电阻元件介绍

一.定义

电阻元件是无源二端电路元件,如图1-3-1所示。 这条曲线称为电阻元件的伏安关系,也称元件约束,通常用函数表示,即

         i=f(u)

或         u= g(i)
元件约束与电路的连接方式无关。

图1-3-1 二端口元件

二.电阻元件的分类

电阻元件按其伏安关系曲线形状的不同,可分为两类四种:

(一) 线形电阻元件

1.线性定常电阻元件:如图1-3-2(a)所示, 它有如下特点:
(1).直线的斜率即为其电阻值r,即tg(α)=r,且r值为定值(即不随时间而变)。这样即可用一个定常电阻r或定常电导g来构成线形定常电阻元件的电路模型,如图1-3-2(b)所示,且有g=1/r或r=1/g。
(2).伏安关系曲线对坐标原点对称,即为奇函数。这说明线形定常电阻元件对不同方向的电流或不同极性的电压,其伏安关系是完全相同的。这种性质称为双向性,也称可逆性。因此在使用线形定常电阻元件时,它的两个端纽是没有任何区别的,在电路中可以任意连接。

(3).它的伏安关系服从欧姆定律。若设电压u与电流i之间参考方向如图1-3-2(b)所示,则有

     u=ri     (1-3-1a)

或    i= u=gu    (1-3-1b)
上式即为欧姆定律,它说明电阻元件的电流或电压,完全由同一时刻的电压(或电流)决定,而与该时刻以前的电压(或电流)值无关,即电阻元件是无记忆元件。

图1-3-2 线性定常电阻元件
2.线性时变电阻元件,如图1-3-3(a)所示,其电路模型如图1-3-3(b)所示,其伏安方程为

u=r(t)i 或 i=g(t)u

式中 r(t)和g(t)分别为电阻元件在t时刻的电阻值和电导值,且有r(t)=1/g(t)或g(t)=1/r(t);r(t)为t时刻的斜率。
 

图1-3-3 线性时变电阻元件

图1-3-4 理想开关及其伏安特性
线性时变电阻的一个常见实例是理想开关k,它的电路符号如图1-3-4(a)所示。当k打开时,它的伏安关系为电流i恒为0,u=不定值(其值由开关以外的电路工作状态决定),其伏安关系曲线为u-i平面上的u轴,如图1-3-4(b)所示,相应于电阻值r=∞;

当k闭合时,其伏安关系为电压u恒为0,i=不定值(其值由开关以外的电路工作状态决定),其伏安关系曲线为u-i平面上的i轴,如图1-3-4(b)所示,相应于电阻值r=0。
(二).非线性电阻元件
1.非线性定常电阻元件 它不服从欧姆定律,且一般不具有双向性。如图1- 3-6(a)所示。

2.非线性时变电阻元件

 

图1-3-6 非线性电阻元件

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计