1.4.1 電阻元件
電阻是一種常用的電路元件,其類型和封裝形式多種多樣,如圖1-18所示。理想電阻元件是從實際電阻中抽象出來的理想模型,它表征了消耗電能的特性,一般用符號R表示,單位是歐姆(Ω)。常用的電阻單位還有千歐(kΩ)和兆歐(MΩ),換算關系為1MΩ=103kΩ=106Ω。除了實際電阻,白熾燈燈泡和電爐的電阻絲等器件在一定條件下可以用理想電阻元件作為其模型。

圖1-18 多種類型和封裝形式的電阻
電阻可分為線性電阻、非線性電阻、時變電阻和非時變電阻。當電阻的伏安關系可用如圖1-19所示的伏安特性曲線表示時,稱該電阻為線性時不變電阻,電阻元件的電路符號如圖1-20所示。本書主要討論線性時不變電阻。
從圖1-19可以看出,對于線性時不變電阻,其電壓和電流成正比,比例系數為電阻值R,即

式(1.4-1)稱為歐姆定律,適合于電壓和電流選取關聯參考方向的情況。若電壓和電流選取非關聯參考方向,則電壓和電流的關系為


圖1-19 線性時不變電阻的伏安特性曲線

圖1-20 電阻元件的電路符號
電阻是反映物體對電流阻礙作用的一個物理量,電阻值越大,對電流的阻礙越大。為了體現物體對電流的導通能力,還存在一個對偶的物理量,稱為電導,用符號G表示,定義為

可以看出電導是電阻的倒數,電阻越小,電導越大。電導的國際單位為西門子(S),簡稱西。
當元器件的電阻值為無窮大或電導值為零時,流過它的電流為零,則此元件可以視為開路或斷路;當元器件的電阻值為零或電導值為無窮大時,它的端電壓為零,則此元件可以視為短路。
在關聯參考方向下,電阻的吸收功率為

在非關聯參考方向下,電阻的吸收功率為

從式(1.4-4)和式(1.4-5)中可以看出,電阻的吸收功率永遠是非負值,所以電阻是耗能元器件。
例1-5 已知電阻的電壓和電流的參考方向如圖1-21所示,若電阻兩端的電壓U=4V,試求電流I和電阻的吸收功率P。
解:從圖1-21中可以看出,電阻的電壓和電流為非關聯方向,故有

圖1-21 例1-5圖

電阻的吸收功率為
P=-UI=8W