ตัวต้านทานแบบเชิงเส้นและไม่เชิงเส้น

ทุกอย่าง ตัวต้านทาน แบ่งออกเป็นเชิงเส้นและไม่เชิงเส้น ตัวต้านทานที่มีความต้านทานไม่ขึ้นอยู่กับค่าของกระแสที่ไหลหรือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ (เช่นไม่เปลี่ยนแปลง) เรียกว่าเส้นตรง ในอุปกรณ์สื่อสารและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ (เครื่องรับวิทยุ ทรานซิสเตอร์ เครื่องบันทึกเทป ฯลฯ) มีการใช้ตัวต้านทานเชิงเส้นขนาดเล็กอย่างแพร่หลาย เช่น ชนิด MLT (เคลือบโลหะ เคลือบแลคเกอร์ ทนความร้อน) ความต้านทานของตัวต้านทานเหล่านี้ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับพวกมันหรือกระแสที่ไหลผ่านพวกมันเปลี่ยนไป ดังนั้นตัวต้านทานเหล่านี้จึงเป็นแบบเส้นตรง

ตัวต้านทานที่ความต้านทานเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับค่า แรงดันที่ใช้ หรือกระแสไหลเรียกว่าไม่เป็นเชิงเส้น ดังนั้นความต้านทานของหลอดไส้ในกรณีที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าจึงน้อยกว่าการเผาไหม้ปกติ 10-15 เท่า ถึง องค์ประกอบที่ไม่ใช่เชิงเส้น รวมอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์มากมาย

มีการทดลองพบว่าแรงดันและกระแสชั่วขณะผ่านวงจรตัวต้านทานเชิงเส้นจะแปรผันตามสัดส่วนซึ่งกันและกัน... ของกระแสที่ไหลในวงจรจะทำซ้ำรูปร่างของแรงดันที่ใช้กับวงจรนี้ ตัวอย่างเช่น หากใช้แรงดันเดลต้ากับวงจรตัวต้านทาน กระแสจะเป็นเดลต้าด้วย แรงดันคงที่ตามเวลาจะทำให้เกิดกระแสคงที่ตามเวลา เป็นต้น

ดังนั้นในวงจรตัวต้านทานเชิงเส้น รูปร่างของกระแสจะเป็นไปตามรูปร่างของแรงดันที่ทำให้เกิดกระแสนั้น

อาจมีคำถามเกิดขึ้น: «ไม่ชัดเจนว่ากระแสและแรงดันมีรูปแบบเดียวกันหรือไม่? มันไม่เป็นธรรมชาติเหรอ? เหตุใดจึงควรจัดเตรียมกรณีนี้โดยเฉพาะ» เราจะตอบคำถามเหล่านี้ทันที ความจริงก็คือรูปแบบปัจจุบันทำซ้ำรูปแบบแรงดันไฟฟ้าเฉพาะในกรณีเดียวเท่านั้น กล่าวคือในวงจรตัวต้านทานเชิงเส้น

ในวงจรที่มีองค์ประกอบอื่นๆ เช่น กับตัวเก็บประจุ รูปร่างของกระแสในกรณีทั่วไปจะแตกต่างจากรูปร่างของแรงดันที่ใช้เสมอ ดังนั้นการจับคู่ของแรงดันและรูปร่างของกระแสจึงเป็นข้อยกเว้นแทนที่จะเป็นกฎ

โปรดจำไว้ว่าวงจรตัวต้านทานเชิงเส้นเป็นกรณีพิเศษที่รูปคลื่นของกระแสและแรงดันเหมือนกัน และการมีอยู่ของลักษณะเฉพาะนั้นค่อนข้างหายากและไม่ชัดเจนเลย

นอกจากนี้ยังมีการทดลองพบว่าในวงจรตัวต้านทานเชิงเส้น กระแสจะแปรผกผันกับความต้านทาน นั่นคือ เมื่อความต้านทานเพิ่มขึ้นเป็นจำนวนครั้งที่แน่นอน (ที่แรงดันคงที่) กระแสจะลดลงตามจำนวนครั้งที่เท่ากัน .ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสชั่วขณะ i แรงดันชั่วขณะ และความต้านทานวงจร R แสดงโดยสูตร

อัตราส่วนนี้เรียกว่า กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร... เนื่องจากค่าสูงสุดทันทีที่เรียกว่าสูงสุดกฎของโอห์มจึงสามารถอยู่ในรูปแบบได้

โดยที่ Im และ Um คือค่ากระแสและแรงดันสูงสุดตามลำดับ Ip and Up — กระแสและแรงดัน

ในกรณีพิเศษ แรงดันและกระแสอาจไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป (โหมดกระแสคงที่) จากนั้นค่าของแรงดันทันทีจะกลายเป็นค่าคงที่และจะไม่แสดงแทน และ (เช่น อักษรตัวพิมพ์เล็ก เช่น ตัวแปรใดๆ) U (ตัวพิมพ์ใหญ่, ค่าของค่า) ในกรณีนี้กฎของโอห์มเขียนไว้ดังนี้:

ดังนั้น ในกรณีทั่วไป สำหรับแรงดันและกระแสที่มีรูปร่างตามอำเภอใจ ต้องใช้รูปแบบพื้นฐานของสูตรที่แสดงกฎของโอห์ม:

หรือ

ด้วยแรงดันและกระแสคงที่ตามเวลา

หรือ

กฎสำคัญ: กฎของโอห์มสำหรับค่าทันทีนั้นใช้ได้เฉพาะในวงจรตัวต้านทาน

องค์ประกอบตัวต้านทานกลับไม่ได้ เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนแต่ไม่เก็บพลังงานใด ๆ ดังนั้นจึงเรียกว่าไม่ใช้พลังงานมาก จากที่กล่าวมาเป็นไปตามกฎของโอห์มสำหรับค่าทันทีนั้นใช้ได้เฉพาะในวงจรที่มีองค์ประกอบที่ไม่ใช้พลังงาน