1.3 電阻元件
1.電阻元件
電阻器、白熾燈、電爐等實際器件在一定條件下可以用二端線性電阻元件（為了簡化，以后討論中將略去“二端”兩字）作為其理想化模型。可以這樣定義線性電阻元件：在電壓和電流取關聯參考方向的前提下，任意時刻，線性電阻元件兩端的電壓和流過元件的電流服從歐姆定律，即
u=Ri （1-7）
圖1-9（a）所示為線性電阻元件的符號。在式（1-7）中，R為元件的電阻值，它是表征線性電阻元件的一個電氣參數。R是一個正實常數。在國際單位制（SI）中，當電壓的單位是V（伏），電流的單位是A（安）時，電阻的單位為歐姆，簡稱歐，用Ω表示。常用的還有kΩ（千歐）、MΩ（兆歐）等。
圖1-9 電阻元件及其伏安特性
電阻元件還可以用另外一個參數——電導來表示，令i=Gu （1-8）
式中，G稱為電阻元件的電導。在國際單位制中，電導的單位是西門子，簡稱西，用S表示。
2.電阻的伏安特性
如果以電阻元件的電流為橫坐標，電壓為縱坐標，畫出電壓和電流的關系曲線，稱之為該電阻元件的伏安特性曲線，如圖1-9（b）所示。它是在i-u平面上一條通過原點的直線。直線的斜率與電阻值R的大小有關。利用伏安特性，可由下式確定電阻值：
由式（1-7）、式（1-8）或伏安特性曲線均可看出，線性電阻元件的電壓和電流的實際方向總是一致的。同時可以看出，在任何時刻，線性電阻元件的電壓值（或電流值）完全由該時刻的電流值（或電壓值）決定，而與該時刻以前的電流值（或電壓值）無關。因此，電阻元件是一種“無記憶”元件，也稱“即時”元件。
由于制作材料的電阻率與溫度有關，實際上所有電阻器件的伏安特性曲線都帶有一定的非線性因素。但是，在一定條件下，許多實際器件，如金屬膜電阻器、線繞電阻器等，它們的伏安特性近似為一條通過原點的直線，因此用線性電阻元件作為其電路模型，可以很好地滿足工程精度的要求。
非線性電阻元件的伏安特性不是一條通過原點的直線，其電壓和電流關系一般寫為u=f（i）。還有一類電阻，其阻值R隨時間而變化，稱為時變電阻元件。本教材只討論線性時不變電阻元件。
3.開路與短路
對于線性電阻元件，有兩個比較特殊的狀態，即開路狀態和短路狀態。對于一個線性電阻元件，當其兩端電壓u不論為何值時，只要流過它的電流恒為零值，就稱之為開路。開路的伏安特性是u-i平面上與電壓軸重合的一條直線，它相當于R=∞或G=0，如圖1-10（a）所示。當流過線性電阻元件的電流i不論為何值時，只要其兩端電壓u恒為零值，就稱之為短路，它相當于R=0或G=∞，其伏安特性為u-i平面上與電流軸重合的一條直線，如圖1-10（b）所示。
圖1-10 開路和短路的伏安特性
如果電路中的一對端子處于斷開狀態，相當于這對端子之間接有R=∞的電阻，稱這對端子處于開路狀態，如圖1-10（c）所示。如果這對端子用理想導線連接起來，則稱這對端子被短路，如圖1-10（d）所示。電路分析中可以用開路和短路的概念來簡化電路。如果流過某元件的電流為零，可簡化為開路；當電路中的某兩點電壓為零時，可用理想導線（R=0）將其連接起來。
4.電阻元件的功率與能量
在電阻元件上的電壓和電流取關聯參考方向的前提下，任一時刻電阻元件吸收的功率為
p=ui=Ri2=Gu2 （1-10）
由于電阻R和電導G為正實常數，故在任意時刻，均有p≥0，功率恒為正值。這表明電阻元件在任意時刻都不能發出電能，它總是吸收電能并消耗。因此，線性電阻元件（R>0）不僅是無源元件，而且是耗能元件。
在t1到t2時間內，電阻元件吸收的電能為