《电阻与电阻率》课件2.ppt

*************************************习题：应用欧姆定律解决问题1基本电路计算一个电阻为4Ω的灯泡连接在6V的电池上，求流过灯泡的电流和灯泡的功率。解：根据欧姆定律，I=U/R=6V/4Ω=1.5A灯泡的功率P=UI=6V×1.5A=9W2串联电路问题三个电阻R?=2Ω、R?=3Ω、R?=5Ω串联后连接到12V电源上，求各电阻两端的电压。解：总电阻R总=R?+R?+R?=2Ω+3Ω+5Ω=10Ω电流I=U总/R总=12V/10Ω=1.2A各电阻电压：U?=IR?=1.2A×2Ω=2.4VU?=IR?=1.2A×3Ω=3.6VU?=IR?=1.2A×5Ω=6V3并联电路问题两个电阻R?=6Ω、R?=3Ω并联后连接到9V电源上，求总电流和各支路电流。解：并联电阻R总=(R?×R?)/(R?+R?)=(6×3)/(6+3)=18/9=2Ω总电流I总=U/R总=9V/2Ω=4.5A各支路电流：I?=U/R?=9V/6Ω=1.5AI?=U/R?=9V/3Ω=3A检验：I总=I?+I?=1.5A+3A=4.5A?电阻的功率功率计算公式电阻消耗的功率可以用多种等价公式计算：P=I2R（电流平方乘以电阻）P=UI（电压乘以电流）P=U2/R（电压平方除以电阻）这三个公式可以根据已知条件灵活选用。功率额定值电阻器的功率额定值表示其能够安全散发的最大功率。常见的电阻功率规格有：1/8W,1/4W,1/2W,1W,2W,5W等。在选择电阻时，应确保实际工作功率不超过额定功率的70%，以保证长期可靠工作。功率过大会导致电阻过热，甚至烧毁。热效应电阻消耗功率会转换为热能，导致温度升高。温度升高又会影响电阻值，形成反馈关系。对于精密电路，需要考虑这种热效应的影响。大功率电阻通常需要散热措施，如散热片、风扇冷却等。合理的热设计对于电路的可靠性至关重要。焦耳定律焦耳定律表述焦耳定律指出，电流通过导体时，产生的热量与电流的平方、导体的电阻以及通电时间成正比。用公式表示为：Q=I2Rt，其中：Q-产生的热量，单位为焦耳(J)I-电流，单位为安培(A)R-电阻，单位为欧姆(Ω)t-通电时间，单位为秒(s)能量转换的本质焦耳定律本质上描述了电能转化为热能的过程。当电流流过导体时，电子与导体原子碰撞，将电能转换为热能。焦耳热的产生是不可避免的，代表了能量的耗散。焦耳定律可以从功率角度理解：P=I2R是电阻的功率，功率乘以时间等于能量，即Q=Pt=I2Rt。此外，焦耳定律也可以表示为Q=UIt或Q=U2t/R，这些形式在不同问题中可能更为方便。焦耳定律广泛应用于电热设备的设计，如电炉、电熨斗、电吹风等。同时，在电路设计中，也需要考虑焦耳热带来的温升问题，避免元件过热损坏。电阻的选择精确匹配应用需求综合分析电路特性、使用环境和成本要求环境稳定性考虑温度、湿度、震动等因素对电阻性能的影响精度要求根据电路精度需要选择合适误差范围的电阻功率额定值确保电阻功率足够承受实际工作电流阻值大小根据电路设计计算所需的准确阻值选择合适的电阻是电路设计中的关键步骤。首先要确定所需的阻值，这直接决定了电路的工作特性。功率额定值选择通常按照实际功耗的1.5-2倍冗余设计，确保安全可靠。在精密电路中，电阻的精度（如±1%、±0.1%）和温度系数是重要考量因素。特殊应用场合还需考虑电阻的噪声特性、稳定性和长期可靠性。最后，还需平衡性能与成本，选择经济合理的解决方案。实际应用中的电阻选择LED限流电阻在LED驱动电路中，需要串联一个限流电阻来保护LED。电阻值计算基于供电电压、LED正向压降和所需电流。例如，对于2V压降的红色LED，在5V电源下，若需20mA电流，则R=(5V-2V)/0.02A=150Ω。功率要求P=I2R=(0.02A)2×150Ω=0.06W，可选用1/8W电阻。电压分压器分压器用于获取比输入电压低的输出电压。由两个串联电阻组成，输出电压为U输出=U输入×(R?/(R?+R?))。选择电阻时需考虑负载效应，通常使R?+R?的并联等效阻值远小于负载阻抗。同时需计算电阻功耗，确保不超过额定功率。上拉和下拉电阻在数字电路中，上拉和下拉电阻用于确保信