可变电阻器概述——结构、工作和不同应用

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什么是电阻器

• 在电路中，电阻器是一个无源的两端元件，一旦电流流过它就会阻止电流流动并消耗功率。它在电路中用图 1 中的符号表示。电压与电流之比称为电阻，用[欧姆定律](https://en.wikipedia.org/wiki/Ohm’s_law#:~:text=Ohm’s law states that the,voltage across the two points.)表示，如图 2 所示。

**图 1：**电阻器符号

**图 2：**欧姆定律

• 欧姆定律指出，当温度保持恒定时，流过电路中电阻器的电流与施加的电压成正比。因此，假设普通电阻器有两个端子并且它们具有恒定电阻是合乎逻辑的，因为它们的电阻不能改变。

可变电阻器的定义

• 顾名思义，可变电阻器是一种无源的三端器件，可以通过位于两个端子之间的第三个端子调节其电阻，从而对电流流动的阻碍上下移动。因此，可变电阻电路符号有一个代表电阻变化的箭头。可变电阻器的电气符号如图3所示。

**图 3：**可变电阻器符号

**图 4：**可变电阻器符号

• 可变电阻器的电阻可以通过其第三个端子在零到某个最大值之间变化。仔细查看图 4 中可变电阻的电路图，可以看到端子 1 和 3 之间存在恒定电阻。端子 2（中间）是唯一具有移动能力的端子。因此，为了改变电阻，您必须使用任何带有移动端子的侧面端子。

可变电阻器的工作原理

• 可变电阻器广泛用于电路中以调整电流或电压的值，因为可变电阻器的电阻可以设置为一定的值。可变电阻器允许您通过改变电阻和保持电流恒定来调整电压值。为调整输入电压，如图 5 所示，将电压源连接到端子 1 和 3。端子 1 和 2 之间的输出电压可通过图 6 所示的分压公式计算。

**图 5：**可变电阻器用作分压器

**图 6：**分压公式

可变电阻器的构造

• 可变电阻器虽然有不同的类型，但它们的工作原理是相同的。当检查可变电阻器的内部时，如图 7 所示，在端子 1 和 3 之间有一个称为电阻轨道的固定电阻。端子 2 连接到旋钮，滑块（雨刷器）直接接触旋钮。可以通过调节中间的旋钮来改变端子1和2或2和3之间的电阻，如图7中红色圆圈所示。

**图 7：**可变电阻器

可变电阻器的类型

• 有不同类型的可变电阻器，它们的工作原理几乎与前几节所述相同。然而，可变电阻器的端子配置和电阻值可以相对于各种环境参数进行调整。这些不同类型的可变电阻器包括：

电位器

• 如前几节所述，可变电阻器通常用于控制电压或电流。电位器是最流行的可变电阻器类型之一。它们在需要电压控制的应用中是首选。主要有两组电位器，称为机械式和数字式。诸如线性和旋转电位器之类的机械电位器在振动环境中存在精度问题。由于机械电位器的灵敏度问题，通常使用数字电位器。数字电位器最基本的用途之一是提供电阻在具有挑战性的环境条件下发生的漂移问题。由于数字电位器可以通过 I2C 等通信协议进行调整，因此在无法进行机械电阻调整的情况下，它们也非常有用。

变阻器

• 变阻器的结构类似于电位器。但是，变阻器的移动端子与其中一个侧端子短路，如图 8 所示。变阻器在需要进行电阻调整或电流限制的应用中是首选。

**图 8：**变阻器符号

光敏电阻

• 光敏电阻器也称为光敏电阻器 (LDR)，是一种常见的可变电阻器。由于光电效应，它们的电阻随入射光的强度而变化。在光强度变化的环境中，最好使用光敏电阻。

力敏电阻

• 顾名思义，力敏电阻的电阻会随着施加的力水平而变化。它们通常用于机器人应用中，例如机器人的夹具内部。

热敏电阻

• 热敏电阻的电阻随温度变化。有两种类型的热敏电阻，称为负温度系数 (NTC) 和正温度系数 (PTC) 热敏电阻。PTC热敏电阻的阻值与温度成正比，而NTC热敏电阻的阻值与温度成反比。在温度变化检测至关重要的不同工业应用中，热敏电阻是首选。

湿度计

• 顾名思义，湿敏电阻的电阻会随着湿度的变化而变化。湿度计用于许多物联网 (IOT) 设备以检测环境变化。

可变电阻器的应用

• 在我们家中的许多设备/电子产品中都可以找到可变电阻器。其中一些包括收音机、扬声器、麦克风、电视、振荡器、智能家居控制设备等。电位器通常用于需要速度或音量控制的家用电器。
• 变阻器用于需要调整电流或电阻水平的地方。一个常见的例子是灯光变暗。总之，可变电阻器在需要电压控制或电流调节的应用中很受欢迎。