电阻与电导的关系为图1.3.1电阻元件欧姆定律反映了线性电阻元件的电压、电流关系,是分析电路的基本定律之一。解在图1.3.3所示的电路中,因为电压与电流参考方向关联,所以电压U为在如图1.3.3所示的电路中,因为电压与电流参考方向非关联,所以电压U为图1.3.2半导体二极管的伏安特性图1.3.3例1.3.1的图电阻元件的电功率为由于P总是大于零,因此,电阻元件是耗能元件,将电能转换为热能,热能的SI单位为焦[耳]。......
2023-06-21
电阻元件的电压电流关系及欧姆定律
【摘要】：1.电压和电流的关系如图3.5 所示，参考方向下电阻元件的电压电流关系为设电阻元件的正弦电流为设电阻元件的正弦电流为则电阻元件的电压为则电阻元件的电压为图3.5电阻中正弦量图3.5电阻中正弦量可见，正弦交流电路中，电阻元件的同频率正弦电压、电流的有效值、最大值之间都符合欧姆定律，且关联参考方向下的电压和电流同相。因此，把电阻元件也称为耗能元件。
1.电压和电流的关系
如图3.5 （a）所示，参考方向下电阻元件的电压电流关系为
设电阻元件的正弦电流为
则电阻元件的电压为
图3.5 电阻中正弦量
可见，正弦交流电路中，电阻元件的同频率正弦电压、电流的有效值、最大值之间都符合欧姆定律，且关联参考方向下的电压和电流同相。图3.5 （b）画出了ψi=0时电压、电流的波形，图的下边标出了电流和电压的实际方向，在正半周内，电流和电压的实际方向与参考方向一致，而在负半周内，电流和电压的实际方向与参考方向相反。
2.功率
正弦电流和电压随时间变化时，功率也是变化的。电路在某一瞬间吸收或发出的功率称为瞬时功率，用小写字母p表示。瞬时功率用瞬时电压和瞬时电流值来计算，即
如果电路中电压和电流的参考方向相同，p为正值，则代表吸收功率；如果电压和电流的参考方向相反，p为负值，则代表发出功率。
正弦交流电路中电阻元件接受的瞬时功率为
从上式可看出瞬时功率由两部分组成：一部分是不变的直流分量UI；另一部分是2倍于电流频率的变化分量-UIcos2ωt，当ψi=0时，此变化分量在一个周期内的平均值等于零。
从瞬时功率的波形图中也可看出，它是随时间以2倍于电流频率而变化的周期量，因为电阻元件的电压和电流的方向总是一致的，所以它恒为正值。这说明电阻元件总是把接受的能量转变为热能，或者说电阻元件始终消耗功率。因此，把电阻元件也称为耗能元件。
瞬时功率的实用意义不大，工程上都是用瞬时功率在一个周期内的平均值来描述电路的功率，称为平均功率。用大写字母P表示，则有
由此可见，交流电路中电阻元件接受的平均功率与直流情况下P=UI的形式一样，只是两者表达的意义不同，这里P是平均功率，U 和I是交流电的有效值。
因为平均功率代表了电路实际消耗的功率，所以平均功率也称有功功率，习惯上直接称功率。例如220V、100W的灯泡，就是指这只灯泡接到220V电压上时，它所消耗的平均功率为100W。
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