1.2. Сопротивление (резестивный элемент)

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.

Условное графическое обозначение резисторов приведено на рисунке 1.2.

Рис.1.2. Условное графическое обозначение нерегулируемого (а)

и регулируемого (б) резисторов

Основным параметром резистивного элемента (сопротивления) является электрическое сопротивление резистора, которое равно отношению напряжения на участке электрической цепи к току в нем, при отсутствии на этом участке ЭДС

.

(1.1)

Размерность сопротивления - Ом.

Величина, обратная сопротивлению G=1/R называется электрическая проводимость. Она измеряется в Сименсах. [См=1/Ом].

Определение величины электрического сопротивления резисторов по известным значениям напряжения и тока носит название метода амперметра и вольтметра.

Мощность, выделяемая в виде тепла, в резистивном элементе выражается законом Джоуля-Ленца:

.

(1.2)

Мощность в сопротивлении является квадратичной функцией тока или напряжения, она не может принимать отрицательных значений, следовательно, энергия всегда поступает от источника в резистивный элемент.

Основное уравнение элемента связывает напряжение и ток I=F(u) называется вольт-амперной характеристика (ВАХ) резистивного элемента. Как следует выражения 1.1., это уравнение является линейным.

,

(1.3)

или

.

(1.4)

График ВАХ резистивного элемента приведен на рис.1.3.

Рис.1.3. ВАХ резистивного элемента

Если задана ВАХ линейного резистивного элемента, то величина его сопротивления R по ВАХ определяется так: задается ток I₀, находится точка А на ВАХ, определяется напряжение U₀ и рассчитывается величина сопротивления R=U₀/I₀.

Реальный элемент, приближающийся по свойствам к сопротивлению, называется резистор. В простейшем случае резистор представляет собой объем проводника прямоугольного или круглого сечения с площадью поперечного сечения проводника S (мм²), длиной l проводника (м) и удельным сопротивлением материала проводника ρ (Ом·мм²)/м. Основным параметром резистора является сопротивление, величина которого определяется выражением 1.5.

.

(1.5)

Сопротивление металлических проводников при повышении температуры возрастает:

,

(1.6)

где R₀-сопротивление при исходной температуре (обычно 20˚ С);

α - температурный коэффициент сопротивления;

t-   температура, для которой определяется сопротивление R;

t₀ - исходная температура.

1.3. Реальные источники электрической энергии

Реальных источника электрической энергии два: источник напряжения и источник тока. Их можно представить через два идеальных источника напряжения и тока.