《电阻和电导》课件

电阻和电导电阻和电导是两个重要的电学概念，描述了材料对电流的阻碍程度。了解电阻和电导，对于理解电路的工作原理至关重要。电阻的定义和单位1阻碍电流电阻是电路元件的一种属性，它会阻碍电流的流动。2电压与电流电阻的大小决定了电压和电流之间的比例关系。3欧姆电阻的单位是欧姆(Ω)，以德国物理学家GeorgSimonOhm的名字命名。欧姆定律1电流通过导体的电流与导体两端的电压成正比。2电阻电流与导体的电阻成反比。3公式I=U/R欧姆定律是电路理论中最基本定律之一，描述了电流、电压和电阻之间的关系。该定律为理解和分析电路奠定了基础。电阻的串联和并联1串联总电阻等于各电阻之和。2并联总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。3应用串联用于增加总电阻，并联用于降低总电阻。电阻的温度特性正温度系数大多数金属电阻随温度升高而增加，具有正温度系数。负温度系数一些材料，如碳和半导体，电阻随温度升高而降低，具有负温度系数。温度稳定性电阻的温度特性在电路设计中至关重要，需要选择合适的电阻以确保电路的稳定性。电阻的功率消耗电阻器在电路中消耗功率，以热能的形式释放。功率消耗取决于电阻器两端的电压和流过的电流。功率(P)电压(V)电流(I)电阻(R)瓦特(W)伏特(V)安培(A)欧姆(Ω)功率消耗公式：P=V*I=I^2*R=V^2/R电导的定义和单位电导电导表示电流通过导体难易程度，与电阻互为倒数。单位电导的单位是西门子(S)，1西门子等于1安培/伏特(A/V)。电导的串联和并联1串联多个电导串联时，总电导等于各个电导的倒数之和的倒数。总电导小于任何一个单独的电导。2并联多个电导并联时，总电导等于各个电导之和。总电导大于任何一个单独的电导。3应用电导串联和并联的概念在电路设计中十分重要，可以用来控制电流的分配和电压的分配。电导的温度特性正温度系数大多数金属的电导率随温度升高而增加，这是由于温度升高时，原子振动加剧，导致电子运动受阻减小，电阻率降低，电导率升高。负温度系数一些半导体材料的电导率随温度升高而降低，因为温度升高时，价电子更容易获得能量跃迁到导带，使电导率降低。半导体的电导性质半导体材料的电导率介于导体和绝缘体之间，其电导率受温度、掺杂浓度和光照等因素的影响。温度升高时，半导体材料的电导率会增加，因为更多的电子从价带跃迁到导带。掺杂是通过添加少量杂质原子来改变半导体材料的电导率，分为两种类型：N型掺杂和P型掺杂。光照会激发电子从价带跃迁到导带，从而增加半导体的电导率，这种现象称为光电效应。金属的电导性质良好的导电性金属拥有丰富的自由电子，这些电子能够自由移动，从而形成电流。电阻率低金属的电阻率通常较低，这意味着它们能够以较小的阻力传输电流。电阻率随温度升高而升高当金属温度升高时，原子振动加剧，阻碍电子流动，导致电阻率增加。绝缘体的电导性质绝缘体是指电阻率极高的材料。它们在室温下几乎不导电，因为它们没有自由电子或孔来承载电流。绝缘体在电路中起着重要的作用，用于隔离导体并防止电流流向不希望的地方。一些常见的绝缘体材料包括橡胶、玻璃、塑料和陶瓷。电阻材料的分类碳膜电阻由碳薄膜制成，体积小，价格低廉，但精度和稳定性较差。金属膜电阻以金属薄膜为电阻材料，精度和稳定性高，但价格也较高。线绕电阻用金属丝绕制而成，功率大，但体积较大，精度相对较低。碳膜电阻结构碳膜电阻由陶瓷基座、碳膜、端盖等组成。碳膜通常通过溅射或真空蒸镀的方式沉积在陶瓷基座上。碳膜电阻的电阻值可以通过改变碳膜的厚度、材料和工艺来调节。优点价格低廉体积小、重量轻功耗低耐高温性能好频率特性好缺点精度较低稳定性较差噪声较大功率容量较小应用碳膜电阻广泛应用于电子设备、家用电器、仪器仪表等领域。例如，在手机、电脑、电视、音响等设备中，碳膜电阻可以作为分压电阻、限流电阻等。金属膜电阻1薄膜材料金属膜电阻采用高纯度金属薄膜作为电阻材料，如镍铬合金、镍锰合金等，具有高稳定性、高精度和低温漂的特点。2制作工艺金属膜电阻的制作工艺主要包括真空蒸镀、溅射镀膜等，通过控制金属薄膜的厚度和形状来控制电阻值。3应用领域金属膜电阻广泛应用于精密仪器、测量仪表、电子电路等领域，尤其适用于需要高精度、高稳定性和低温漂的场合。4优缺点金属膜电阻具有较高的精度、稳定性和可靠性，但其成本较高，制作工艺复杂。金属氧化膜电阻薄膜结构金属氧化膜电阻采用薄膜结构，具有体积小，重量轻的特点。高精度金属氧化膜电阻的精度较高，可以达到±0.01%，适用于精密测量和控制电路。稳定性好金属氧化膜电阻的稳定性较高，可以长期使用，不易受温度和环境影响。工作频率高金属氧化膜电阻的耐高频性能良好，可以用于高频电路中。金属陶瓷复合电阻高功率电阻金属陶瓷复合电阻采用金属合金作为电阻材料，陶瓷作为基体，具有良好的导电性和耐高温性。高稳定性这种电阻广泛用于高功率电路、电源电路等领域，能承受较大的电流和电压，并保持良好的稳定性。优异的耐腐蚀性金属陶瓷复合电阻具有良好的耐腐蚀性，在恶劣环境下也能保持正常工作。金属箔电阻精密性金属箔电阻具有很高的精度，可用于高精度电路。稳定性金属箔电阻具有优异的稳定性，能够在恶劣环境中保持稳定。应用广泛金属箔电阻广泛应用于仪器仪表、航空航天等领域。线绕电阻结构线绕电阻通常由电阻丝绕制在陶瓷或塑料骨架上，然后封装在金属或塑料外壳中。优点具有高功率容量、良好的温度稳定性和较低的成本等优点，广泛应用于各种电子设备中。应用用于电源电路、电机控制电路和信号处理电路等。电位计和滑动变阻器1可调电阻电位计和滑动变阻器都是可调电阻器，可以调节电阻值。2结构和工作原理电位计和滑动变阻器通过滑动触头在电阻丝上移动，改变接入电路的电阻部分。3应用场景电位计用于电压调节和信号控制，滑动变阻器用于电流调节和电路保护。4区别电位计通常用于精确调节电压，滑动变阻器用于粗略调节电流。热敏电阻电阻值变化温度升高时，电阻值减小。温度敏感热敏电阻的电阻值随温度变化而改变。应用广泛温度测量、温度控制、过热保护等领域。半导体电阻定义半导体电阻，是指由半导体材料制成的电阻元件。半导体材料的电阻率介于导体和绝缘体之间，受温度、光照等因素影响。特性半导体电阻具有负温度系数，即温度升高时电阻减小。同时，它们对光照敏感，光照强度增加时电阻减小。应用半导体电阻广泛应用于电子电路中，例如温度传感器、光敏电阻等。它们也用于制作各种半导体器件，例如二极管、三极管等。材料常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓等。不同材料的半导体电阻具有不同的电阻特性。光敏电阻半导体材料光敏电阻由光敏半导体材料制成，例如硫化镉或硒。当光线照射到半导体材料上时，材料的电阻率会降低。光电效应光敏电阻的工作原理是光电效应。当光子照射到半导体材料上时，电子被激发到更高的能级，从而增加了电导率。光照强度光敏电阻的阻值与照射到其上的光照强度成反比。光照越强，电阻越低。应用光敏电阻广泛应用于各种光电设备，如光控开关、光度计和自动曝光相机。电阻在电路中的应用分压电路分压电路用于将电压降低到所需的水平。限流电路电阻限制电流以保护电路组件免受损坏。时间常数电路电阻和电容共同创建时间常数，用于延迟或控制电路的响应时间。信号衰减电阻在音频和无线电电路中用于控制信号的强度。电阻在电子电路中的应用11.信号处理电阻用于分压器，滤波器，以及其他电路，来调整信号的幅度和频率。22.计时电阻和电容组合形成RC电路，可以用作定时器，控制电路中的计时功能。33.限流电阻限制通过电路的电流，保护敏感组件免受过载损伤。44.阻抗匹配电阻用于匹配不同电路之间的阻抗，提高信号传输效率。电阻在电力电子中的应用电力电子控制电阻用于限流、分压和滤波，以稳定电力电子系统。例如，在电源转换器中，电阻用于控制输出电压和电流。开关应用电阻用于控制开关速度，例如在电力电子开关中，电阻用于抑制电流变化并保护开关。电动汽车充电电阻用于充电控制，例如在电动汽车充电器中，电阻用于控制充电电流并防止过热。太阳能系统电阻用于负载匹配和电压调节，例如在太阳能电池板中，电阻用于优化能量转换效率并保护系统。电阻在自动控制中的应用反馈控制电阻用于反馈电路，可以将控制系统的输出信息反馈给控制系统，形成闭环控制。这种控制方式可以提高系统的稳定性和精度。传感器电阻可以作为传感器的核心元件，例如热敏电阻可以测量温度变化，光敏电阻可以测量光强变化。调节器电阻可以用于控制电路的电流或电压，例如可变电阻可以调节电机的转速，或调节LED灯的亮度。电阻在测量仪表中的应用11.电阻式传感器电阻式传感器利用电阻的变化来测量温度、压力、位移等物理量。例如，热敏电阻可以测量温度，应变电阻可以测量应力。22.分压器电阻可以作为分压器，将电压信号进行分压，以便于测量和控制。33.阻抗匹配电阻可以用来匹配电路的阻抗，提高测量精度和信号传输效率。44.负载电阻可以作为负载，模拟实际电路中负载的特性，以便于测试仪表。电阻在安全保护中的应用过电流保护电阻可以与熔断器或断路器配合使用，在电流超过安全值时，电阻会发热并切断电路，从而保护电路和设备。过电压保护电阻可以作为分压器的一部分，将高电压降低到安全水平，从而保护敏感电路和设备免受过电压的影响。接地保护电阻可以用于接地系统，提供一个低阻抗路径，将漏电流引导到地面，从而防止电击事故。静电放电保护电阻可以用于吸收静电放电，防止静电放电损坏敏感电子设备。电阻在传感器中的应用温度传感器热敏电阻可用于测量温度变化。温度变化会导致电阻值变化，可转换为温度读数。压力传感器应变式电阻可用于测量压力。压