第 2 节电路元件

视频预习任务：2.5

一、关键信息挖掘

1. 电路中最基本的组成单元是 。

2. 其中有哪 5 种基本的理想电路元件？他们各自的基本功能是什么？

3. 本讲将重点研究几种元件的 ，这种关系通常简称为 VCR， 通过各种不同元件的 VCR，可以领会到各种元件的 和 是不一样的。

2.1 电阻

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一、关键信息挖掘与归纳总结

1.  电阻元件的定义为：伏安关系(VCR)可用 u-i 平面过坐标原点曲线来描述的二端元件就是电阻元件。结合视频讲解，挖掘该定义中的下述关键信息：

①该元件是个二端元件；

②根据 u-i 曲线可得出电阻有 电阻和 电阻两种。电路符号分别为 和 

③根据线性电阻的 VCR 曲线为过坐标原点的一条直线，分析总结线性电阻的主要特点。

2. 对电阻求倒数，可以得到常用的另一个单位 ，符号为  ,单位为 。

3. 归纳总结电阻元件的 ui 关系

①电阻元件的 ui 关系满足欧姆定律；

②电阻元件电压电流为关联参考方向时，欧姆定律为 ；

③电阻元件电压电流为非关联参考方向时，欧姆定律为 ； 

4. 自行总结阐述电压电流为非关联参考方向时的欧姆定律为什么比关联参

考方向时多个“负”号？

5.  图 2.1 为电阻元件及其短路、开路等效示意图，

                                图 2.1 为电阻元件及其短路、开路等效示意图

①开路,当 R = ¥ (G = 0)，视其为 。此时 i = ,电路的 u 由 决定，可能为 值；

②短路,当 R = 0 (G =¥)，视其为 。u = ,  电路的 i 由 决定。可能为 值。

6. 无论参考方向如何定义，正电阻始终是 功率。

7. 根据视频讲解，结合上述内容，从下述各方面对电阻元件进行归纳总结

     1）定义（功能）；

 2） ui 特性；

 3） 开路和短路特殊情况；

4） 功率情况； 

二、知识应用

判断图示电阻元件电压、电流的关联性，利用欧姆定律求解图 2.2（a）、（b）两图电压 u

                         图 2.2 欧姆定律题图

电阻元件是一种无源二端理想元件。通常用R表示元件的电阻，它是联系电阻元件的电压和电流的一个电气参数，是一个正常实数。

在国际单位制中，电阻的单位为欧姆（Ω）。

令，则称为电阻元件的电导，单位为西门子（S）。

线性电阻元件在电路中的图形符号如图1.4.1所示。

图1.4.1  线性电阻元件图形符号

欧姆定律：通常流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。

在任何时刻，它两端的电压与其电流的关系服从欧姆定律。欧姆定律是表示电阻元件电压、电流关系（VCR）的元件约束。

如果把电阻元件的电压取为横坐标（纵坐标），电流取为纵坐标（横坐标），画出电压、电流的关系曲线，这条曲线称为元件的伏安特性，如图1.4.2：

图1.4.2  电阻元件的伏安特性

线性电阻元件的伏安特性是在u—i平面上过原点的一条直线。

当u、i取关联参考方向时，直线在一、三象限，这表明，任何时刻，电阻元件中电压和电流的实际方向相同。

电阻元件为耗能元件。

欧姆定律的表示：

图1.4.3  欧姆定律

对于图1.4.3所示的电路，欧姆定律可分别表示成：

图1.4.3(a):U/I=R；U一定时，R愈大，I愈小。

图1.4.3(b):U=RI；电流与电压的参考方向一致（U和I为关联正方向）。

图1.4.3(c): U=-RI；电流与电压的参考方向相反（U和I为非关联正方向）。

图1.4.4  广义欧姆定律

如图1.4.4所示:  

当时，表明方向与图中假设方向一致。

当时，表明方向与图中假设方向相反。

任何时刻线性电阻元件的电流（或电压）完全由同一时刻的电压（或电流）决定，而与该时刻以前的电压（或电流）的值无关。因此，电阻元件是一种“无记忆”的元件。

在电压、电流的关联参考方向下，任何时刻线性电阻元件吸收的电功率：

由于、为正常实数，故功率恒为非负值。说明，任何时刻电阻元件都不可能发出电能，是无源元件。而且，电阻元件吸收的电能全部被转化为热能而消耗。因此，它又是耗能元件。

从到时间内，电阻元件吸收的电能：

不论其端电压为何值，只要流过它的电流恒为零值，就称它为“开路”

不论流过它的电流为何值，只要它的端电压恒为零值，就称为“短路”

伏安特性不是一条过原点的直线，因此，元件上电压和元件电流之间不服从欧姆定律，且元件的电阻随电压或电流的改变而变化。

有些非线性电阻元件的伏安特性还与电压或电流方向有关。当元件两端施加的电压方向不同时，流过它的电流完全不同。

相对来说，线性电阻元件的伏安特性则与元件电压或电流的方向无关。因此，线性电阻元件是双方向性元件。

非时变电阻	若电阻元件的伏安特性（或元件的参数值）不随时间改变。
时变电阻	若电阻元件的伏安特性（或元件的参数值）随时间改变否则称为时变电阻。
定常电路	由非时变元件构成的电路。
时变电路	由时变元件构成的电路。

应用欧姆定律对图中的电路列出式子，并求电阻R0。

图（a）：R==U/I=6/2=3Ω            图（b）：R＝-U/I=-（-6）/2 =3Ω            图（c）：R＝-U/I=-6/(-2) =3Ω            图（d）：R＝U/I=-6/(-2) =3Ω