电压（指有效值）。

单位是伏特，用‘V’表示，其值通常为击穿电压的一半。

额定工作电压的大小与介质的种类和厚度有关。

（2）标称容量和允许误差范围为了生产和选用的方便，国家规定了各种电容器的电容量的一系列标准值，称为标称容量，也就是在电容器上所标出的容量。

实际生产的电容器的电容量和标称电容量之间总是会有误差的。

根据不同的允许误差范围，规定电容器的精度等级。

电容器的电容量允许误差分为五个等级；00级表示允许误差±1%；0级表示允许误差±2%；Ⅰ级表示允许误差±5%，Ⅱ级表示允许误差±10%；Ⅲ级表示允许误差±20%。

（3）绝缘电阻电容器绝缘电阻的大小，说明其绝缘性能的好坏。

当电容器加上直流电压U长时间充电之后，其电流最终仍保留一定的值，称为电容器的漏电电流I。

除电解电容器外，一般电容器的漏电电流是很小的。

显然电容器的漏电电流越大，绝缘电阻越小。

当漏电电流较大时，电容器发热，发热严重时，电容器因过热而损坏。

电容器的绝缘电阻的大小和介质的体积，电阻系数，介质厚度以及极片面积的大小都有关系，为了减小漏电电流的影响，要求电容器具有很高的绝缘电阻，一般应为5000~1MΩ以上。

3.电容器的应用

（1）选择合适的型号根据电路要求，一般用于低频耦合、旁路去耦等，电气性能要求较低时，可以采用纸介电容器、电解电容器等。

晶体管低频放大器的耦合电容器，选用1～22μF的电解电容器。

旁路电容器根据电路的工作频率来选，如在低频电路中，发射极旁路电容选用电解电容器，容量在10～220μF之间；在中频电路中，可选用0.01~0.1μF的纸介、金属化纸介、有机薄膜电容器等；在高频电路中应选择高频瓷介质电容器；若要求在高温下工作，则应选玻璃釉电容器等。

在电源滤波和退耦电路中，可选用电解电容器。

因为在这些使用场合，对电容器性能要求不高，只要体积不大，容量够用就可以。

对于可变电容器，应根据电容统调的级数，确定应采用单联或多联可变电容器，然后根据容量变化范围、容量变化曲线、体积等要求确定相应品种的电容器。

（2）合理确定电容器的容量和误差电容器容量的数值，必须按规定的标称值来选择。

电容器的误差等级有多种，在低频耦合、去耦、电源滤波等电路中，电容器可以选±5%、±10%、±20%等误差等级，但在振荡回路、延时电路、音调控制电路中，电容器的精度要稍高一些；在各种滤波器和各种网络中，要求选用高精度的电容器。

（3）耐压值的选择为保证电容器的正常工作，被选用的电容器的耐值不仅要大于其实际工作电压，而且还要留有足够的余地，一般选用耐压值为实际工作电压两倍以上的电容器。

（4）注意电容器的温度系数，高频特性等参数在振荡电路中的振荡元件、移相网络元件、滤波器等，应选用温度系数小的电容器，以确保其性能。

在高频应用时，由于电容器自身电感，引线电感和高频损耗的影响，电容器的性能会变坏。

三、电感元件

1.电感元件的结构和分类

线圈的品种繁多，按功能来分，有高频阻流圈、低频阻流圈、调谐线圈、滤波线圈、提升线圈、稳频线圈、补偿线圈、天线线圈、振荡线圈及陷波线圈等；按结构来分，有单层螺旋管线圈、蜂房式线圈、铁粉芯或铁氧体芯线圈线圈、铜芯线圈等。

单层螺旋管线圈

1.密绕绕法简单，容易制作，但体积大，分布电容大，一般用于较简单的收音机电路中。

2.间绕法的特点是具有较高的品质因素和稳定度，多用于收音机的短波电路。

3.脱胎绕法的特点是分布电容小具有较高的品质因数改变线圈的间距可以改变电感量，多用于超短波电路。

蜂房式线圈

体积小，分布电容小，电感量大，多用于收音机中波段振荡电路。

铁粉芯或

铁氧体芯线圈

为了调整方便，提高电感量和品质因数，常在线圈中加入一种特制材料（铁粉芯或铁氧体），不同的频率，采用不同的磁芯。

利用螺纹的旋动，可调节磁芯与线圈的位置。

从而也改变了这种线圈的电感量。

多用于收音机的振荡电路及中频调谐回路。

铜芯线圈

为了改变电感量和调整可靠方便、耐用，在一些超短波范围用的线圈常采用铜芯线圈，利用旋动铜芯在线圈中的位置来改变电感量。

多用于电视机的高频头内。

阻流圈

（a）高频阻流圈的电感量较小，分布电容和介质损耗小，用来阻止高频信号通过而让较低频率的交流信号和直流通过。

通常采用陶瓷和铁粉芯作骨架。

（b）低频阻流圈具有较大的电感量，线圈中都插有铁芯，常与电容元件组成滤波电路，消除整流后残存的一些交流成分而只让直流通过。

2.电感元件的主要参数

（1）电感量L

线圈的电感量L也称为自感系数或自感，是表示线圈产生自感应能力的一个物理量。

当线圈中及其周围不存在铁磁物质时，通过线圈的磁通量与其中流过的电流成正比，其比值称为电感量。

（2）品质因数Q

线圈的品质因数Q是表示线圈质量的一个物理量。

它是指线圈在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。

即：

.式中：

L为线圈的电感量；R为当交流电的频率是f时的等效损耗电阻。

f较低时，可认为R等于线圈的直流电阻；f较高时，R应是包括各种损耗在内的总等效电阻。

在谐振电路中，线圈的Q值越高，回路的损耗越小，因而电路的效率越高。

线圈的Q值的提高，往往受一些因素的限制，如导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗、屏蔽罩或铁芯引起的损耗、高频趋肤效应的影响等。

线圈的Q值通常为几十至几百。

（3）分布电容

线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩（有屏蔽罩时）间、线圈与磁芯、底板间存在的电容，均称为分布电容。

分布电容的存在使线圈的Q值减小，稳定性变差，因而线圈的分布电容越小越好。

3．电感元件的选取

（1）根据电路要求，选择适当的工作频率。

低频电路用的电感器应该选用铁氧体或硅钢片作为磁芯材料，其线圈还必须能够承受较大电流。

音频电路用的电感器则选择硅钢片或坡莫合金最为磁芯材料。

频率较高的电路用的电感器则选用高频铁氧体作为磁芯材料。

若工作频率超过100MHZ，则最好采用空芯电感器。

（2）电感器的电感量和额定电流两个参数需要满足电路需求。

（3）电感器的外形尺寸必须满足电路安装的位置需求。