自制电阻

超大功率电阻制作

超大功率电阻的设计在我脑中早已成型，起初我也是无意中发现铅笔芯是有石墨和粘土加辅助粘合剂等制作完成的。其比例的变化导致出现了有Ｈ和Ｂ两种，Ｂ值越高石墨含量越高，反之粘土的含量越高。我用万用表测试过一根铅笔笔芯的阻值大约40欧。粘土含量越高阻值越大反之成立。所以换句话说石墨与粘土的比例决定其电阻率的大小，既然这样我就可以利用这个思路从新改造现有的我所用的电阻，首先了解常见的现有电阻（非敏感类电阻），他们的构成大至分两类，一种是绕线电阻器是有一定电阻率的电阻丝密绕而成，电阻率相同的电阻丝绕线长度越大电阻越大，这种电阻精度很高，当然成本性对较高。另一种是比较常见的镀膜类电阻，是将含碳化合物或者将金属氧化物等导电物气化后沉积在一定种类的支架上热形成的，比较像在制作棉花糖。其中常用的功率有很多有0.0625w,0.25w，0.5w，0.125w，1w，2w，3w，5w，10w等。其中大功率电阻也就是常用的水泥电阻它是由电阻线绕在耐

热瓷件上，外面加上耐热、耐湿及耐腐蚀之材料保护固定并把绕线电阻体放入方形瓷器框内，用特殊的水泥充填密封而成。价格高，通常每个几元到几十元不等，再用时有些电阻还要加上散热片体积，质量还很大，使用很不方便。

众所周知电阻在电路中是消耗电能的，几乎把所吸收的电能都转化成热能。我们在有些电路中可以感觉到有些电阻器工作一段时间后会发热，我们可以从焦耳公式中得知电阻吸收的热量是其阻值乘以电流的平方在时间上的线性累积得到的，在整个过程中热量的吸收和散失同时进行。工作开始时吸收大于散失电阻器温度升高，工作环境稳定后其温度动态平衡，工作结束后散热降温直到稳定。但是当元器件所处的电气环境非常恶劣时，比如超载工作对元器件的破坏是很大的。比如我前一段时间做了一些元件破坏试验，将电阻器，晶体二极管超负荷运作，起初元件发热，然后开始冒烟，像电阻的蒙皮色环开始变黄变黑，晶体二极管炸裂，最终断路。如果放生在工作电路中这会对生产生活带来很大的影响，所以选用合适功率的电阻器也是电路设计制作时必须考虑的，要考虑的不仅是电阻其他元件也如此。但是在许多场合现有的大功率（20W）电阻无法满足，想要解决必须要修改电路。在这样会带来

很多麻烦，比如一个真实的例子发生在我们宿舍，因为要保证安全每个宿舍要限功率，峰值为1000W。可是我们有一个功率为1000w的热水器，直接工作即使没有微小的功率波动和标称值完全相同的功率，其他的用电器也无法工作。当然前面的条件太理想不可能实现，所以要想办法要么改变功率，要么从买一个较小功率的热水器。但目的是一样的。我选择试改动功率。1000W220伏的输入其电热丝内阻约为48.4欧，计划改为700W，虽然烧水时间

长一些但还算合适。经过计算最简单地方法是串联一个约21欧的电阻，工作电流约为3.18A。这样算下来需要电阻的功率约为212W。这样的功率市场上很少卖也比较很贵。但也可以并联小功率电阻来实现。经过计算最经济的方法是串一个200W的20欧的珐琅电阻。但这只是理论值，实际制作还需要功率更大的电阻。这样的电阻应用在电力系统中体积像根甘蔗。用时很不方便，用功率较小的水泥电阻并联分流需要的数量又很多这样价格会很高。所以我利用铅笔给我的灵感来试着制作超大功率电阻来满足我的需要同时锻炼自己的能力。

实验一：

首先收集材料，特点：价格低，安全，环保，易加工，耐高温，于是我选择用水泥和碳粉还有石灰。通常情况下水泥不导电,碳粉导电，按比例混合加石灰提高粘性。最后再用白

水泥图层，使其美观。在实际制作中起初是任意比例，水泥未干时有电阻，干时电阻很大，万用表无法测出。可能是水分使水泥中的无机盐容解，易导电。之后我有多加碳粉可是干后

机械强度不高，一碰即散，电阻约为数百千欧，此次试验对此有一些感性认识，同时要控制比例和材料的选择。等到彻底干时发现其阻值非常大，万用表无发测出阻值，所以说要选择新的材料和调整比例关系。

实验二：

由于实验一失败的原因我选用新的材料来从新制作。用俗称堵漏王的水泥开代替传统的水泥，不只用碳粉，还使用了新的材料，粉状的二氧化锰和氧化铜。之所以用堵漏王是因为在第一次试验中普通水泥固化时间太慢，这样的话制作并最终测试时得周期太长，效率太低，需要第二天才能测试。而这种水泥固化很快节约时间。之所以用两种氧化物是因为首先我拥有，其次是都是导体，它们比碳粉更细这将会更好的和水泥融合，使其更均匀更稳定。但是制作结果并不理想。首先使用水泥和添加物按质量比1:1的参考比例制作。三种试验品其阻值仍是数千欧，同时在测量时阻值不稳定，从数千欧渐变到兆欧。而且震动会使刚刚稳定的阻值又有变化。我想可能的原因是颗粒仍太大和水泥的融合不够不均匀。而且结构虽然比普通水泥更结实但仍不太理想，这不是主要原因。因为制作完毕后会在外层涂抹白水泥这样会对内部起到保护作用。但是阻值偏大，不稳定仍是未解决的问题。所以需要定量的改变比例来测试，为此我制作了三个用来做电阻的模子它们的几何参数相同，这样就告别了以前使用一次性杯子所带来的不便。期待下次试验。

实验三

利用上次实验制作的模子我又从新制作了三个电阻。这次使用的材料只是碳粉和堵漏王。之所以没有使用之前的两种氧化物是因为虽然它们导电，但通过测试我发现他们的电阻率比碳粉大，所以先满足电阻率较小。的于是我按堵漏王，碳粉质量比1：1，1:2，1:3的特殊比例制作出来经过一定时间的固化后测量。但是测量的结果竟然令我意想不到。与当时的猜想发生了矛盾，比例1:1的电阻值约为数兆欧而其余另种阻值达到了数十兆欧，而且含碳量越大阻值越大，因为模子的几何参数一样也就是说电阻率也就越大。同时遇到了和以前相同的问题，测试时示数不稳定往往是缓慢的渐变增加。这样的结果让我很诧异，也许是制作方法和选材考虑不足，相应的理论知识储备尚缺，总之目前此实验暂停

实验四

既然制作固体电阻的条件善未成熟，我换个思路制作液体电阻。其原理是电解质溶解在某些溶液里电解质电离出阴阳离子从而导电。而相比较制作液体电阻时比例的调制简单方便，制作所需工具少，设备要求低。首先我先想到利用食盐和水来初次制作。在一定的容器里加入200ML的水，分别依次加入并测试1g，2g，3g的食盐。忽略体积的变化，蒸发和搅动时温度变化的影响之后，利用控制变量法测试出等浓度的400ML溶液的阻值，经过数据的计算整理和相应的试验后，我发现很多有趣的关系，随着溶液浓度的升高阻值减小伏安特性接近反比例函数，这和理论是一致的。更有意思的是相同浓度不同体积的电阻不同，相同浓度不同位置电阻相同，相同浓度不同形状的液体其阻值相同，震动会使电阻减小等。

但是在测试时仍出现了一些问题。其一，阻值还是偏大即使是饱和食盐溶液阻值也是数千欧，我的目标是百欧之内。其二仍出现测试时阻值渐变增大的过程，通常买来的电阻用数字表测试几秒钟就可以稳定，即使是用模拟表测量虽然结果相对稳定但是精度不够，有时指针还会跳变，这些境况的发生导致了温度对其阻值影响的测试收到了干扰。但是和之前的试验相比还是有很大的进步。比如浓度对阻值的影响很明显。我又随机测量了未知浓度的铜离子溶液(制作电路板是剩下的溶液)发现导电能力很强。我的猜想的原因是电离的钠离子为一