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电阻电阻,顾名思义,就是对电流的阻碍,它在电路中会消耗我们的电能,如图2-1所示的就是我们实际生活中常见的一些电阻器件和电阻性用电器。那么在电路模型中,电阻又是怎样的呢?让我们接着往下看。
如下图2-2所示,在电路中,电阻用字母R表示,图形符号是一个矩形,单位是欧姆(Ω),还有常见的千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)等。电阻的大小和电阻材料的电阻率成正比,和电阻的长度成正比,和电阻的横截面积成反比,即:R= ρ*(l/S),
这句话我们可以这样理解:如同我们的日常用水,现在水流要流过一条内部粗糙的水管,如图2-3,这段水管的粗糙部分越长,对水流的阻碍作用也就越大,水流量也就越小;同理,这段水管越宽,也就是横截面积越大,水流量自然也就越大。
既然都介绍了电阻,又怎么能漏掉它的孪生兄弟电导呢?电导电导,顾名思义也就是对电流的导通能力,它是电阻的反面,数值上其实就是电阻的倒数,用字母G表示,G= I/R,单位是西门子(S),简称“西”。
前文提到,电阻元件在电路中是消耗电能的,也就是说,流经电阻元件的电压和电流方向一致,其功率P=UI也是大于零的。结合之前所学的欧姆定律,我们可以得出如图2-4的公式,在这个简单电路图中,有流经电阻元件的电流I、电阻元件两端的电压U。如下:
不知道大家有没有过这样的疑问,电阻既然有大小,那么它大(小)到一定的程度又是一个什么样的情况呢?其实我们经常说的绝缘材料就是一些电阻很大的材料,而超导体的电阻则为零。另外,电路的开路状态可以比拟为电阻无穷大的情况,自然短路状态就是电阻趋近于零或者等于零的情况。
学到这里,电阻元件已经被我们收拾的鼻青脸肿了,让我们来整理一下我们的大脑武器,继续接下来有关串电阻的学习吧!
电阻的串联:在电路中,把几个电阻元件依次一个一个首尾连接起来,中间没有分支,在电源的作用下流过各电阻的是同一个电流,这种连接方式叫做电阻的串联,就如同日常用水,水管串接,中间没有分支,流过的是同一股水流,如下图2-5。
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在图2-5的电路图中,电阻的串联使得电路的总电阻增大,这个看起来就像把电阻的长度加长一样。在前面我们已经知道,电阻元件的阻值是跟电阻长度成正比的,长度越长,电阻越大。然后根据欧姆定律I=U/R,当电源电压一定时,电路中电阻增大,电流自然减小。
为了加深大家对串联的理解,让我们一起来判断一下图2-6中所示的电路是否是串联电路?
如左图所示的R2和R3或者R2和R5是否是串联关系?右图中的R2和R4或者R1和R3是否是串联关系?这几个电阻显然满足首尾相连的条件,但是中间有分支,流过的也不是同一个电流,所以它们都不是串联关系。
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