欧姆定律和电阻元件
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欧姆定律和电阻元件
一、欧姆定律:反映电阻元件上电压、电流约束
1 .描述:对于线形电阻元件,在任何时刻它两端的电压与电流成正比例关系,即
或
电阻一定时,电压愈高电流愈大;电压一定,电阻愈大电流就愈小。
2 .功率的计算公式:根据欧姆定律可以推导出功率与电阻的关系式为:
3 .表达:在电路分析时,如果电流与电压的参考方向不一致,既为非
关联参考方向,如图( b )和( c )欧姆定律的表达式为:或
例:图中的电阻为6 Ω,电流为 2A ,求电阻两端的电压 U 。解:图( a )关联 U = I R =2A × 6 Ω= 12V
图( b )非关联 U =- I R =-2A × 6 Ω=- 12V ,
图( c )非关联 U =- I R =-2A × 6 Ω=- 12V
计算结果图( a )电压是正值,说明图( a )中的电压实际方向与所标的参考方向一致;图( b )、( c )电压为负值,说明图( b )、
( c )中的电压实际方向与所标的参考方向相反。
二、电阻元件
( 1 )定义:阻碍导体中自由电子运动的物理量,表征消耗电能转换成其它形式能量的物理特征。
( 2 )电阻单位:欧姆( W ),1M Ω=10 3 K W =10 6 Ω。
( 3 )电阻的分类:根据其特性曲线分为线形电阻和非线形电阻。
①线性电阻的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线。 R = 常数;
②非线性电阻的伏安特性曲线是一条曲线。
( 4 )电阻定律:对于均匀截面的金属导体,它的电阻与导体的长度成正比,与截面积成反比,还与材料的导电能力有关。
或其中为电阻率,为电导率。
( 5 )电导:表示元件的导电能力,是电阻的倒数,用 G 表示,单位为西门子( S )。
( 6 )电阻与温度的关系:
① PTC 电阻材料:正温度系数较大,具有非常明显的冷导体特性,可用来制作小功率恒温发热器。
② NTC 电阻材料:负温度系数较大,具有非常明显的热导体特性,可用来制作热敏电阻。
3. 功率:
P = UI = RI 2 =U 2 /R >0∴ R 是耗能元件
三、电阻的串联
图电阻的串联
1 .各元件流过同一电流
2 .外加电压等于各个电阻上的电压降之和。
分压公式:
3 .等效电阻:
4 .功率:各个电阻上消耗的功率之和等于等效电阻吸收的功率。
四、电阻的并联
图电阻的并联
1 .各支路电压相同
2 .未分支部分的电流等于各支路电流之和。
,又由于,,所以,等效电阻:,,分流公式:
3 .功率:电源供给的功率等于各电阻上消耗的功率之和。