1.2  电阻元件及其伏安特性

1.2.1  电阻元件的分类

电阻定律：                                                 

国际单位制为W(欧[姆])。

电阻的倒数1/R=G，称为电导，它的单位为S(西［门子］)。

电阻值R与通过它的电流I和两端电压U无关(即R =常数)的电阻元件叫做线性电阻，其伏安特性曲线在I－U 平面坐标系中为一条通过原点的直线。

电阻值R与通过它的电流I和两端电压U有关(即R ¹ 常数)的电阻元件叫做非线性电阻，其伏安特性曲线在I－U 平面坐标系中为一条通过原点的曲线。

1.2.2  电路的欧姆定律（伏安特性）

欧姆定律：导体中的电流I与加在导体两端的电压U成正比，与导体的电阻R成反比。

1．一段电路的欧姆定律

只含有电阻的一段电路，欧姆定律可表示为U = IR                     

2．全电路的欧姆定律

简单的闭合电路，R₀为电源内阻，R_L为负载电阻，若略去导线电阻不计，则此段电路用欧姆定律表示为

1.2.3  电阻的连接

由于工作的需要，常将许多电阻按不同的方式连接起来，组成一个电路网络。

1.  电阻的串联

由若干个电阻顺序地连接成一条无分支的电路，称为串联电路。如图  所示电路，是由三个电阻串联组成的。

设总电压为U、电流为I、总功率为P。

特例：两只电阻R₁、R₂串联时，等效电阻R = R₁   R₂ ，则有分压公式

例题讲解

2.  电阻的并联

将几个电阻元件都接在两个共同端点之间的连接方式称之为并联。图示电路是由三个电阻并联组成的。

设总电流为I、电压为U、总功率为P。

(1) 等效电导：　             G = G₁  G₂   …   G_n

即                        　

(2) 分流关系：         R₁I₁ = R₂I₂  = … = R_nI_n = RI = U

(3) 功率分配：        R₁P₁ = R₂P₂ = … = R_nP_n = RP = U ²

特例：两只电阻R₁、R₂并联时，等效电阻 ，则有分流公式

例题讲解

3.  电阻的混联

电阻串联和并联相结合的连接方式，称之为电阻的混联，可用串联、并联的方法逐步化简成简单的电路。

1.3  额定值以及电路的工作状态

1.3.1  额定值

为了保证电气设备和电路元件能够长期安全地正常工作，规定了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。

额定电压：电气设备或元器件在正常工作条件下允许施加的最大电压。

额定电流：电气设备或元器件在正常工作条件下允许通过的最大电流。

额定功率：在额定电压和额定电流下消耗的功率，即允许消耗的最大功率。

额定工作状态：电气设备或元器件在额定功率下的工作状态，也称满载状态。

轻载状态：电气设备或元器件低于额定功率的工作状态，轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作。

过载(超载)状态：电气设备或元器件高于额定功率的工作状态，过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故。

轻载和过载都是不正常的工作状态，一般是不允许出现的。

1.3.2  电路的工作状态

1. 电源的有载工作

电源的有载工作如图1.17(a)所示。

(1) 电压与电流的关系：

(2) 功率的平衡：电源产生功率=负载取用功率 内阻及线路损耗功率。

(3) 电源与负载的判定：  

电源：U与I的实际方向相反，电流从“ ”流出，输出功率。

负载：U、I实际方向相同，电流从“ ”流入，取用功率。

(4) 额定值与实际值：

电源输出的功率和电流决定于负载的大小。电气设备工作在最佳状态时各个量的值称为额定值，电气设备处在实际工作状态时各量的值为实际值。实际值不一定等于其额定值。

2. 电源的开路

图1.17(a)中的开关断开后，电源将处于开路状态，其特点为

3. 电源的短路

如图1.17(b)，其特点为

短路通常是一种严重的事故，应尽力预防。    

小结：本节主要介绍了电路的工作状态和串并联电路的分析，重点要掌握串并联电路的基本物理量之间的关系。