可不可以在中学物理电路题目中引入负电阻的概念？
2024-11-19 阅读 89
更新于 2024年11月21日
题主讲的什么“串反并同”可能是中学物理中的电学专有名词，这个词在大学电路分析中不会存在，在实际工程技术中也不会存在。事实上，我本人也不知道什么“串反并同”，在我读中学物理电学时根本就没有这个词汇。
正电阻、负电阻和零电阻准确来说属于动态电阻。以下，我们来讨论什么是正电阻、负电阻和零电阻。
1.在欧姆定律下引入元器件的正阻特性我们看下图：
图1：电阻的伏案特性曲线图1的左下是电路图，图中的电源输出电压是可调的，它能从liu调到最大值Umax。我们看到电阻R串接在图1的右侧是伏安特性坐标系，这里的纵坐标是电压，横坐标是电流。
图1中的电流表是外接的。为何如此？请题主考虑。
现在，我们把可调电源的输出电压调至0，输出电流当然也是0，我们把此点绘制在伏安特性曲线的原点上；接着，我们把可调电源的输出电压调至U1，此时输出电流是I1。注意，电流I1是由外电阻R决定的，电流由欧姆定律I=U/R来确定；然后，我们把可调电源的输出电压调至U1，此时电流是I2，见图1。我们把原点（U1,I1)和（U2,I2）连接起来，我们发现它是一条斜线。
图1中的女生繁星告诉我们，用欧姆定律我们可以写出电阻两端的电压和电流关系：
R=\frac{U_1}{I_1}=\frac{U_2}{I_2}=\tan\alphaR=\frac{U_1}{I_1}=\frac{U_2}{I_2}=\tan\alpha ，式1
式1就是中学物理电学中常见表达式。
我看了中学的《学霸笔记》数学版，其中有导数的内容，即 y'(x=x_0)=\frac{dy}{dt}|_{x\rightarrow x_0}y'(x=x_0)=\frac{dy}{dt}|_{x\rightarrow x_0} ，也就是x=x处的导数。
我们看下图：
图2：函数的递增和递减特性与导数dy/dx的关系由此可见，如果某元件的伏安特性曲线区间中是递增的，我们就可以判定在此区间中的其导数du/di>0；如果伏安特性曲线在某区间中是水平的，则可以判定在此区间中其导数du/di=0；如果在某区间中伏安特性曲线是递减的，我们就可以判定在此区间中的导数du/di<0。
注意1：我们把du/di>0叫做正阻特性，把du/di=0叫做零阻特性，把du/di<0叫做负阻特性。
我们再看图1，我们发现电阻的伏安特性曲线具有正阻特性，也即在此区间中的任意点 i=i_0i=i_0 ，有：
R=\frac{du}{di}|_{(i=i_0)}=\tan\alpha>0R=\frac{du}{di}|_{(i=i_0)}=\tan\alpha>0 ，式2
注意2：由此可见，普通电阻的伏安特性曲线是递增的，并且具有正阻特性。
2.负阻特性的典型代表——电弧的伏安特性曲线浅析我们看下图
图3：电弧的伏安特性曲线我们看到，图3中电弧的伏安特性曲线是递减的，故电弧具有负阻特性。
电弧是一团高温气体（等离子体），且电流越大气体的温度就越高，电离度也越高，电弧的等效电阻就越低，电弧压降就越低，故电弧具有负阻特性。
下图是测量直流电弧的电路以及伏安特性曲线：
图4；测量电弧伏安特性曲线的测量电路显然，图4与图1完全不同。
我们看到，对于电弧来说，有：
R_d=\frac{U_2-U_1}{i_2-i_1}=\frac{\Delta u}{\Delta i}图5：稳压电源的输出特性——稳压电源的输出伏安特性曲线我们从图5看到，对于原点到I2的这段区间内，输出电压Usc不变，均为12V，，而电流则从0值变到I2，故有：
R_d=\frac{U_{sc}-U_{sc}}{I_2-0}=0R_d=\frac{U_{sc}-U_{sc}}{I_2-0}=0 ，式3
可见，其du/di=0，故稳压电源在其最大输出电流范围之内，输出特性具有零阻特性。
4.单结晶体管的伏安特性曲线我们看下图：
图6：单结晶体管的伏安特性曲线我们从图6中看到，单结晶体管的伏安特性曲线既有正阻特性区域，也有负阻特性区域，以及峰点和谷点的零阻特性区域。
5.结论通过以上描述，我们应当能看出正阻特性、负阻特性和零阻特性是怎么回事。
我们看题主的问题描述：
“可不可以在中学物理电路题目中引入负电阻的概念？就差不多是严格遵循欧姆定律和串反并同但是特性是按比例给电压而不是分电压之类的”
发现没有？题主的问题描述与真正的负阻特性毫无共同之处，真不知道题主是什么意思。
感觉把负阻特性引入到中学物理中，显然会超纲，不是很合适。
另外有一个感觉，题主似乎是在讲零电位点参考点的问题。
我们看下图：
图7：电路的零电位点我们从图7中看到，如果把电池负极设置为零电位参考点，且不考虑电池内阻，则电池正极就是6V，中间的B和C点电位依次降低；如果把电池正极设置为零电位参考点，则电池负极的D点电位就是-6V，而中间的B和C点电位也依次降低。
如果我们把零电位参考点定义在B点，则电路中既有正电位也有负电位。然而，电位的正负与负电阻毫无关系。
这是题主要问的内容吗？不得而知。
倒是有一个建议：能否直接在中学物理电路中直接引入基尔霍夫第一和第二定律，别再用什么“全电路的欧姆定律”来替代基尔霍夫第二定律，这样会更加正规而且与电气理论知识相吻合。
就写到这里吧。
欧姆定律和电压电流回路（基尔霍夫）定律还是比较好理解和计算的。为什么要画蛇添足引入新的概念？
电阻在牵涉回路电流电压计算时，没必要引入什么负电阻概念，负电阻既不符合物理规律，对计算或理解也没有好处。
超导物质也才电阻为零，为负让人怎样理解？永动机还是能量守恒定律失效？
没看明白你引入负阻抗是要干啥。不过半导体真有负阻抗，会导致反射系数大于1，也就是反射回来的能量大于入射能量，当然能量还是守恒的，能量由半导体的源提供
没看懂你说的“特性是按比例给电压而不是分电压之类的”是什么意思？能举个具体例子吗？没理解这有什么意义（）
理解你的意思，就是电阻本身消耗能量，你整个提供能量的元器件呗，那就是源。
所以已经有了，只是我们称为源：电压源和电流源。
你要感兴趣还会学到半导体，不但不减少能量，还成倍增加。还有容和感，不消耗能量，照样阻的住。
