欧姆定律

王尚老师微信

2014.11.03 01:54

欧姆定律内容简述

在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比,这就是欧姆定律。

欧姆定律公式

欧姆定律的基本公式是I=U/R；

欧姆定律公式使用注意：

（1）式子中的三个量U 、I、 R 必须对应着同一个研究对象，不能张冠李戴。

（2）大量实验表明，欧姆定律适用于纯电阻电路（金属、电解液等）。

补充：非纯电阻电路指的是有其他能量输出的电路，比如电路中如果有电动机，就会产生机械能，这个时候对电动机分析，欧姆定律就不成立。

欧姆定律的来由

德国物理学家欧姆最早用实验研究了电流跟电压、电阻的关系，最后得出用他的名字命名的定律。

由欧姆定律I=U/R的推导式R=U/I或U=IR不能说导体的电阻与其两端的电压成正比，与通过其的电流成反比，因为导体的电阻是它本身的一种属性，取决于导体的长度、横截面积、材料和温度、湿度（初二阶段不涉及湿度），即使它两端没有电压，没有电流通过，它的阻值也是一个定值。（这个定值在一般情况下，可以看做是不变的，但是对于光敏电阻和热敏电阻来说，电阻值是不定的。对于有些导体来讲，在很低的温度时存在超导的现象，这些都会影响电阻的阻值。）

闭合电路欧姆定律

在接触闭合电路欧姆定律之前，同学们应该对初中物理中出现的欧姆定律做一个回忆。初中所学的欧姆定律公式是，U=IR；在我们高中称之为局部欧姆定律。我们在上一节电动势中探究了电源的“电压”，提到了电源的内电阻；初中电路中一直都认为电源是没有内阻的，也就是说路端电压=电源电压。当电源有内电阻时，也就有了内电压，那么这个时候电路各个部分的电压是什么关系呢？我们下面就来探究这一规律，闭合电路欧姆定律。

闭合电路欧姆定律内容

闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。公式为E=I(R+r)=U外+U内，I表示电路中电流，E表示电动势，R表示外总电阻，r表示电池内阻。

闭合电路欧姆定律表达式

闭合电路欧姆定律有多个表达式，用得比较多的是：

（1）E=I (R+r)；

（2）E=U外+U内；

（3）U外=E－Ir；

功率分配关系

P=P出+P内，即EI=UI+I^2*r。

闭合电路上功率分配关系，反映了闭合电路中能量的转化和守恒，即电源提供的电能，一部分消耗在内阻上，其余部分输出给外电路，并在外电路上转化为其它形式的能，能量守恒的表达式为：EIt=UIt+I^2rt（普遍适用）　EIt=I^2Rt+I^2rt（只适用于外电路为纯电阻的电路）。

电源效率

电源的效率如何来理解呢，可以借助初中物理讲到的有用功的效率的计算方法，即外电路的功率除整个电源的功率。

（只适用于外电路为纯电阻的电路）由EIt=I^2Rt+I^2rt可知，外电阻R越大，电源的效率越高。输出功率最大时，R=r，此时电源的效率η=50%。当R>r时，外电阻R越大，电源的输出功率越低。

输出功率与电阻关系图像类似山峰轮廓，但不对称。有兴趣的同学可以在课下抽样出一些坐标点来试试。

当两个外电路符合R1×R2=r^2时，两个电路输出功率相等。η=U/E=R/R+r(斜体字只适用于外电路为纯电阻的电路）

几个概念

①内电路：电源内部的电路叫做闭合电路的内电路。

②内阻：内电路的电阻叫做电源的内阻。

③内电压：当电路中有电流通过时，内电路两端的电压叫内电压，用U内表示。

④外电路：电源外部的电路叫闭合电路的外电路。

⑤外电压：外电路两端的电压叫外电压，也叫路端电压，用U外表示。

⑥电动势：电动势表示在不同的电源中非静电力做功的本领，常用符号E（有时也可用ε）表示。