电阻元件：线性特性与能量转换

电阻元件是代表电路中消耗电能这一物理现象的理想二端元件（简称电阻），用符号R表示。图1-5（a）所示为电阻的图形符号。

欧姆定律

电流和电压的大小成正比的电阻元件叫作线性电阻元件。

元件的电流与电压的关系曲线叫作元件的伏安特性曲线。线性电阻元件的伏安特性为通过坐标原点的直线，这个关系称为欧姆定律。在电流和电压的关联参考方向下，线性电阻元件的伏安特性如图1-5（b）所示。欧姆定律的表达式为

式中，R是元件的电阻，它是一个反映电路中电能消耗的电路参数，是一个正实常数。国际单位制中，电阻的单位是欧[姆]，符号为Ω。电阻的其他常用单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）等。

图1-5　电阻元件

电流和电压的大小不成正比的电阻元件叫作非线性电阻元件，本书只讨论线性电阻电路。

令1/GR=，则式（1-7）变为

式中，G称为电阻元件的电导，单位是西[门子]，符号为S。(www.xing528.com)

电阻元件具有把电能转变为其他形式能量的特点，它是耗能元件。

如果线性电阻元件的电流和电压的参考方向不关联，则欧姆定律的表达式为

在电流和电压关联参考方向下，任何瞬时线性电阻元件接受的电功率为

由于电阻R和电导G都是正实数，功率P恒为非负值，所以线性电阻元件是耗能元件。

如果电阻元件把接收的电能转换成热能，则从t0到t时间内。电阻元件吸收的热[量]Q，也就是这段时间内接收的电能W为

若电流不随时间变化，

式中，T=t-t0是电流通过电阻的总时间。以上两式称为焦耳定律。

线性电阻元件有两种特殊情况值得注意：一种情况是电阻值R为无限大，电压为任何有限值时，其电流总是零，这时把它称为“开路”；另一种情况是电阻为零，电流为任何有限值时，其电压总是零，这时把它称为“短路”。