Под резистивным элементом или сопротивлением понимают такой идеализированный пассивный элемент, в котором электрическая энергия необратимо преобразуется в какой-либо другой вид энергии, например, в тепловую, механическую, световую. Запасания энергии электрического или магнитного полей в сопротивлении не происходит. По свойствам к этому идеальному элементу довольно близки такие реальные устройства, как угольные радиосопротивления, реостаты, лампы накаливания. Символическое
Рис 1.8 изображение резистивного элемента представлено на рис. 1.8, где указаны принятые положительные направления напряжения и тока.
Основное уравнение элемента, связывающее ток и напряжение, его вольт-амперная характеристика, определяется законом Ома, который устанавливает пропорциональность напряжения и тока:
(1.6)
Коэффициент пропорциональности в выражении (1.6) равный отношению напряжения и тока, является электрическим сопротивлением
(1.7)
Размерность сопротивления – Ом. Обратная величина-отношение тока к напряжению- представляет собой электрическую проводимость [1/Ом]
|
|
(1.8)
В теории линейных электрических цепей принимают сопротивление и проводимость постоянными величинами, не зависящими от тока и напряжения. Электрическое сопротивление цилиндрического проводника:
(1.9).
где l -длина проводника, м;
S -площадь поперечного сечения проводника, мм2;
ρ -удельное сопротивление материала проводника, (Ом·мм2)/м;
Для определения сопротивления металлических проводников при повышении температуры пользуются выражением:
(1.10)
где r 0-сопротивление при исходной температуре (обычно 20˚ С);
α - температурный коэффициент сопротивления;
t- температура, для которой определяется сопротивление r;
t 0 - исходная температура.
Линейное алгебраическое соотношение (1.6) между напряжением и током, называемое вольтамперной характеристикой, можно представить в виде прямой, проходящей через начало координат (рис.1.9), с угловым коэффициентом, равным значению сопротивления.
Мощность, выделяемая в виде тепла, в
Рис 1.9 резистивном элементе согласно соотношениям (1.3) и (1.6) выражается законом Джоуля-Ленца:
(1.11).
Мощность в сопротивлении является квадратичной функцией тока или напряжения, она не может принимать отрицательных значений, следовательно, энергия всегда поступает от источника в элемент.