Урок 2. Резисторы

Резисторы – это элементы цепи, предназначенные для необходимого преобразования электромагнитного поля в другие формы движения материи или обратного необратимого преобразования в электромагнитное поле.

Примеры резисторов хорошо известны. Это одноименные элементы радиоэлектронной аппаратуры, а также термопары, светодиоды, фотодиоды (фоторезисторы), антенны, электрические машины и т.д.

Если преобразование идет с высоким КПД, а другие свойства элемента несущественны, то можно перейти при описании резистора к физической модели, называемой идеальным резистором.

Идеальным резистором называют воображаемый элемент, поведение которого исчерпывающим образом описывается функциональной связью между напряжением и силой тока вида:

F(u, i) = 0.

Эту связь называют вольт-амперной характеристикой (ВАХ).

Представим графиками вольт-амперные характеристики некоторых резисторов:

Резисторы с характеристикой 1, представляемой наклонной прямой, проходящей через начало координат, называют линейными. Другие характеристики соответствуют нелинейным резисторам.

Аналитические выражения (уравнения) вольт-амперных характеристик линейных резисторов имеют вид:

u – ri = 0 при r > 0

или

i – gu = 0 при g > 0. (*)

При этом параметр

называют сопротивлением резистора, а параметр

есть проводимостьрезистора.

Единица сопротивления – ом, а единица проводимости – сименс (сокращенное обозначение См). Линейные соотношения (*) называют формулами Ома.

При известных сопротивлении или проводимости мощность тока в резисторе определяют по формуле Джоуля-Ленца:

p(t) = ri²(t) = gu²(t).

Линейный резистор обозначают на электрических схемах прямоугольником с выводами, подчеркивая, что он обязательно является нагрузкой.

Общее обозначение нелинейных резисторов:

Нелинейные резисторы могут быть и нагрузками и источниками. Так кривая 2 соответствует пассивному нелинейному резистору, т.е. нагрузке. Такую ВАХ, например, имеют лампы накаливания. Кривая 3 описывает активный нелинейный резистор, который способен быть источником. Отличительной способностью ВАХ источников является то, что их графики не проходят через начало координат. Иными словами, у этих элементов может быть напряжение в отсутствие тока, либо ток в отсутствие напряжения.

Кроме ВАХ нелинейные элементы описывают их дифференциальными параметрами: дифференциальным сопротивлением