Глава 1. Основные резистивные элементы электротехники и электроники .Электрические цепи с резистивными элементами.

1. Резистор с линейной вольтамперной характеристикой

Уважаемый читатель! Вышеприведенный анализ позволил получить качественное представление о процессах в электрических цепях. Но, если поставить вопрос о величинах тока, напряжения, мощности в цепи, то очевидно требуется математически (в числах) описать каждый из участвующих элементов (устройств). Начнем с электрической лампочки. Это устройство предназначено для преобразования энергии электромагнитного поля в световую, при этом имеет место выделение тепловой энергии. Вот последнее преобразование и представляет наибольший интерес в электротехнике. Количественное описание этого преобразования основано на законе Джоуля-Ленца:

(1.1)

В (1.1) R-параметр, связывающий выделяемую в элементе мощность с током, протекающим через элемент, получил название сопротивления. Таким образом, закон Джоуля-Ленца связал между собой мощность и ток. Но, при этом неясно, как связаны между собой напряжение на зажимах элемента и ток через элемент. Это важное соотношение получил немецкий ученый Ом. Исследуя различные проводниковые материалы, он получил знаменитый закон Ома:

(1.2)

На рис.1.5 показаны общепринятые обозначения резистивного элемента (резистора) и направления тока и напряжения, соответствующие закону Ома:

Рис.1.5 Схемное изображение резистора

Читатель! Этот элемент играет настолько важную роль в анализе процессов в электрических цепях, что, несмотря на кажущуюся простоту закона Ома, следует крайне внимательно рассмотреть все, что с ним связано.

1. Направление тока (I) выбирается произвольно.

2. Направление напряжения ( ) следует выбирать совпадающим, с направлением тока.

3. М ощность, выделяемая в резисторе равна

(1.3)

4. Если величина R постоянна, то напряжение и ток в резисторе связаны между собой, линейно. График, этой зависимости показанный на рис.1.6, получил название вольтамперной характеристики. Так как, это прямая проходящая через начало координат, то говорят что это линейный элемент.

5. Последнее обстоятельство, позволяет утверждать:

   1. Любое изменение тока (напряжения) приводит к соответствующему изменению напряжения (тока). Если дать приращение току в резисторе, то получим приращение напряжения (рис.1.6).

   2. Форма тока и напряжения на резисторе совпадают (если, например, напряжение меняется по синусоидальному закону, то и ток меняется по такому же закону во времени. (рис.1.7). Данное свойство резистора широко используют при моделировании электрических цепей.

6. Величина обратная R получила название проводимости: . Проводимость измеряется в сименсах (Сим).

Рис.1.6 Вольтамперная характеристика резистора	Рис.1.7 Совпадение форм тока и напряжения на резисторе

Читатель! Прежде чем двигаться дальше, проверьте себя.

№	Вопрос
13	Что такое вольтамперная характеристика (ВАх)
14	Вид ВАх линейного резистора
15	Постройте ВАх резистора величиной 1 Ом
16	Постройте на том же рисунке ВАх резистора величиной 2 Ома
17	Задан резистор величиной R= 10 Ом, ток в резисторе I= 2 А, чему равно напряжение на резисторе UR
18	Напряжение на резисторе UR=10 В, ток IR=10 А, чему равна величина резистора
19	Потенциал точки 1 (рис.1.5) В, ток А, Ом. Чему равен потенциал точки 2
20	Мощность выделяемая в Ом, равна 160 Вт, чему равен ток

На отмеченные вопросы, ответы приведены на странице 18.