標準電阻器

標準電阻器（standard resistor ）用於保存電磁單位制中電阻單位歐姆的量值的標準量具。其特點是電阻值非常準確和穩定，常用作計量標準，或裝在電測量儀器內作為標準電阻元件。標準電阻器通常為10進制。其阻值範圍一般為 1毫歐至 100千歐，特殊情況下也可做成更小或更大的量值，或非十進制量值。標準電阻器的等級一般由各國計量部門制定的國家計量檢定系統表和有關的國家標準所規定。中華人民共和國規定，作為計量標準用的標準電阻器，按其在計量檢定系統表中的位置分為計量基準、計量標準和工作計量器具三檔。按計量檢定系統表的規定，較低檔標準電阻器的量值由較高檔傳遞。直流電阻基準是最高檔的標準電阻器，保存在國家計量技術機構，用於復現和保存法定電阻單位。為了提高電阻基準量值的穩定性，通常用多個同一標稱值的標準電阻器組成基準組，取其電阻值的平均值作為所保存的該標稱值的電阻量值。電阻基準組的年變化為 10-8量級。其電阻值的絕對值需用絕對測定的方法來確定（見電單位的絕對測定）。絕對測定的不確定度（參見電磁測量誤差）為10-7量級。為了使用方便，標準電阻器的穩定度也常常用級別來表示。例如0.01級的標準電阻器，表示其年變化在規定的參考條件下小於0.01%。中國的標準電阻器（見圖）。從0.0005～0.2級，共分為9個級別。

基本介紹

• 中文名：標準電阻器
• 外文名：standard resistor
• 阻值範圍：1毫歐至 100千歐
• 特點：電阻值非常準確和穩定

原理

標準電阻器一般用溫度係數低、穩定度高的錳銅合金絲（片）繞在黃銅或其他材料的骨架上，再套上銅製外殼製成。外殼與骨架通常焊在一起，把電阻絲密封起來，以減少大氣中的濕度等因素的影響。電阻器繞成後需退火處理，以消除繞制過程中產生的應力，改善其穩定性。電阻器的引線經密封的陶瓷絕緣子引出，與裝在面板上的端鈕相接。標準電阻器通常做成四端鈕式(見圖)。A、B為電流端，C、D為電位端。測量和使用時從 A、B兩端通進電流，取出C、D兩點的電壓進行測量。此時需使電位端不流過電流，這樣C、D兩端鈕的電位就分別等於α、β兩點的電位，而標準電阻器的電阻值就被定義為 α、β兩個結點之間的電阻值。這樣，Aα，Cα，Bβ，Dβ四條引線的電阻的影響均被消除。

標準電阻器

作用

使用標準電阻器時，要避免機械衝擊及劇烈的溫度變化，耗散功率一般應小於規定值，以保持其良好的穩定性。

用例

用電阻合金絲繞制的標準電阻器的自感及分布電容在使用時會引起一些不良效果。為了減少自感，可採用雙線繞法。但對100千歐的高值電阻器，所用的電阻絲很長，採用雙線繞法會導致較大的分布電容，因而多採用分段繞法，使自感和分布電容均較小。

對用於交流電路的標準電阻器，希望其自感和分布電容更小，因而需要採用一些特殊繞法；骨架也常使用雲母、陶瓷等優質絕緣材料，以進一步減少分布電容和介質損耗。

70年代以來，已試製成了一系列比錳銅材料性能更優良的新型電阻合金，其特點是在更寬的溫度範圍內具有很低的溫度係數。用這些合金製成的標準電阻器可在一般室溫條件下達到以前只能在恆溫室中達到的測量準確度。在結構工藝方面，試製成了高準確度的薄膜電阻器，其自感及分布電容均比線繞電阻小得多，特別適用於交流測量。薄膜電阻器的穩定性已逐步接近傳統的線繞電阻器。

套用

英國倫敦納米技術研究中心的科學家在《套用物理學雜誌》上報告說，他們研製出了可用於納米級量子電路的緊湊型高值電阻器，這種薄膜電阻有望推動量子計算器件和基礎物理研究的發展。

需要套用到高值電阻的一個例子就是量子相滑移（quantumphase-slip）電路。量子相滑移電路是用超導材料製作的狹窄電線製成的，它利用一種基本的、違反直覺的量子力學特性——量子隧穿效應，克服了經典物理學中難以逾越的能壘，使磁通量在電線中來回移動。2006年，荷蘭科維理納米科學研究所的科學家提出，量子相滑移電路可用於從新定義電流的國際單位——安培，目前的安培測量技術卻還延續著19世紀使用的巨觀測量方法，因此測量精度有限。有其他科學團隊也提出，可以將量子相滑移設備作為量子計算機的量子位。