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l4电阻元件,集总参数电路(模型)由电路元件连接而成。
电路元件是为建立实际电气器件的模型而提出的一种理想元件,它们都有精确的定义。
按电路元件与外电路连接端点的数目,电路元件可分为二端元件、三端元件、四端元件等。
本节先介绍一种常用的二端电阻元件。
(a)二端元件(b)三端元件(c)四端元件,常用的各种二端电阻器件,电阻器,晶体二极管,在物理课中学过的遵从欧姆定律的电阻,是一种最常用的线性电阻元件(简称电阻)。
随着电子技术的发展和电路分析的需要,有必要将线性电阻的概念加以扩展,提出电阻元件的一般定义。
一、二端电阻,如果一个二端元件在任一时刻的电压u与其电流i的关系,由u-i平面上一条曲线确定,则此二端元件称为二端电阻元件,其数学表达式为,这条曲线称为电阻的特性曲线。
它表明了电阻电压与电流间的约束关系(VoltageCurrentRelationship,简称为VCR)。
电阻的分类:
1.线性电阻与非线性电阻其特性曲线为通过坐标原点直线的电阻,称为线性电阻;否则称为非线性电阻。
2.时变电阻与时不变电阻其特性曲线随时间变化的电阻,称为时变电阻;否则称为时不变电阻或定常电阻。
a)线性时不变电阻b)线性时变电阻c)非线性时不变电阻d)非线性时变电阻,实验表明:
在低频工作条件下,晶体二极管的电压电流关系是ui平面上通过坐标原点的一条曲线。
用晶体管特性图示仪测量晶体二极管的电压电流关系。
二、线性电阻,线性时不变电阻的特性曲线是通过u-i平面(或i-u平面)原点的一条不随时间变化的直线。
如图所示。
线性时不变电阻的电压电流关系由欧姆定律描述,其数学表达式为,或,式中R称为电阻,其SI单位为欧姆()G称为电导,其SI单位为西门子(S),实验表明:
在低频工作条件下,电阻器的电压电流关系是ui平面上通过坐标原点的一条直线。
用晶体管特性图示仪测量二端电阻器的电压电流关系。
线性电阻有两种值得注意的特殊情况开路和短路。
(a)开路的电压电流关系曲线。
(b)短路的电压电流关系曲线。
其电压无论为何值,电流恒等于零的二端电阻,称为开路。
开路的特性曲线与u轴重合,是R=或G=0的特殊情况图(a)。
其电流无论为何值,电压恒等于零的二端电阻,称为短路。
短路的特性曲线与i轴重合,是R=0或G=的特殊情况图(b)。
线性时不变电阻吸收的功率为,当R0(或G0)时,p0,这表明正电阻总是吸收功率,不可能发出功率。
当R0(或G0)时,p0,这表明负电阻可以发出功率。
有源电阻和无源电阻:
从电阻元件能否发出功率的角度出发,可以把电阻分为无源电阻和有源电阻。
线性正电阻是无源电阻;线性负电阻是有源电阻。
一般来说,其特性曲线落入闭合的一、三象限的电阻,称为无源电阻。
如果一个电阻不是无源电阻,就称为有源电阻。
例l-2图示电路中,已知R1=12,R2=8,R3=6,R4=4,R5=3,R6=1和i6=1A。
试求a、b、c、d各点的电位和各电阻的吸收功率。
线性电阻元件是由实际电阻器抽象出来的理想化模型,常用来模拟各种电阻器和其他电阻性器件。
三、线性电阻元件与电阻器,以电阻丝绕成的线绕电阻器为例,当电流通过这类电阻器时,除了克服电阻所产生的正比于电流的电压外,交变电流产生的交变磁场还会在电阻器上产生感应电压。
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因此,当线绕电阻器工作在直流条件下,可用一个线性电阻来模拟图(a),而工作在交流条件下,有时需用一个电阻与电感串联来模拟图(b)。
在电子设备中使用的碳膜电位器、实心电位器和线绕电位器是一种三端电阻器件,它有一个滑动接触端和两个固定端图(a)。
在直流和低频工作时,电位器可用两个可变电阻串联来模拟图(b)。
电位器的滑动端和任一固定端间的电阻值,可以从零到标称值间连续变化,可作为可变电阻器使用。
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郁金香,
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