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电路理论/电阻器

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电阻器

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机械工程师似乎用弹簧模拟所有事物。电气工程师将所有事物与电阻器进行比较。电阻器是阻碍电流流动的电路元件。当这样做时,电阻器两根导线之间会产生电压。

一个纯 电阻器 将电能转换为热能。类似于电阻器的器件将这种能量转换为光、运动、热和其他形式的能量。

上图中的电流显示为进入电阻器的 + 端。电阻器不关心哪条腿连接到正极或负极。+ 表示将电压表的正极或红探头放置在哪个位置以获得正读数。这被称为“正电荷”流动符号约定。一些电路理论课程(通常在面向物理的课程中)使用“电子流”符号约定。

在这种情况下,电流进入电阻器的 + 端意味着电阻器正在从电路中移除能量。这是好的。大多数电路的目标是将能量以运动、光、声等形式发送到世界中。

电阻以称为“欧姆”(伏特每安培)的单位测量,通常用希腊字母 Ω(“欧姆”)缩写。欧姆还用于测量阻抗电抗,如下一章所述。最常用于表示电阻的变量是“r”或“R”。

电阻定义为

其中ρ是材料的电阻率,L是电阻器的长度,A是电阻器的横截面积。

电导是电阻的倒数。电导的单位是“西门子”(S),有时也称为摩(欧姆倒过来,缩写为倒置的 Ω)。相关变量是“G”

在计算器和计算机出现之前,电导有助于减少必须进行的手工计算的数量。现在,电导及其相关概念 导纳容抗 可以通过 matlab、octave、wolfram alpha 和其他计算工具跳过。学习一种或多种这些计算工具现在对于学习本文绝对必要。

电阻端子关系

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一个简单的电路图,将电流、电压和电阻联系起来

右边的图是一个电池和一个电阻器。电流离开电池的 + 极。这意味着这个电池正在将化学势能转化为电磁势能,并将这种能量注入电路。这种能量或功率的流动是负的。

电流进入电阻器的正极,即使电阻器上没有加 + 号。这意味着电磁势能正在转换为热能、运动、光能或声能,具体取决于电阻器的性质。流出电路的功率用正号表示。

电阻两端的电压 V、通过电阻器的电流 I 以及电阻值 R 之间的关系由欧姆定律 确定。


[电阻端子关系]

电阻器、电容器和电感器都只有两根导线连接到它们。有时很难区分它们。在现实世界中,所有三种器件都具有一定的电阻、电容和电感。在这种未知的背景下,它们被称为二端器件。在更复杂的器件中,导线被分组到端口中。当电流和电压施加到二端器件时,该器件表示欧姆定律,则该器件被称为电阻器。

电阻器安全

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电阻器有多种形式。大多数电阻器具有最大功率额定值(以瓦特表示)。如果通过它们的电流过大,它们会熔化、着火等。电阻是一种电气无源元件,它阻碍电流流动。空气可以被认为是电阻之一。空气在避雷器中用作电阻。真空也被用作电阻器。

假设电阻器两端的电压为 10 伏,测得的电流为 2 安培。电阻是多少?

如果 那么

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