1.4. Резистивные элементы

Столкновения свободных электронов в проводниках с атомами кристаллической решетки тормозят их поступательное (дрейфовое) движение. Это противодействие направленному движению свободных электронов, т. е. постоянному току, составляет физическую сущность сопротивления проводника. Аналогичен механизм сопротивления по­стоянному току в электролитах и газах.

Для участка цепи с сопротивлением r (рис. 1.5) ток и напряжение связаны простым соотношением - законом Ома:

или . (1.1)

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью: g=1/r.

Основная единица сопротивления в системе СИ – ом (Ом), прово­димости – сименс (См).

Проводящие свойства материала определяют его объемное удельное сопротивление , равное сопротивлению между противоположными сторона-ми куба с ребром 1 м, изготовленного из данного материала. Величина, обратная объемному удельному сопротивлению, называется объемной удельной проводимостью: .

Единицей объемного сопротивления служит 1 Омм, объемной удельной проводимости – 1 См/м.

Сопротивление проводника постоянному току зависит от темпера­туры. В общем случае наблюдается достаточно сложная зависимость. Но при изменениях температуры в относительно узких пределах (при­мерно 200 °С) ее можно выразить формулой

,

где r₁ и r₂ – сопротивления соответственно при температурах и ; – температурный коэффициент сопротивления, равный отно­сительному изменению сопротивления при изменении температуры на 1 °С.

В табл. 1.1 приведены значения объемного удельного сопротивле­ния и температурного коэффициента сопротивления некоторых материалов, где 1 мкОм =10^–6 Ом.

Электротехническое устройство, обладающее сопротивлением и применяемое для ограничения тока, называется резистором. Регули­руемый резистор называется реостатом. Условные обозначения раз­личных типов резисторов даны в табл. 1.2.

Таблица 1.1 Удельное сопротивление и температурный коэффициент

сопротивления некоторых проводниковых материалов

Таблица 1.2. Условные графические изображении резисторов

Резистивными элементами называются идеализированные модели рези­сторов и любых других электротех­нических устройств или их частей, оказывающих сопротивление посто­янному току независимо от физиче­ской природы этого явления. Они применяются при составлении схем замещения цепей и расчетах их ре­жимов. При идеализации пренебре­гают токами через изолирующие покрытия резисторов, каркасы прово­лочных реостатов и т. п.

Рис. 1.6

Линейный резистивный элемент является схемой замещения любой части электротехнического устройства, в которой ток пропорционален напряжению. Его параметром служит сопротивление r=const.

Если зависимость тока от напряжения нелинейна, то схема замещения содержит нелинейный резистивный элемент, который задается нелиней­ной вольт-амперной характеристикой I(U). На рис. 1.6 приведены вольт-амперные характеристики (ВАХ) линейного и нелинейного резистивных элементов (линии а, б), а также условные обозначения их на схемах замещения.