第六节 电阻的测量

导体电阻略谈

　　质体的质料确定，几何线度确定，导体的电阻是否确定？这个问题似乎很简单，因为根据电阻定律 可知，只要导体的质料（电阻率 ）、长度（l）和截面积（S）同时确定，导体的电阻就能唯一确定。必须指出，以上结论只对细线状导体而言。一般来讲，尽管导体质料和几何线度确定，导体电阻还不能唯一确定，因为体现电阻定律中的长度和截面具有相对性。

　　例如　图1是一长方体铜条，试计算其电阻是多大。

图1

　　显然，当铜条的a、b端接入电路时，其呈现的电阻是：

　　当铜条的c、d端接入电路时，其呈现的电阻是：

　　当铜条的e、f端接入电路时，其呈现的电阻是：

　　（其中是铜条电阻率，l、n和m分别是铜条的长、宽和高）。

　　由以上计算可清楚看出，一定质料，一定几何线度（形状）的导体的电阻还与其接入电路的具体方式有关。由于导体接入电路的方式不同，导体的有效长度l、有效横截面积S亦是不同的，根据电阻定律，导体的电阻当然不同！关于这点，平常往往容易疏忽，教学中务必引起注意。如能在电阻教学中注意到这一点，就不仅能使学生对电阻定律认识深刻，掌握牢固，而且还能使学生有效地提高全面观察、分析和认识问题的能力。

负载与电阻

　　曾见一本书这样写道：“人们通过生产斗争和科学实验，总结出电压U、电流I、负载（电阻）R三者之间的关系为 。这是一个基本规律，称为欧姆定律。”很明显，这段话把负载和电阻完全等同起来了。正是在这种思想和观念的影响、支配下，有些人往往认为：在电压一定的电路中，负载大就是指电阻大，负载小就是指电阻小。我们认为，以上思想和观念都是错误的。事实上，负载和电阻并不完全是一码事，它们是两个可区分的概念，当然也有一定的联系。下面我们就来对这个问题作一定的阐述和分析。

　　关于负载这个概念的内涵，就一般而言，可有两种理解。一种理解是：负载就是指广义的耗（吸）能器。在电学范围内，负载就是各种用电设备，它们是取用电能的装置，其作用是将电能转换成为其他形式的能量，为人们所利用。例如，白炽灯把电能转换成为能（主要的）；电炉把电能转换成热能；电动机把电能转换成机械能；扬声器把电能转换成声能；蓄电池把电能转换成化学能等等。在力学范围内，负载主要是指能吸收机械能量的一种特殊装置。

　　可以这么说，如把负载作为一种广义的耗（吸）能器来理解，则其意义多少犹如我们在科学实验和日常生活中把能盛放任何物体的一切器件统称为“容器”一样，它仅是一个反映特殊功能的名称而已，别无他意。把负载理解成上述意义多见于电工学和电子学中。如“用变压器耦合，是为了阻抗匹配，最大限度地将功率送到负载”。“在三相电路中，负载的联接有两种方式。”“三极管集电极电流流过负载电阻 。”负载还有直流负载与交流负载之分，电子线路中的直流负载线和交流负载线就是一例。这种负载之称，仅是为了区别流过负载的电流是直流还是交流，它们仍保持着负载的原涵义。

　　负载的另一种理解是：在电学范围，负载就是一切用电设备从电源所获取的功率，又负载就是负荷，负荷乃直接指动力（如电力）设备在运行时所产生、转换、消耗的功率”。例如，发电机在运行时的负载就是指当时所产生的千瓦或千伏安数。实际负荷与额定负荷相等时称为“满负荷”或“全负荷”，小于额定负荷时称为“低负荷”，超过额定负荷时则称为“过负荷”。如按这种理解，则负载就可看作是功率的代名字（或称一种含有特殊含义的功率），它有大小之分，有单位，有量纲。

　　对负载的两种涵义明确以后，接下来我们就可回答负载是否就是电阻等问题。

　　根据负载就是用电设备的涵义，那就不难判断，电阻（器）或纯电阻性器件就是负载，而负载却不一定是电阻（器）或电阻性器件，因为负载的外延是包括电阻（器）在内的一切用电设备，它可以是电阻性的，也可以是电感性的（常称电感性负载），或它们的组合，如电动机、电炉、扬声器等。那欧姆定律中的R到底能不能说成是负载？显然不能！因为定律中的R明明是指用电器的电阻值。

    若欲论负载的大小，那就只能按上述第二种涵义来理解负载。此时，负载与电阻还是两个截然不同的概念。譬如直流电路中一般用电阻器（耗能元件）符号R来代表用电器，如图所示。

　　在这里，符号R具有双重意义：一是它表示电路中接有一只负载——电阻器；二是表示这个电阻器具有的电阻值是R。当电源电压U一定时，电阻R大，其所取用的电流较小，消耗的功率也较小，因此，对电源而言，负载较小；反之，电阻R越小，则其消耗的功率越大，即负载越大。由此可见，若按负载是指用电器从电源获取功率的涵义来看，则在电压一定的电路中，认为负载大就是指电阻大，负载小就是指电阻小的观点显然是错误的。

　　综合以上分析，我们可将负载和电阻的区别与联系概括为：

　　（1）负载有时是指一切用电设备（电学范围内），有时又指用电器从电源获取的功率，而电阻是指导体对电流的一种阻碍作用。

　　（2）电阻是导体的固有属性，它只取决于导体的性质、几何形状、温度以及连接方式，而与电流的存在与否无关。电流通过导体时，只不过使导体的电阻表现出来而已。然而，用电器从电源获取的功率——负载，它不仅与用电器的电阻值有关，还与流过用电器的电流有关（指直流电路）。仅当负载是用电器时，才可以说电阻就是负载。但必须指出，这里的电阻实指电阻器，并非指电阻值。

　　（3）只有当负载理解成用电器从电源获取的功率时，负载概念才与电阻概念一样，是个物理量。在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，量纲式是 ；负载的单位是瓦特，量纲式是 。

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