1.1 电阻器、电容器、电感器

1.1.1 电阻器和电位器

1.电阻器

电阻器是电路元件中应用最广泛的一种，在电子设备中约占元件总数的30%以上，其质量的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。电阻器的主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压，其次还可作为分流器、分压器和消耗电能的负载等。

电阻器主要分为薄膜电阻和线绕电阻两大类。薄膜电阻又可分为碳膜电阻和金属膜电阻两类。实验所用的电阻为碳膜电阻。

2.电位器

电位器是一种具有3个接头的可变电阻器，它靠内部的一个活动触头（电刷）在电阻体上滑动，获得与转角或位移成一定关系的电阻值。实验用简易电位器的动点与中间引脚相连。在电路中，电位器除作可变电阻外，还可作分压器使用，连接如图1.1所示。

3.电阻器和电位器的型号命名法

电阻器和电位器的型号命名法如表1.1所示。

示例：RJ71-0.25-10kI型电阻器

由此可见，这是精密金属膜电阻器，其额定功率为0.25W，标称电阻值为10kΩ，允许误差为±5%。

4.线性电阻器和电位器的主要性能指标

（1）额定功率。正常条件下指电阻器允许消耗的最大功率。当超过额定功率时，电阻器的阻值将发生变化，甚至发热烧毁。为保证安全使用，一般选其额定功率比它在电路中消耗的功率高1.5～2倍。

额定功率分19个等级，常用的有1/20W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、4W、5W…，实验中应用较多的有 1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W。线绕电位器应用较多的有2W、3W、5W、10W等。

（2）标称阻值。标称阻值是产品标志的“名义”阻值，标称阻值系列如表1.2所示。

任何固定电阻器的阻值都应符合表中所列数值乘以10nΩ，其中n为整数。

（3）允许误差。允许误差是指电阻器和电位器的实际阻值对于标称阻值的最大允许偏差范围，它表示产品的精度。允许误差等级如表 1.3 所示。线绕电位器的允许误差一般小于± 10%，非线绕电位器的允许误差一般小于±20%。

电阻器的阻值和误差，一般常用数字标印在电阻上，但在实心碳膜电阻器和微型电阻器上，则用5个色环来表示，如图1.2所示。色环阻值的识别方法为：将4个靠得比较紧的色环置于左边，第1、2、3个色环分别表示阻值的第一、二、三位数，第4个色环表示三位数后零的个数，第5个色环表示阻值的允许误差。若是四色环电阻，则第一、第二个色环表示阻值的第一、二位数，第三个色环表示二位数后零的个数，第四个色环表示阻值的允许误差。各种颜色代表的意义如表1.4所示。

例如，第一、二、三、四、五色环分别为绿、棕、黑、棕、金色，则该电阻的阻值和误差分别为

（4）最高工作电压。最高工作电压是由电阻器、电位器最大电流密度、电阻体击穿及其结构等因素所规定的工作电压限度。阻值较大的电阻器，在工作电压过高时，虽功率不超过规定值，但内部会发生电弧火花放电，导致电阻变质损坏。一般 1/8W 碳膜电阻器和金属膜电阻器的最高工作电压分别不能超过150V和200V。

5.选用电阻器常识

（1）根据电子设备的技术指标和电路的具体要求选用电阻的型号和误差等级，不要片面采用高精度电阻，以免增加成本。

（2）选择电阻时必须考虑电路中的信号频率，因为一个电阻可等效成一个R、L、C二端线性网络，如图1.3所示。不同类型的电阻，R、L、C 3个参数的大小有很大差异，如线绕电阻本身就是个线圈，所以不能用于高频电路。

（3）电阻的额定功率要比其在电路中实际消耗的功率大1.5～2倍，以提高设备可靠性。

（4）电阻装接前应进行测量、核对，尤其是在装配精密电子设备时，电阻必须经过老化处理，以提高其稳定性。用万用表测量电阻时要注意两点：一是测量时不能用双手同时捏住电阻和测试笔；二是用模拟表测量时，换变量程挡后要重新调零；用数字表测量小电阻时，应在测量结果中扣除表笔短接时的显示值。

1.1.2 电容器

电容器是一种储能元件，在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路等，具有阻止直流通过、允许交流通过的特征。常用的平行板电容器的容量表示式为

1.电容器的分类

（1）按其结构，可分为以下3种。

① 固定电容器。电容器容量是固定不可调的，我们则称之为固定电容器。

② 半可变电容器（微调电容器）。电容器容量可在小范围内变化，其可变容量为十几至几十皮法（pF），最高达100pF（以陶瓷为介质时），适用于整机调整后电容量不需经常改变的场合，常以空气、云母或陶瓷作为介质。

③ 可变电容器。电容器容量可在一定范围内连续变化。常有“单联”、“双联”之分，它们由若干片形状相同的金属片并接成一组定片和一组动片，动片可以通过转轴转动，以改变动片插入定片的面积，从而改变电容量。一般以空气作介质，也有用有机薄膜作介质的。

（2）按电容器介质材料，可分为以下几种。

① 电解电容器。以铝、钽、铌、钛等金属氧化膜作介质的电容器。应用最广的是铝电解电容器。它容量大、体积小、耐压高（但耐压越高，体积也就越大），一般在500V以下，常用于交流旁路和滤波，缺点是容量误差大，且随频率而变动，绝缘电阻低。

电解电容有正、负极之分，一般电容器外壳上都标有“+”或“–”记号，如无标记则引线长的为“+”端，引线短的为“-”端。使用时必须注意不要接反，若接反，电解作用会反向进行，氧化膜很快变薄，漏电流急剧增加，如果所加的直流电压过大，则电容器很快发热，引起爆炸。

由于铝电解电容器具有不少缺点，在要求较高的地方常用钽、铌或钛电容器。它们比铝电解电容器的漏电流小、体积小，但成本高。

② 云母电容器。以云母片作介质的电容器。其特点是高频性能稳定，损耗小，漏电流小，耐压高（几百伏～几千伏），但容量小（几十皮法～几万皮法）。

③ 瓷介电容器。以高介电常数、低损耗的陶瓷材料为介质，故其体积小，损耗小，温度系数小，可工作在超高频范围，但耐压较低（一般为 60～70V），容量较小（一般为 1～1 000pF）。为克服容量小的缺点，现有采用了铁电陶瓷和独石电容器。它们的容量分别可达680pF～0.047μF和0.01至几微法，但其温度系数大、损耗大，容量误差大。

④ 玻璃釉电容器。以玻璃釉作介质，它具有瓷介电容器的优点，且体积比同容量的瓷介电容器小。其容量范围为 4.7pF～4μF。另外，其介电常数在很宽的频率范围内保持不变，还可应用在125℃高温下。

⑤ 纸介电容器。纸介电容器的电极用铝箔或锡箔做成，绝缘介质是浸蜡的纸，相叠后卷成圆柱体，外包防潮物质，有时外壳采用密封的铁壳以提高防潮性。大容量的电容器常在铁壳里灌满电容器油或变压器油，以提高耐压强度，被称为油浸纸介电容器。

纸介电容器的优点是在一定体积内可以得到较大的电容量，且结构简单、价格低廉。但介质损耗大、稳定性不高，主要用于低频电路的旁路和隔直电容。其容量一般为100pF～10μF。

新发展的纸介电容器用蒸发的方法使金属附着于纸上作为电极，因此其体积大大缩小，称为金属化纸介电容器，其性能与纸介电容器相仿。它有一个最大特点：被高电压击穿后，有自愈作用，即电压恢复正常后仍能工作。

⑥ 有机薄膜电容器。用聚苯乙烯、聚四氟乙烯或涤纶等有机薄膜代替纸介质做成的各种电容器。与纸介电容器相比，它的优点是体积小、耐压高、损耗小、绝缘电阻大、稳定性好，但温度系数大。

电容器在电路中的符号表示如图1.4所示。

2.电容器型号命名法

电容器的型号命名法如表1.5所示。

示例：CJX-250-0.33- ±10%电容器

3.电容器的主要性能指标

（1）电容量。电容量是指电容器加上电压后，贮存电荷的能力。常用单位是：法（F）、微法（μF）、纳法（nF）和皮法（pF）。皮法也称微微法。三者的关系为

电容器上都直接写出其容量，如4n7表示4.7nF，3p3表示3.3pF。如果没有单位，则当数字大于1时，单位默认为pF；数字小于1时，单位默认为μF。也有用三位数字来标示容量的，如电容器上只标出“332”三位数值，左起两位数给出电容量的第一、二位数字，而第三位数字则表示附加上零的个数，以 pF 为单位，因此“332”即表示该电容器的电容量为3300pF。但如果第三位数值是9，则表示是×10-1，如479表示47×10-1=4.7nF。

（2）标称电容量。标称电容量是标志在电容器上的“名义”电容量。我国固定式电容器标称电容量系列为 E24、E12、E6。电解电容的误差较大，受温度影响较大，故其标称容量系列为E6（以μF为单位）。

（3）允许误差。允许误差是实际电容量对于标称电容量的最大允许偏差范围。固定电容器的允许误差分8级，如表1.6所示。

（4）额定工作电压。额定工作电压是电容器在规定的工作温度范围内，长期、可靠地工作所能承受的最高电压。常用固定式电容器的直流工作电压系列为：6.3V、10V、16V、25V、40V、63V、100V、160V、250V和400V。

（5）绝缘电阻。绝缘电阻是加在其上的直流电压与通过它的漏电流的比值。绝缘电阻一般应在5000MΩ以上，优质电容器可达TΩ（1012Ω，称为太欧）级。

（6）介质损耗。理想的电容器应没有能量损耗，但实际上电容器在电场的作用下，总有一部分电能转换成为热能，所损耗的能量称为电容器的损耗，它包括金属极板的损耗和介质损耗两部分。小功率电容器主要是介质损耗。

4.电容器质量的简单测试

利用模拟万用表的欧姆挡可以测出电解电容器的优劣，辨别其漏电、容量衰减或失效的大致情况。具体方法是：选用“R×1k”或“R×100”挡，将黑表笔接电容器的正极，红表笔接电容器的负极，若表针摆动大，且返回慢，返回值接近∞，说明该电容器正常且电容量大；若表针摆动虽大，但返回时表针显示的Ω值较小，说明该电容器漏电流较大；若表针摆动很大，接近于0Ω且不返回，说明该电容器已击穿；若表针不摆动，则说明该电容器已开路，失效。

该方法也适用于辨别其他类型的电容器。但如果电容器容量较小，应选择万用表的“R×10k”挡测量。另外，如果需要对电容器再一次测量时，必须将其放电后方能进行。

5.选用电容器常识

（1）技术要求不同的电路应选用不同类型的电容器，谐振回路中要用介质损耗小的电容器，如高频陶瓷电容器；隔直、耦合电容可选用纸介、涤纶、电解等电容器；电源滤波一般用电解电器；旁路可选用涤纶、纸介、陶瓷和电解电容器。

（2）当现有的电容器和电路要求的容量或耐压不符时，可采用串联、并联的方法。要注意的是工作电压不同的电容器并联时，耐压由最低的那只决定；容量不同的电容器串联时，容量最小的那只承受的电压最高。

（3）选择电容器时必须考虑电路中的信号频率，因为一个电容器可等效成一个RLC二端线性网络，如图1.5所示。

不同类型的电容器，其等效参数的差异很大。等效电感大的电容器（如电解电容器）不适合用于耦合、旁路高频信号；等效电阻大的电容器不适合用于Q值要求高的振荡回路中。为满足从低频到高频滤波旁路的要求，在实际电路中，常将一个大容量的电解电容器与一个小容量的适合于高频的电容器并联使用。

（4）电容器在装接前需进行测量，并观察其漏电是否严重，装接时要注意耐压是否满足要求，电解电容器的正、负极不能接反。

1.1.3 电感器

电感器也是一种储能元件，在电路中用于调谐、滤波、耦合等，具有阻止交流通过、允许直流通过的特征。

电感器一般由线圈构成。为了增加电感量L，提高品质因素Q和减小体积，通常在线圈中加入软磁性材料的磁芯。与电阻器、电容器不同，多数电感器为非标准件，一般根据电路的不同要求具体设计。

1.电感器的分类

根据电感器的电感量是否可调，电感器分为固定、可变和微调电感器3类。

可变电感器的电感量可利用磁芯在线圈内移动而在较大的范围内调节。它与固定电容器配合使用于谐振电路中，起调谐作用。

微调电感器可以满足整机调试的需要和补偿电感器生产中的分散性，调好后，一般不再变动。

根据电感器的结构可分为单层线圈、多层线圈、带磁芯、铁芯和磁芯有间隙的电感器等几类。

除此之外，还有一些小型电感器，如平面电感器和集成电感器等，可满足电子设备小型化的需要。

2.电感器的主要性能指标

（1）电感量 L。电感量是指电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力。其大小与磁导率μ、线圈单位长度中的匝数n及体积V有关。当线圈的长度远大于直径时，电感量：

电感量的常用单位为H（亨利）、mH（毫亨）、μH（微亨）。

不同用途的电感器，其电感量的允许误差不同，如用于滤波电路和谐振电路的电感器，其允许误差就小；而一般的耦合线圈、扼流圈等，其允许误差就大。

（2）品质因数 Q。品质因数反映电感器传输能量的效率。它等于线圈在同一频率时的感抗与其电阻的比值。Q 值越大，传输能量的本领越大，即损耗越小。一般线圈的 Q 值在 50～300之间。

（3）额定电流。额定电流主要对高频电感器和大功率调谐电感器而言。通过电感器的电流超过额定值时，电感器将发热，严重时会烧坏。

3.选用电感器的常识

（1）选择电感器时，首先应明确其使用频率范围，因为一个电感器可等效成一个RLC二端线性网络，如图1.6所示。铁芯线圈只能用于低频，一般铁氧体线圈、空心线圈可用于高频。其次要弄清线圈的电感量和内阻。

（2）由于电感器是磁感应元件，安装电路时要注意电感性元件之间的相对位置，一般应使相互靠近的电感线圈的轴线相互垂直，以尽量减少耦合。