第 4 节 电阻元件
电阻元件( resistor )是电路中最基本的元件。电阻器 、电位器 、白炽灯、电炉等都可以看成是电阻元件。
一、伏安关系
电阻元件用 表示,单位为欧姆(Ω),其符号如图 1.4-1 ( a )所示。
欧姆定律( Ohm's law )
一个电阻元件在其电流流过的方向上电位必然降低,产生电压,电压的大小等于该电流与电阻的阻值的乘积,即
不会随着电压、电流的变化而变化,在
平面上是通过原点的一条直线,称为线性电阻( linear resistor );如果
也不随着时间的变化而变化,称为线性时不变电阻( time-invariant resistor )。
注意:电阻上的电压、电流的参考方向为非关联时,则电阻的伏安关系应改成
二、电导
电 导
电 导( conductance )定义为电阻的倒数,单位是西门子( S )。
用电导表示时电阻元件的伏安关系
三、功率和能量
电阻元件是耗能元件
吸收的瞬时功率为
在时间 内消耗的电能量为
如果电压、电流是直流,则
注意:实际使用的元件都有额定值。额定值就是为保证元件的安全使用,给出的电压、电流、功率的限定数值。使用时若超过额定值,元件就有可能损坏。例如,实际电阻的额定功率有 等。
例 1.4-1 已知一电阻元件两端的电压为 ,电流为
,
与
为关联参考方向。试问该电阻的阻值是多少?并问在 5 秒内消耗的电能是多少?
解:根据欧姆定律,在 u 、 i 关联参考方向下
该电阻的瞬时功率为
在 5 秒内消耗的电能为
例 1.4-2 一个阻值为 4 Ω,额定功率为 的电阻用于直流电路,问使用时最大的限定电流是多少?
解:直流电路中电阻的功率为 ,则
。
所以,该电阻最大的限定电流为 250mA ,超过 250mA ,该电阻有可能被烧坏。