【电路笔记】-电阻器额定功率

电阻器额定功率

电能被电阻吸收，因为它是电压和电流的乘积，一些电阻将这种电能转化为热量。

1、概述

当电流由于电阻器两端存在电压而通过电阻器时，电阻器会以热量的形式损失电能，电流越大，电阻器就会变得越热。 这称为电阻器额定功率。

电阻器的额定值取决于其电阻值和以瓦 (W) 为单位的电功率，主要取决于其尺寸，电阻器可以安全耗散的电功率。 每个电阻器都有一个最大额定功率，该额定功率由其物理尺寸决定，通常，其表面积越大，它可以安全地耗散到环境空气或散热器中的功率就越多。

电阻器可以在任何电压（在合理范围内）和电流的组合下使用，只要不超过其“额定耗散功率”，电阻器额定功率表明电阻器可以将多少功率转换为热量或吸收而不会对自身造成任何损坏 。 电阻器额定功率有时称为电阻器额定功率，定义为电阻元件可以无限期消散而不降低其性能的热量。

电阻器的额定功率变化很大，从不到十分之一瓦到数百瓦，具体取决于其尺寸、结构和环境工作温度。 大多数电阻器的最大电阻功率额定值是在+70°C 或以下的环境温度下给出的。

电能是使用或消耗能量（转化为热量）的时间速率。 电功率的标准单位是瓦特，符号为W，电阻器的额定功率也以瓦特为单位。 与其他电量一样，当表示非常大或非常小的电阻器功率时，前缀会附加到单词“瓦特”。 其中一些更常见的是：

功率单位：

2、电阻功率（P）

从欧姆定律我们知道，当电流流过电阻时，电阻上的电压会下降，产生与功率相关的乘积。

换句话说，如果电阻承受电压，或者传导电流，那么它总是会消耗电能，我们可以将功率、电压和电流这三个量叠加成一个三角形，称为功率三角形，其中功率 ，这将在顶部的电阻器中以热量的形式耗散，消耗的电流和底部的电阻器两端的电压如图所示。

电阻器的功率三角

如果我们知道电阻器两端的电压值和流过电阻器的电流值，则上面的功率三角形非常适合计算电阻器中消耗的功率。 但我们也可以使用欧姆定律计算电阻消耗的功率。

欧姆定律允许我们计算给定电阻器电阻值的功耗。 如果我们只知道电压、电流或电阻这两个值，则通过使用欧姆定律，可以获得上述电阻器功率表达式的两种替代变体，如下所示：

直流电路中任何电阻器的电功率耗散都可以使用以下三个标准公式之一进行计算：

其中：

• $V$ 是电阻两端的电压，单位为伏特
• $I$ 是流经电阻器的电流，单位为安培
• $R$ 是电阻器的电阻，单位为欧姆 (Ω)

由于电阻器的耗散功率额定值与其物理尺寸相关，因此 1/4 (0.250)W 电阻器的物理尺寸小于 1W 电阻器，并且具有相同欧姆值的电阻器也有不同的额定功率或瓦数。 例如，碳电阻器的额定瓦数通常为 1/8 (0.125)W、1/4 (0.250)W、1/2 (0.5)W、1W 和 2 瓦。

一般来说，它们的物理尺寸越大，其额定功率就越高。 然而，最好选择能够消耗计算功率两倍或更多倍的特定尺寸电阻。 当需要更高额定功率的电阻器时，通常使用线绕电阻器来散发过多的热量。

3、功率电阻器

线绕功率电阻器有多种设计和类型，从我们之前看到的标准较小散热器安装铝体 25 瓦类型，到用于加热元件的较大管状 1000 瓦陶瓷或瓷功率电阻器。

与碳膜或金属膜类型相比，线绕电阻器的电阻值非常低（低欧姆值）。 功率电阻器的电阻范围从小于 1Ω (R005) 到仅 100kΩ，因为较大的电阻值将需要细规格的电线，而这很容易发生故障。

低欧姆、低功率值电阻器通常用于电流感测应用，根据欧姆定律，流过电阻的电流会在电阻上产生压降。

可以测量该电压以确定电路中流动的电流值。 这种类型的电阻器用于测试测量设备和受控电源。

较大的线绕功率电阻器由缠绕在瓷或陶瓷芯型线圈架上的耐腐蚀电线制成，通常用于耗散高浪涌电流，例如电机控制、电磁体或电梯/起重机控制和电机制动电路中产生的浪涌电流。

一般来说，这些类型的电阻器的标准额定功率高达 500 瓦，并且通常连接在一起形成所谓的“电阻组”。

线绕功率电阻器的另一个有用功能是在加热元件的使用中，例如用于电火、烤面包机、熨斗等的加热元件。在这种类型的应用中，电阻的瓦数用于产生热量，合金电阻丝的类型 通常使用镍铬合金 (Nichrome) 制成，允许温度高达 1200°C。

所有电阻器，无论是碳电阻、金属膜电阻还是线绕电阻，在计算其最大功率（瓦特数）值时都遵循欧姆定律。 还值得注意的是，当两个电阻并联时，它们的总额定功率会增加。 如果两个电阻器具有相同的值和相同的额定功率，则总额定功率加倍。

4、电阻器额定功率示例1

固定电阻的最大额定功率（以瓦为单位）是多少，该固定电阻两端的电压为 12 伏，流过该电阻的电流为 50 毫安。

鉴于我们知道上面的电压和电流值，我们可以将这些值代入以下方程：$P=V\times I$。

5、电阻器额定功率示例2

计算可通过额定值为 0.5 瓦的 1.8KΩ 电阻的最大安全电流。

同样，由于我们知道电阻器的额定功率及其电阻，我们现在可以将这些值代入标准功率方程：$P=I^{2}R$。

所有电阻器都有一个最大额定耗散功率，这是它可以安全耗散而不损坏自身的最大功率。 超过最大额定功率的电阻器通常会很快冒烟，并损坏它们所连接的电路。 如果电阻器要在其最大额定功率附近使用，则需要某种形式的散热器或冷却。

电阻器额定功率是为特定应用选择电阻器时需要考虑的重要参数。 电阻器的作用是阻止电流流过电路，它通过将不需要的功率以热量的形式耗散来实现这一点。 当预计功耗较高时，选择小瓦数电阻器会导致电阻器过热，从而损坏电阻器和电路。

到目前为止，我们已经考虑了连接到稳定直流电源的电阻器，但在下一个关于电阻器的文章中，我们将研究连接到正弦交流电源的电阻器的行为，并显示电压、电流以及消耗的功率 由交流电路中使用的电阻器组成的所有电阻都彼此同相。