02-电路基础-电阻电容电感.md 12 KB
tags: [source-summary] type: source source: "PCB立创EDA开源教程（Expert电子实验室）— 第3课电路分析基础（上）" author: "Expert电子实验室（国一学长）" date: 2026-08-14
created: 2026-08-14
电路基础：电阻、电容、电感（RCL）
[!note] 对象层 学完这篇，你能判断：
- 拿到一个贴片电阻，能读出阻值（3 位/4 位标号法）；
- 在电路里看到一个 R/C/L，能说出它在这个位置干什么（限流/滤波/储能/扼流）；
- 区分"通交流隔直流"（电容）和"通直流隔交流"（电感）什么时候用谁。
用生活理解：电阻是水管瓶颈——窄了水流就小；电容是蓄水池——能存水、能平缓水流波动，但挡不住"持续的直流小溪"（它只放行变化的水流）；电感是飞轮——转起来有惯性，想突然改变它的转速很难（它抵抗电流突变）。
一、抽象描述（一句话本质）
电阻限制电流（u=Ri）、电容存储电荷（隔直流、滤交流）、电感存储磁能（隔交流、通直流）——三者是电路的基本"积木"，全世界的电路图都由它们和各种器件组合而来。
二、核心知识
2.1 原理图四要素（先认识画图的语法）
一张原理图（schematic diagram）有四个要素：[用户]
| 要素 | 含义 |
|---|---|
| 元件符号 | 每个元件在图纸上的图形表示（不反映真实尺寸） |
| 连接线 | 表示实际导线；在 PCB 上是铜箔条/铜箔块而不是"线" [用户] |
| 结点 | 几个引脚/导线相连的点；连到同一结点的都电气导通 [用户] |
| 注释 | 说明文字（模块功能、参数、注意事项） |
（详见 [[04-电路基础-电路定理|04 电路定理]] 的网络标签与结点、[[05-读懂原理图与数据手册|05 读懂原理图]] 的注释规范。）
2.2 电阻（Resistor，R）
定义：限流元件。接进电路后阻值固定，限制通过支路的电流。[用户]
- 关系式：u = R·i（欧姆定律）
- 单位：欧姆 Ω；可变阻值 → 电位器/可变电阻
- 实际器件：灯泡、电热丝、电阻器都可建模为电阻元件
[用户]
贴片电阻读数法（关键判别规则）：[用户]
| 标号 | 读法 | 精度 |
|---|---|---|
| 3 位（如 103） | 前 2 位是有效数字，第 3 位是 10 的 n 次幂（=末尾 0 的个数）→ 10×10³ = 10kΩ | ±5% |
| 4 位（如 1003） | 前 3 位是有效数字，第 4 位是 10 的 n 次幂 → 100×10³ = 100kΩ | ±1% |
| 阻值 <10Ω（如 4R7） | 字母 R 代替小数点 → 4.7Ω | 同对应规则 |
[!tip] 记忆 标号 = 有效数字 + 末尾 0 的个数。
103= "10 后面加 3 个 0" = 10000Ω = 10kΩ。位数越多精度越高。
直插电阻：色环读数法（插件电阻不用数字标号，用色环）：[视觉]
| 颜色 | 数值 | 乘数 | 误差 |
|---|---|---|---|
| 黑 | 0 | ×1 | — |
| 棕 | 1 | ×10 | ±1%（F） |
| 红 | 2 | ×10² | ±2%（G） |
| 橙 | 3 | ×10³ | — |
| 黄 | 4 | ×10⁴ | — |
| 绿 | 5 | ×10⁵ | ±0.5% |
| 蓝 | 6 | ×10⁶ | ±0.25% |
| 紫 | 7 | ×10⁷ | ±0.1% |
| 灰 | 8 | ×10⁸ | — |
| 白 | 9 | ×10⁹ | — |
| 金 | — | ×0.1 | ±5%（J） |
| 银 | — | ×0.01 | ±10%（K） |
示例（课程）：四环红红黑金 = 22×10⁰ = 22Ω ±5%；六环黄紫黑金棕蓝 = 47×10⁰ Ω、±0.25%。
[视觉]与贴片数字标号同原理：有效数字 + 末尾 0 的个数，色环只是"用颜色表示数字"。
用途：限流、分压、上/下拉、采样等。[补全]
2.3 电容（Capacitor，C）
定义：容纳电荷本领的元件。[用户]
- 单位：法拉 F → mF → μF → nF → pF，千进制：
1uF = 1000nF；1nF = 1000pF - 核心特性："通交流，隔直流" → 用途：储能、滤波（以及耦合、去耦）
[用户]
[!tip] 类比与判别 电容=蓄水池：水流（电流）突变时它先蓄/先放，所以能滤波平波；但恒定直流过不去（隔直）。电源芯片旁边那一排小电容，就是给芯片"随叫随到的蓄水池"（去耦）。
电容分类（PCB 上常见的几种）：[视觉]
| 大类 | 类型 | 特点 | 极性 |
|---|---|---|---|
| 贴片 | MLCC 多层陶瓷 | 最常见，体积小、容量小（nF 级） | 无极性 |
| 贴片 | 钽电容 | 容量大、ESR 低、贵 | 有极性（+ 端有标记）[视觉] |
| 插件 | 铝电解电容 | 容量大、体积大，电源滤波主力 | 有极性（长脚=正极、外壳白条=负极）[视觉] |
| 插件 | CBB 薄膜电容 / 涤纶电容 | 稳定性好，如 CBB22 684K630VH | 无极性 [视觉] |
| 插件 | X/Y 电容、高压陶瓷电容 | 安规/高压场景 | 无极性 [视觉] |
插件电容标识法（以涤纶电容 2A223J 为例）：[视觉]
- 容量：
223= 22×10³ pF = 22000pF = 0.022μF（有效数字 + 末尾 0 个数，单位 pF）； - 误差：
J= ±5%（J=±5%、K=±10%、M=±20%）； - 耐压：
2A= 100V（字母+数字组合的电压代码）。
电容公式：u = (1/C)∫i dt——电压是电流的积分，所以电容"拒绝电压突变"（电压不能跳变，只能缓慢充放）。[视觉]
2.4 电感（Inductor，L）
定义：把电能转化为磁能存储的元件。[用户]
- 单位：亨利 H → mH → μH，千进制：
1H = 1000mH；1mH = 1000uH - 核心特性："通直流，隔交流" → 用途：滤波、扼流、谐振、储能
[用户]
[!tip] 类比与判别 电感=飞轮：电流想突变？飞轮有惯性拉着它慢慢变。所以它能扼制交流分量（扼流）、在开关电源里储能。注意它和电容恰好相反：电容"通交流"，电感"通直流"。
电感标注法（与电阻同思路）：[视觉]
| 标注法 | 例 | 读法 |
|---|---|---|
| 数码标注法 | 331 |
33×10¹ = 330μH（前两位有效数 + 第三位倍乘） |
| 文字符号标注法 | 1R5 |
1.5μH（R 代表小数点，单位 μH） |
电感公式：u = L·(di/dt)——电流变化越快、电感上压降越大，所以电感"阻止电流突变"。[视觉]
2.5 三者横向对比（易混必看）
| 元件 | 符号 | 单位 | 伏安关系 | 通断特性 | 主要作用 |
|---|---|---|---|---|---|
| 电阻 R | 矩形/锯齿 | Ω | u = R·i | — | 限流、分压 |
| 电容 C | 两平行板 | F/μF/nF/pF | i = C·du/dt | 通交流，隔直流 | 储能、滤波、去耦 |
| 电感 L | 线圈 | H/mH/μH | u = L·di/dt | 通直流，隔交流 | 扼流、滤波、谐振、储能 |
[!tip] 一句记 "交流"怕电感（被扼制）、爱电容（被放过）——正好反着来，是最常考的判别点。
三、判别规则
- 元件定位：要限制电流/分压 → R；要滤平波动/隔直流/给芯片去耦 → C；要扼制交流纹波/储能 → L。
- 读阻值：贴片
103=10kΩ、1003=100kΩ、4R7=4.7Ω；直插看色环（棕红橙黄绿蓝紫灰白=1~9,0，金=×0.1/±5%、银=×0.01/±10%）——统一思路"有效数字 + 末尾 0 的个数"，字母 R 即小数点。 - 电容识辨：容量
223=0.022μF（有效数+倍乘，单位 pF）；误差 J=±5%、K=±10%、M=±20%；耐压2A=100V；电解/钽有极性（长脚+/白条−/+端标记），MLCC/CBB 无极性。 - 电感标注：
331=330μH（数码法）；1R5=1.5μH（文字符号法，R=小数点）。 - 单位换算：相邻都是千进制（F、H、Ω 系内）：
1μF=1000nF、1mH=1000μH。
四、易混对比
| 易混点 A | 易混点 B | 关键区别 |
|---|---|---|
| 电容"通交流隔直流" | 电感"通直流隔交流" | 对"变化"的态度相反：电容放行变化、电感抑制变化 |
| 电解电容（有极性） | MLCC 陶瓷电容（无极性） | 电解长脚=正极、白条=负极、容量大；MLCC 随便放，容量小 |
电容标识 223 |
电阻标号 103 |
都按"有效数+倍乘"读，但电容单位是 pF（223=0.022μF）、电阻单位是 Ω（103=10kΩ） |
| 贴片电阻数字标号 | 直插电阻色环 | 数字=直接写有效数+倍乘；色环=用颜色表示同一信息 |
| μF / nF / pF | mH / μH | 都是千进制；但 F 系是电荷存储、H 系是磁能存储，别混单位 |
| 电容滤波 | 电感扼流 | 电容并联在电源两端平波（对地），电感串联在电源通路里扼流（对负载） |
| 电阻读数 3 位 | 电阻读数 4 位 | 3 位=±5%、2 位有效数字；4 位=±1%、3 位有效数字 |
五、变体验证（5 题，先想再翻答案）
- 读值：贴片电阻标
471，阻值多少？ > 答：47×10¹ = 470Ω（"47 后面加 1 个 0"）。 - 读值：直插电阻色环为"红红黑金"，阻值和误差？ > 答：22×10⁰ = 22Ω，金色环 = ±5%（规则 2）。
- 识别：涤纶电容标
2A223J，容量、误差、耐压各多少？ > 答：223 = 0.022μF；J = ±5%；2A = 100V（规则 3）。 - 选型：MCU 的 VDD 引脚旁边要放一个 100nF 小电容，这电容叫什么、干嘛用？ > 答：去耦电容（decoupling），给芯片就近供能、滤除电源噪声——判断依据：电容通交流隔直流、储能滤波。
- 陷阱题：同事说"电源入口串联一个 10μH 电感用来'隔直流'，只让交流过去"。 > 答：错。电感是通直流、隔交流；"只让交流过去"是电容的特性。电源入口串电感是扼流/滤纹波，直流照样通过（规则 1）。
六、关系网络
- 向上：四要素（元件符号/连接线/结点/注释）→ [[01-PCB认识与EDA工具选择|01 PCB 认识]]、[[04-电路基础-电路定理|04 电路定理]]
- 同级：半导体器件（二极管/三极管/FET）是 RCL 的"有源化" → [[03-电路基础-半导体器件|03 半导体器件]]
- 实战：RCL 是 [[09-项目实战-51单片机核心板|51 核心板]] 电源电路（AMS1117 + 输入输出电容 + 电感）的主力元件。
- 方法：元件学习的通用路径 = 定义→单位→伏安特性→通断特性→用途；给每个元件配一个生活类比（瓶颈/水池/飞轮）后，"该用谁"的判断就不会错。
来源：立创 EDA 教程 第3课（电路分析基础·上）；色环/电容分类标识/电感标注内容标注 [视觉]