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电阻的定义到底是什么?

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1 个回答

admin - 书生,情报局长
题主的这个问题具有代表性。

电阻,用中学的物理定义说,就是电路中某元件阻碍电流流通的能力。不过,这个定义显然不是很严密。

根据欧姆定律,我们知道电阻R与电压U和电流I的关系是: 。这个式子告诉我们,测量电阻并不一定非要停机测量,只需要测量出电阻两端的电压,以及流过电阻的电流,那么两者之比就是电阻R的值。

我们看下图:

1图中,如果我们知晓了电阻R两端的电压U,以及流过电阻的电流I,我们立刻就能知道电阻R的阻值。

2图和3图,我们在测量电阻R两端的电压U,以及流过电阻的电流I时,会发现两者的最大值存在时间上的差异,2图中的电流会滞后于电压,而3图中的电流会超前于电压。显然,在这种情况下,我们就不能再沿用原先的概念,必须把电阻的定义略加扩展。

设想我们在前后两个时刻测得两个电压值U1和U2,以及两个电流值I1和I2。于是有:

我们把Rd叫做t1时刻的动态电阻。

特别地,当时刻t2大于系统的过渡时间,也即系统进入稳定状态后,动态电阻Rd也就越来越接近实际值R。

为了表述过渡过程,在电路分析中专门引出了阻抗的概念。

阻抗Z,它包括电阻R,还包括电抗X,并且电抗X还包括时间因素。于是,阻抗Z就全面地反映了被测电路参量的电阻特性以及时间延迟特性。

记得我上《电路分析》这门课时,老师讲到阻抗的概念时,他意味深长地说了一句:

阻抗是某元器件的身份证

这句话如此深刻,我当时被深深地震撼住了。

我们看4图。图中的X是不知特性的某个元件,甚至是某个局部电路。但我们如果测量到了电压U,以及电流I在某个时间段的一系列参数值,我们就可以计算出系统的动态电阻,以及系统的阻抗,当然也包括电阻R在内。

我们来看二极管的特性曲线,如下:

注意到二极管的伏安特性曲线中,纵坐标是电流,横坐标是电压。我们把坐标旋转,见右图。我们看到,二极管的正向曲线随着电流的增加电压是单调上升的,因此它的动态电阻取正值。另外,二极管的正向压降存在起始值,大约在0.5V左右。这个值就是二极管正向管压降的最小值。

我们再看下图:

通过这两个例子,我们看到,某元件的阻抗特性和它们的曲线就是该元件的身份证。例如看到负阻特性曲线,我们就会想到电弧;看到二极管的正向特性曲线,我们就会想到二极管。

由此可知,讨论某元器件的电阻特性,不但要看它的静态参数,更重要的是看它的动态参数和阻抗值。

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题主给我的私信如

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  • 好好 提出于 2022-07-16 12:03