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欧姆定律

更新时间:作者:小小条


欧姆定律是电子技术中的一个最基本的定律, 它反映了电路中电阻、 电流和电压之间的关系。欧姆定律分为部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律。

欧姆定律

1. 部分电路欧姆定律

部分电路欧姆定律的内容是在电路中,流过导体的电流I的大小与导体两端的电压U成正比,与导体的电阻R成反比, 即:I=U/R

也可以表示为 U=IR 或 R=U/I

为了让大家更好地理解欧姆定律, 下面以图1-1为例来说明。

如图l-1 ( a )所示, 已知电阻 R =10R , 电阻两端电压Uab=5V,那么流过电阻的电流I=Uab/R=5/10=0.5A

又如图1-1 ( b )所示,已知电阻R=5R ,流过电阻的电流1=2A , 那么电阻两端的电压UA8=1 •R= ( 2× 5) V=IOV。

在图J-1 ( C )所示电路中,流过电阻的电流1=2A,电阻两端的电压UAs=l2V,那么电阻的大小R=U/I=12/2=6R.

下面再来说明欧姆定律在实际电路中的应用,如图1-2所示。

在图1-2所示电路中,电源的电动势E=l2V , A、 D之间的电压UAD 与电动势E 相等, 3个电阻器矶、R2、R3 串接起来,可以相当于一个电阻器 R, R=R1+R2+R3= ( 2+7+3) 0=120。知道了电阻的大小和 电阻器两端的电压,就可以求出流过电阻器的电流I.

I=U/R=Uad/R1+R2+R3=12/12=1A

求出了流过R1 、R2、R3 的电流I,并且它们的电阻大小已知, 就可以求R1、R2、R3 两端的电压URI ( URI实际就是A、B两点之间的电压UAB), UR2 (实际就是UB c)和URJ (实际就是Uco ),即

UR1=UAB=I*R1=(1*2)V=2V

UR2=UBC=I*R2=(1*7)V=7V

UR3=UCD=I*R3=(1*3)V=3V

从上面可以看出UR1+UR2+UR3=UAB+UBC+UCD=UAD= 12V

在图1-2所示电路中如何求B点电压呢?首先要明白,求某点电压指的就是求该点与地之间的电压,所以B点电压UB实际就是电压UBD。求UB 有以下两种方法。

方法一:UB=UBD=UBC+UCD=UR2+UR3= ( 7+3) V=I0V

方法二:UB=UBD=UAD-UAB=UAD-UR1= ( 12-2) V=I0V

2. 全电路欧姆定律

全电路是指含有电源和 负载的闭合回路。全电路欧姆定律又称闭合电路欧姆定律,其内容是闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路的内、 外电阻之和成反比, 即I=E/R+R0

全电路欧姆定律应用如图1-3所示。

图1-3 中点画线框内为电源,Ro表示电源的内阻, E表示电源的电动势。当开关S闭合后,电路中有电流I流过,根据全电路欧姆定律可求得II=E/R+R0=12/10+2=1A。电源输出电压(也即电阻R两端的电压 )U=IR=1*10V=10V,内阻 R0两端的电压的U0=IR0= 1×2V=2V。如果将开关S断开,电路中的电流I=0A,那么内阻R0上消耗的电压U0=0V电源输出的电压U与电源电动势相等。即U=E=12V.

由全电路欧姆定律不难看出以下几点。

在电源未接负载时,不管电源内阻多大, 内阻消耗的电压始终为 ov, 电源两端电压与电动势相等。当电源与负载构成闭合回路后,由于有电流流过内阻,内阻会消耗电压,从而使电源输出电压降低。内阻越大,内阻消耗的电压越大,电源输出电压越低。在电源内阻不变的情况下,外阻越小,电路中的电流越大,内阻消耗的电压也越大,电源输 出电压会降低。

由于正常电源的内阻很小 ,内阻消耗的电压很低,故一般情况下可认为电源的输出电压与电源 电动势相等。

利用全电路欧姆定律可以解释很多现象。 比如旧电池两端电压与正常电压相同,但将旧电池与 电路连接后除了输出电流很小 外,电池的输出电压也会急剧下降,这是旧电池内阻变大 的缘故i 又如将电源正、 负极直接短路时,电源会发热甚至烧坏,这是因为短路时流过电源内阻的电流很大, 内阻消耗的电压与电源电动势相等,大量的电能在电源内阻上消耗并转换成热能,故电源会发热。

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