电阻，电动力和功率耗散

电阻是一种被动的两端电气组件，将电阻作为电路元件实现。它是阻碍电荷流动的导体，从而产生电阻。这种抗性是由于自由电子和导体原子的晶体晶格的碰撞而产生的。这是电阻的主要特性。

在电子电路中，电阻通常用于降低电流流量，调整信号水平，划分电压，偏置活动元件和终止传输线。

图1显示了一个简单的电路，该电路由两根电线连接到电阻的电池组成。我们假设连接线没有电阻。实际上，我们可以安全地假设电路周围的当前“ i”是相同的。

正如我们已经提到的那样，欧姆定律指出，通过电阻器的当前“ I”与在其上施加的电压“ ?V”成正比。等式1回忆起这一法律：

其中“ r”称为欧姆（ω）单位的电阻。 'i'也以安培和伏特的“ ?V”测量。

该行业中有许多不同类型的电阻，它们用于许多目的。同样，在电子电路中，电阻通常以串联或平行连接。例如，电路设计师可能会将几个具有标准值的电阻组合在一起，以达到特定的电阻值。

用于制造电阻的常见材料是碳。图2显示了碳电阻的典型结构。

在此图中，碳组成芯是实际的电阻元件。该主要部分被通常由陶瓷材料制成的绝缘层所包围。，使用两条导线将电阻连接到电路。

电阻的两个重要类别是金属和碳膜电阻，它们也具有陶瓷芯。在这些技术中，通常将碳/金属涂料轨道包裹在陶瓷芯上，并附着两个铜线。同样，该轨道可以由金属氧化物材料制成，该金属具有类似于碳的半导体特性。两种类型的螺旋切割都可以增加电阻路径的有效长度，并可以进行的电阻值调整。

图3显示了此类电阻的典型结构。

然后对电阻进行绘制并标记以识别。电阻值和公差通常用零件主体周围的几个彩色带表示。这种电子组件的标记技术已经在1920年代开发。

一个离散电阻通常具有四个彩色带，以指示其在欧姆（ω）单位（ω）单位的电阻，如图4所示。

前两个彩色带代表了电阻器电阻的前两个数字。第三颜色是乘数。第四颜色表示电阻的公差。表1显示了每个颜色代码的数字值。

例如，图4中所示的电阻为52×106Ω ± 10％。

为了使示意图图中的电阻器符号，有两种常用的标准由美国国家标准学院（ANSI）和国际电气技术委员会（IEC）提供。它们如图5所示：

电动力

考虑图6中的电路，该电路再次连接到电阻器。我们假设连接线没有电阻。实际上，我们可以安全地假设电路周围的当前“ i”是相同的。

从本质上讲，在电路周围驱动电流的主要力来自源F s，通常由电池提供。电池会产生电动力，并通过外部电路驱动电流。

负责F S的体育活动可能是许多不同的事情：在电池中，这是一种化学力。无论该机制是什么，其净效应都是由f s周围的f s积分定义的，如等式2：

其中f s以纽顿（N）和DL的单位为单位，以米（m）为单位。然后，?称为电路的电动力或电动势。该术语可能会产生误导，因为它代表能量而不是力。来源的EMF是每单位收费完成的工作；因此，EMF的SI单位是Volt。

本质上，EMF的来源将非电能转换为电能。例如，电池和电气发电机。 EMF的来源可以被认为是迫使电子沿源内静电场的方向移动的电荷泵。

在图6中，对于EMF的理想来源，电阻的两个导线之间的电势差等于电池的电动力。等式3解释了此属性。

因此，电池的功能是保持其端子等于其电动力的端子之间的电压差。所得的静电场E驱动电路的其余部分驱动电流。当前资源的内部抵抗力

图6的电路可以通过图7中的图进行示意性描述。

由虚线矩形表示的电池由串联的EMF源组成，并具有内部电阻r 。现在，想象一下图6中电池内部电极的正电荷。随着电荷从负电池的正端子传递，电荷的电势增加。但是，随着电荷穿过电阻r的移动，其电势减少了量（I. r in），其中i是电路中的电流。因此，电池的端子电压?V由等式4：给出。

通过检查图6，我们发现末端电压?V还必须等于外部电阻r L的电势差，通常称为载荷 电阻。也就是说，?V = ir l。将这种关系与等式4相结合，我们到达等式5：

公式5表示在任何电路中，所有电压的代数总和围绕封闭环下降必须等于零。 电路理论中的这一原理被称为 基尔乔夫的电压定律 （KVL） -网格规则。这是节能的结果 。

求解电流的方程5给出了等式6：

等式6显示，此简单电路中的电流取决于电池外部的电阻（负载）和电池的内部电阻。如果r l远大于r中的r，我们可以在分析中忽略r ，并得出结论，当前的“ i”仅取决于负载（i =?/r l）。这是我们通常在电路分析中使用的近似值。

但是，由于真正的电池总是具有有限的内部电阻r ，因此端子电压实际上并不完全等于EMF。

电能和功率耗散

如果电池用于在导体中建立电流，则将存储在电池中的化学能不断转换为电荷 载体的动能。由于电荷载体和导体中固定原子之间的碰撞，这种动能很快就会损失，从而导致导体温度升高。这样，将存储在电池中的化学能不断转换为热能。

因此，在图6的电路中，电池中的某些化学能已输送到电阻器，并导致其温度升高。

图8显示了导体的原子结构的一个简单模型，其中导体中的电场E导致电子沿与施加的电场相反的方向漂移，而在某些碰撞与固定原子的碰撞后，电子场的 漂移速度 V d。

一般来说，能量是进行工作或改变的能力，而权力则定义为随着时间的推移产生或消耗能量的速度。能量与功率之间的关系由等式7：

能量在焦耳（J） 中测量，而功率则以瓦（W）为单位进行测量。时间通常以秒为单位进行测量。能量单位的名称是指英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule ，1818 - 1889年）。权力单位被命名为纪念詹姆斯·瓦特（James Watt，1736- 1819年），第18世纪苏格兰发明家，机械工程师和蒸汽机的发明者。因此，一瓦的功率等于每秒传递的一种能量的焦点。

本质上，电力也是组件电路中电能传递速率。同样，电力以瓦特单位进行测量。

可以在基本原理中找到通过任意导电主体维持电流稳定流动所需的电力。图9显示了连接到电势差?V的长度“ L”和横截面区域的电阻体。

转换为导体V体积V中的热量或消散 功率的总电力可以计算为等式8：

其中p是在连续介质中消散的功率，DV是立方米单位（M 3）的体积元素， J是当前密度向量，单位为每平方米（A/M 2），E是E电场矢量为每米伏（v/m）。该方程是焦耳定律的体积和基本形式，它定量地描述了电阻中电阻从电能（功率）产生的热能（功率）的速率。

（EJ）的乘积在稳定的条件下称为功率密度，每立方米的瓦特单位（w/m 3）。

在恒定横截面的导体中，体积（DV）的元素等于（s.dl）的乘法，其中S是横截面的面积，而DL是距离的元素。那么等式8的音量积分可以写为等式9：

我们可以发现，我们在上一篇文章中提到的电压的定义出现在等式9中。然后，我们可以使用它以当电流和电压为方程式在公式10中找到功率（p），这代表了将能量传递给导体的速率：

我是安培和?V单位的稳定电流，是电压中导体/电阻器体内的电势差。该方程式指出，功率（瓦特）等于组件上电流的电压乘以通过该组件的电流。因此，一瓦在电气方面等于一个伏特。

方程式10通常可用于确定从电压源传递到携带电流i并在其端子之间具有电势差的任何电子组件的功率。它可能是电阻器，灯泡，电容器或其他东西。

，在电阻载荷（欧姆或线性）的特定情况下，我们可以在等式1中参考欧姆定律。结合了方程式1和10 ，我们可以表达以等式11的替代形式消散的电阻的电力：

这是焦耳巡回理论中的加热法。在安培（Amperes）和欧姆（Rehm）的r中，p以瓦特（焦耳（Joules）每秒）出来。根据焦耳定律，电阻器中产生的热量与电流乘以电阻成正比。从源到电阻R的导体传递的功率通常称为I 2 R损失。

请注意，等式11仅适用于电阻，而不适用于灯泡和二极管等非腐蚀设备。

从电力的角度来看，电路中的组件可以分为两类：

• 主动设备（电源），例如发电机和电池；
• 被动设备（负载），该设备从电路中“消耗”电力。

灯，二极管和其他电子组件也具有的功率等级。如果我们以高于其评级的功率水平使用它们，则这种过多的功率会导致损坏和故障。

当我们选择零件时，我们应该考虑该零件在电路中需要处理的功率。我们可以通过确定我们将通过零件和整个零件的电压的电流来做到这一点，然后将这些数量乘以（指方程式10）。然后，我们可以选择具有功率评级的零件，该零件超过了具有足够安全系数的功率的估计值。