电阻的定义到底是什么?

  电阻,用中学的物理定义说,就是电路中某元件阻碍电流流通的能力。不过,这个定义显然不是很严密。

  根据欧姆定律,我们大家都知道电阻R与电压U和电流I的关系是:R=\frac{U}{I}。这个式子告诉我们,测量电阻并不一定非要停机测量,只需要测量出电阻两头的电压,以及流过电阻的电流,那么两者之比就是电阻R的值。

  1图中,如果我们知晓了电阻R两端的电压U,以及流过电阻的电流I,我们立刻就能知道电阻R的阻值。

  2图和3图,我们在测量电阻R两端的电压U,以及流过电阻的电流I时,会发现两者的最大值存在时间上的差异,2图中的电流会滞后于电压,而3图中的电流会超前于电压。显然,在这种情况下,我们就不能再沿用原先的概念,必须把电阻的定义略加扩展。

  设想我们在前后两个时刻测得两个电压值U1和U2,以及两个电流值I1和I2。于是有:

  特别地,当时刻t2大于系统的过渡时间,也即系统进入稳定状态后,动态电阻Rd也就越来越接近实际值R。

  阻抗Z,它包括电阻R,还包括电抗X,并且电抗X还包括时间因素。于是,阻抗Z就全面地反映了被测电路参量的电阻特性及时间延迟特性。

  记得我上《电路分析》这门课时,老师讲到阻抗的概念时,他意味深长地说了一句:

  我们看4图。图中的X是不知特性的某个元件,甚至是某个局部电路。但我们如果测量到了电压U,以及电流I在某个时间段的一系列参数值,我们就可以计算出系统的动态电阻,以及系统的阻抗,当然也包括电阻R在内。

  注意到二极管的伏安特性曲线中,纵坐标是电流,横坐标是电压。我们把坐标旋转,见右图。我们正真看到,二极管的正向曲线随着电流的增加电压是单调上升的,因此它的动态电阻取正值。另外,二极管的正向压降存在起始值,大约在0.5V左右。这个值就是二极管正向管压降的最小值。

  通过这两个例子,我们正真看到,某元件的阻抗特性和它们的曲线就是该元件的身份证。例如看到负阻特性曲线,我们就会想到电弧;看到二极管的正向特性曲线,我们就会想到二极管。

  由此可知,讨论某元器件的电阻特性,不但要看它的静态参数,更重要的是看它的动态参数和阻抗值。

  我是否可以把高中阶段所称之的电阻定义为R=Q/I²t呢 似乎高中阶段的电阻都是指的电流做功转化为内能的那一部分。对于一些电阻随气温变化的元件似乎也是相容的,这样就要使得焦耳定律成为电阻的定义式:即焦耳定律不需要再证明了。

  以为题主是非电专业的大学生,看来是中学生了。前面的回答不一定适合于中学生。我就题主的这个私信问题来回答吧。

  我们知道,电阻流过电流后,它的温度会升高。电阻的加热功率包括两个部分,第一部分是电阻升高温度所需要的热量,第二部分是电阻的散热。

  升温所需要的热量与电阻的质量m和比热容C有关,与温升的改变量dτ也有关。写成完整的表达式就是:

  散热部分很复杂。因为散热有热对流、热辐射和热传导,仔细推导起来十分麻烦。伟大的牛顿提出了一个公式,指出散热的功率Pu为:

  这里的Kt是综合散热系数,它把热对流、热辐射和热传导统一起来了;A是电阻材料的表面积;τ是温升;dt是散热时间长度。

  我们还知道,电阻在dt时间内热量来源当然就是电阻的发热,也即Pdt=I^2Rdt。

  注意到一个事实:当电阻的升温完成后,电阻的温度进入恒温状态,于是升温过程的温升改变量dτ=0。于是式1就变成:

  第一,如果我们把电阻的定义式代入,并且忽略导体(电阻)的两个端点,认为导体(电阻)的表面积A就是它的截面周长M与导体长度L的乘积,于是有:

  我们再令B=S/M,B就是闭合面积的积周比。于是界面周长M=S/B。代入到上式中,得到:

  第二:如果两根导体(电阻)的截面积相同,流过的电流也相同,则截面积周比B越大,导体的温升就越高;

  根据平面几何我们大家都知道,如果周长相同,则圆具有最大的积周比。因此,圆截面导线的温升比矩形截面导线的温升要高。所以,在低压配电室内,由于开关柜的电流很大,因此主母线都采用矩形截面的铜排来作为导体材料。见下图:

  这说明,电路板和用电设备的外包装防护等级要适当,别一味追求高防护等级,却带来高温升。温升越高,导体材料的机械强度就越低,绝缘材料的老化就越严重。

  在中学的知识范围内解答问题,限制太多,也没法把事情说清楚。而且中学生最喜欢用水和其它啥东西来比喻电现象,却忽略了电现象的本质。