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图1 线性电阻伏安特性曲线
图2 2AP型半导体二极管伏安特性曲线
图3 2BS型遂道二极管伏安特性曲线

Resistance

  根据欧姆定律,导体两端的电压U 和通过导体的电流I 成正比,比值R 称为电阻。即200711221450290-01.gif,其单位为欧[姆](Ω),量纲为L2MT3I-2。电阻的倒数200711221451290-02.gif,叫做电导,单位为西[门子](S)。电阻或电导的量值反映了导体的导电性能。

目录

电阻率和电导率

  导体的电阻取决于它的形状、大小和材料的性质。对于由一定材料制成的横截面均匀的导体,它的电阻 R与长度 l成正比, 和横截面 S成反比,即200711221451290-03.gif,式中ρ 叫做电阻率,单位为欧•米 (Ω•m)。电阻率的倒数 1/ρ=σ叫做电导率,单位为西每米(S/m)。电阻率和电导率都是表证材料导电的特性参数。例如在常温下导电性能最佳的材料是银,电阻率最小,在20°C时为1.59×10-8欧•米;其次为铜,电阻率为1.7241×10-8欧•米;熔凝石英的电阻率最大,等于7.5×1017欧•米,是最好的绝缘材料。

  诸如热、压力和光等一些物理因素对导体的电阻率会有影响,所引起的效应得到了广泛的应用。例如,康铜(Ni40%Cu60%)丝伸缩时电阻值改变,电阻应变仪就是利用这种特性,制成传感电阻片,贴在物体上以测量物体的微小应变。铜、镍、钴、锰等的金属氧化物烧结陶瓷的电阻率随温度升降而显著变化,制成热敏电阻用于温度测量和补偿。硫化镉、硫化铅等半导体的导电性能随光照的强弱而显著变化,制成光敏电阻用于自动控制、红外遥感、电视和电影等设备中。

温度系数

  设ρo为参考温度to(常用0°C或20°C)时材料的电阻率,则在温度t时,其电阻率为ρ=ρo[1+α(t-to)],式中α叫做电阻的温度系数。例如铜的温度系数α=0.00393每摄氏度;碳的温度系数α=-5×10-4每摄氏度,即电阻率随温度的上升而减小。有些合金的温度系数很小,如锰铜和康铜的α约为10-5每摄氏度,用以制作标准电阻。

等效电阻

  n 个电阻R1、R2、R3、…、Rn串联时,按电阻的定义得串联组合的等效电阻为200711221453291-01.gif。n个电阻R1、R2、R3、…、Rn并联时,按电阻的定义得并联组合的等效电阻的倒数为各电阻的倒数之和200711221454291-02.gif,即总电导G为分电导G1、G2、…、Gn之和。

  电阻还可用焦耳定律来定义,等于热耗散功率除以电流的二次方,即200711221454291-03.gif。如果把焦耳定律中的热耗散P推广,使其包括从电功率经不可逆转换而产生的其他形式的功率,就可得到相应的各种广义的等效电阻。例如导体通过交流电时,由于趋肤效应造成交流电产生的热耗散200711221455291-10.gif,故导体的有效电阻200711221455291-04.gif。变压器的电路模型中用铁损电阻Ro反映铁芯中的磁滞损失功率Phy和涡流损失功率Ped,即200711221456291-05.gif,式中Io为变压器励磁电流的有效值(见交流电)。在无线电中,由天线引起的辐射能量损耗用辐射电阻200711221456291-06.gif来描述,式中圴rad为平均辐射功率,200711221457wlbk291-01.gif为电流有效值的二次方。

非线性电阻

  遵循欧姆定律的电阻叫做线性电阻或欧姆电阻,其伏安特性曲线为通过坐标原点、斜率等于G的直线(图1)。另一些导电元件,例如半导体二极管、隧道二极管等,它不遵循欧姆定律,其伏安特性是一条曲线(图2,图3),这种电阻叫做非线性电阻。它随着工作点P的位置而变。实际使用中应区分静态电阻和动态电阻两个参数。图中由原点O 到工作点P的直线200711221458291-11.gif的斜率的倒数200711221500291-07.gif的静态电阻;在P点的伏安特性曲线的切线斜率的倒数

200711221500291-08.gif

  为元件的动态电阻。动态电阻可以是负值,例如隧道二极管在伏安特性曲线AB段内工作时,Rd为负值。

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