补1：电阻、电导、电抗、电纳基本概念.doc

补1 :电阻、电导、电抗、电纳的基本概念一、电阻的基本概念: 电阻是构成电路的基本元件, 现分别从它的物理特性和电特性两种不同角度进行说明, 并且对电路中的电阻进行简单分类。 1 .电阻的物理特性: 导体两端电压固定时,导体中的电流与导体的粗细(截面积 s ) ,导体的长短(长度 l ) ,导体的材料(材质)有关,表示导体这一性质的物理量为导体的电阻,其数学表达为: s lR??式中 R -- 导体电阻,其单位为欧姆( ?); 欧姆的意义表述为: 导体两端的电压为 V1 时,导体中的电流为 A1 ,此导体的电阻即为?1 ; ?-- 由导体的材料决定, 称为电阻率, 其单位为欧姆米(m??); 电阻率的倒数?称为电导率, 其单位为西门子每米( mS/ )。?? 1 另外, 压力、光和热等一些物理因素对导体的电阻会有影响, 其引起的效应得到广泛的应用。例如: 应变片、热敏电阻、光敏电阻。?? 2 此外,导体电阻与温度也有密切关系,通过实验我们可得出如下的普适公式: ?? 1?? tRR???1 0 式中 R -- 导体在 Ct 0 时的电阻; 0R -- 导体在 C 00 时的电阻; ?-- 电阻温度系数,由材料决定。 2 .电阻的电特性: 研究导电媒质中恒定电流场的一个重要问题是计算电极间的电阻( 或电导)。由欧姆定律知导体两端电压和通过导体的电流成正比,其比值称为电阻: I UR?而这一公式也为我们计算各种导体的电阻提供了科学的方法。比如,计算单位长度的同轴电缆的绝缘电阻,在此假设电流分布对称: ?? 312??r I??????r IE2 ??内外导体之间的电位差为: a bIr drIdrr I Edr U ba ba ab ln222 ?????????????a bI UR ln2 1 ????式中-- 单位长度漏电流; ?-- 电流密度; E -- 电场强度。如果我们引入热功当量还可以用焦耳定律来定义电阻:它等于热耗功率除以电流的二次方即 2I PR?。如果把从焦耳热中的热耗散 P 推广,使其包括从电功率经不可逆转而产生的其它形式的功率就可得到各种相应的广义等效电阻。例如,导体通过交流电时,由于集肤效应造成交流电产生的热损耗 acP , 故导体的有效电阻 2I PR ac ac?; 在变压器电路的模型中, 用铁损耗电阻 oR 反映铁芯中的磁滞损耗 hfP 和涡流损耗 edP 即2I PPR ed hfo???? 2 同样,在输电线路中用电阻 R 来反映电力线路的发热效应,用电倒 G 来反映电晕损耗和泄漏损耗。 3 .电阻的分类: 遵从欧姆定律的电阻叫线性电阻;不遵从欧姆定律的电阻其伏安特性是一条曲线,这种电阻叫非线性电阻?? 2 。其中非线性电阻又有电流控制型电阻和电压控制型电阻。电流控制型电阻: 若电阻元件两端的电压是其电流的单值函数,这种电阻称为电流控制型电阻。可用下列函数表示: ?? ifu?其典型的伏安特性如图( a )所示。某些充气二极管就具有这种伏安特性。电压控制型电阻: 若通过电阻元件的电流是其两端电压的单值函数, 这种电阻称为电压控制型电阻。可用下列函数关系表示:?? ugi?其典型的伏安特性如图(b) 所示。隧道二极管就具有这种伏安特性?? 4 。图(a)图(b) 二、电导的基本概念: 在《电路学》中电导被定义成电阻的倒数