1.2 电路元器件的识别与检测

对于某一器件来说，其电磁性能会比较复杂。例如，白炽灯在通电工作时能把电能转换成光能和热能，消耗电能，具有电阻的性质；但其电流还会产生电场和磁场，因此又具有储存电场能和磁场能的作用，即具有电容和电感的性质。在电路的分析和计算中，如果对一个器件要考虑所有的电磁性质是十分困难的。为此，对于组成实际电路的各种器件，我们忽略其次要因素，抓住其主要电磁特性，使之理想化，即用理想电路元件代替实际器件。例如白炽灯可用只具有消耗电能而没有电场和磁场特性的理想电阻元件来近似地表征。

理想电路元件简称为电路元件，常用的电路元件有电阻元件、电容元件、电感元件、理想电压源和理想电流源。用一个或几个具有单一电磁特性的电路元件所组成的电路，称为实际电路的电路模型。本书后面所画电路图都是电路模型，应用电路模型进行分析、计算，其误差可在工程允许的范围之内。

1.2.1 电阻元件

当电流在导体中流过时，定向运动的自由电子与导体内的原子核发生碰撞而受到阻碍，将电能转化为热能或其他不可逆形式的能量。这种导体对电流的阻碍能力称为电阻，具有这种特性的电路元件称为电阻元件，用R表示。R的计量单位是欧[姆]（Ω），常用单位还有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）、毫欧（mΩ）。它们的关系为

1kΩ=103Ω，1MΩ=106Ω，1mΩ=10-3Ω

习惯上我们常称电阻元件为电阻，故“电阻”这个名词既表示电路元件，又表示元件的参数。

图1-4为电阻元件符号，电阻元件两端电压与流过的电流之间的关系满足欧姆定律[见式（1-4）]。

实际电路中有与电阻元件相对应的具体器件，称为电阻器。

1. 电阻器的分类

在电子电路中常用的电阻器有固定电阻器和可变电阻器。按制作材料和工艺不同，固定电阻器可分为膜式电阻、实心电阻及金属线绕电阻等；可变电阻器可分为光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻和电位器。图1-5为常用电阻器外形，图1-6为常见电位器外形。

2. 电阻器的主要性能指标

（1）额定功率

在规定的环境温度和湿度下，假定周围空气不流通，在长期连续负载不损坏或基本不改变性能的情况下，电阻器上允许消耗的最大功率，称为额定功率。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1～2倍。额定功率分19个等级，常用的有0.05W、0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5W、7W、10W。

（2）标称阻值

产品上标示的阻值，其单位有欧、千欧、兆欧。

（3）允许偏差

电阻器和电位器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。

色环法标称阻值所代表的数字或意义见表1-1。

现举例说明色环法识别电阻标称值的方法。

1）在电阻体上标以彩色环，色环由左向右依次排列，最左侧为第一色环。图1-7所示的电阻阻值为27000Ω±5%。

2）精密度电阻器的色环标志用五个色环表示。第一至第三色环表示电阻的有效数字，第四色环表示倍乘数，第五色环表示允许偏差，图1-8所示的电阻阻值为17.5Ω±1%。

3. 电阻器的检测方法

（1）固定电阻器的检测

使用万用表电阻档将万用表两表笔（不分正负）分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。

注意：测试时，特别是在测几十千欧以上电阻的阻值时，手不要触及表笔和电阻的导电部分；被检测的电阻应从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元器件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻在使用前最好用万用表测量一下其实际阻值，避免读数错误；任何有标志的电阻在使用前都要进行测量。

（2）电位器的检测

检查电位器时，首先要转动旋柄，看看旋柄转动是否平滑，开关是否灵活，开关通断时“咔哒”声是否清脆，并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音，如有“沙沙”声，说明质量不好。用万用表测试时，先根据被测电位器阻值的大小，选择好万用表的合适电阻档位，然后按照检测固定电阻器的方法进行检测。

如万用表的读数在电位器轴柄转动过程中有跳动现象，说明活动触点有接触不良的故障。

1.2.2 电容元件

具有储存电场能特性的电路元件称为电容元件。电容量又称作电容，是指在给定电位差下的电荷储藏量，记为C，国际单位是法[拉]（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存。电容器储存电荷量的多少，取决于电容器的电容量，电容量在数值上是等于一个导电极上的电荷量与两块极板之间的电位差之比。即

式中 Q——一个极板上的电荷量（C）；

U——两块极板之间的电位差（V）。

电容元件两端电压与流过电流的关系不再满足欧姆定律，而是满足以下关系式

从上式可知，电容元件的电压与电流之间是微分的关系。

电容元件的符号如图1-9所示。

实际电路中有与电容元件相对应的具体器件，称为电容器。

1. 电容器的分类

按结构可分为：固定电容、可调电容、预调电容。

按极性分为：有极性电容和无极性电容。常见的有极性电容是电解电容。

从材料上可以分为：聚酯电容、陶瓷电容、瓷片电容、独石电容、钽电容等。

图1-10为常见电容器的外形。

2. 电容器的主要性能指标

（1）标称容量和允许偏差

电容器上标有的电容数是电容器的标称容量，常用的单位有F、μF、nF、pF，他们之间的关系是1F=106μF=109nF=1012pF。电容器的标称容量和它的实际容量会有偏差，这个偏差的范围用允许偏差表示，国产电容容量偏差用符号F、G、J、K、L、M来表示，分别对应允许偏差为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。

一般，电容器上都直接写出其容量，也有用数字来标志容量的，通常在容量小于10000pF的时候，用pF做单位，大于10000pF的时候，用μF做单位。为了简便起见，大于100pF而小于1μF的电容常常不标注单位。如有的电容上标有“105”三位有效数字，左起两位给出电容量的第1、第2位数字，而第3位数字则表示其后加0的个数，单位是pF，此电容容量为1000000pF=1μF。带小数的电容量常常用字母表示，如1p5、4μ7、3n9分别表示1.5pF、4.7μF和3.9nF。

（2）额定工作电压

在规定的工作温度范围内，电容长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压，就是电容的耐压，也叫作电容的直流工作电压。如果在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、250V、400V、500V、630V、1000V。

（3）绝缘电阻

由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体，它的电阻不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000MΩ以上，电容两极之间的电阻叫作绝缘电阻，或者叫作漏电电阻，漏电电阻越大越好。

3. 电容器的检测方法

测量电容容量：使用万用表电容档，测量前先将电容通过适当的电阻放电，然后将万用表置于电容档（F），选择适应的量程，然后将电容插入Cx测试插孔，进行电容容量测量，如100μF的电容，测量出电容容量是98μF或99μF都为正常。对于电解电容，要注意极性不要接反。

测量电容好坏：可以用电阻挡或二极管档通过测量电容两个电极之间的阻值来判断电容是否损坏，如果被测电容的两个电极之间阻值很小或为零，说明电容内部被击穿。

1.2.3 电感元件

具有储存磁场能特性的电路元件称为电感元件。当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。实验证明，通过线圈的磁通量和通入的电流是成正比的，它们的比值叫作自感系数，也叫作电感，用符号L表示。

一个通有电流为i的线圈（或回路），其各匝线圈磁通量的总和称作该线圈的磁链Ψ。如果各线圈的磁通量都是Φ，线圈的匝数为N，则线圈的磁链Ψ=NΦ。线圈电流i随时间变化时，磁链Ψ也随时间变化。电感L可由式（1-8）得到。

电感单位为亨[利]（H），常用的还有毫亨（mH）、微亨（μH），换算关系为

1H=103mH，1mH=103μH

电感元件两端电压与流过电流之间的关系不满足欧姆定律，而是满足如式（1-9）所示的微分关系：

电感元件符号如图1-11所示。

实际电路中有与电感元件相对应的实际电路元件，称为电感器。

1. 电感器的分类

按电感值分类：固定电感、可变电感。

按导磁体性质分类：空心线圈、铁氧体线圈、铁心线圈、铜心线圈。

按工作性质分类：天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。

按绕线结构分类：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。

图1-12所示为常用电感器外形。

2. 电感器的主要性能指标

（1）标称电感量

反映电感线圈自感应能力的物理量。电感量的大小与线圈的形状、结构和材料有关。电感量的大小主要取决于线圈的直径、匝数及有无铁磁心等。

电感量的标志方法有直标法和色标法，直标法是在电感线圈的外壳上直接用数字和文字标出电感线圈的电感量，一般单位为 μH。色标法即用色环表示电感量，单位为mH，第一二位表示有效数字，第三位表示倍率，第四位为允许偏差。

（2）电感线圈直流电阻

电感线圈的直流电阻是指损耗电阻，其阻值很小。

（3）品质因数

品质因数用来表示线圈损耗的大小。电感线圈中，存储能量与消耗能量的比值称为品质因数，也称g值，具体表现为线圈的感抗与线圈损耗电阻的比值，g=ωL/R。式中，ω是通过线圈交流电的角频率，ω=2πf，f是交流电效率。

（4）额定电流

电感器正常工作时，允许通过的最大电流。若工作电流大于额定电流，则电感器会因发热而改变参数，严重时会烧毁。

3. 电感器的检测

电感量检测：大多数万用表不能直接测量电感量，需要用外接电路后换算，只有少数型号可以直接测量电感量。

电感器好坏判断：用万用表欧姆档测量电感器的直流电阻，如电阻值远大于标称值，说明电感器内部断路；如果电阻值远小于标称值，说明电感器内部短路；对于贴片电感，此时的读数应为零。

1.2.4 电源元件

电源元件是从实际电源器件中抽象出来的，当实际电源本身的功率损耗可以忽略不计，而只起产生电能的作用时，这种电源便可以用一个电源元件来表示，又称为理想电源元件。理想电源元件分为理想电压源和理想电流源。

理想电压源简称为恒压源。特点是输出电压U是由电源本身确定的定值，与输出电流和外电路的情况无关，而输出电流I不是定值，与输出电压和外电路的情况有关。恒压源的电路符号如图1-13所示。

理想电流源简称为恒流源。特点是输出电流I是由电源本身确定的定值，与输出电压和外电路的情况无关，而输出电压U不是定值，与输出电流和外电路的情况有关。恒流源的电路符号如图1-14所示。

此外，对于一个理想的电压源，内阻应该为0，而理想电流源的内阻应当为无穷大。