欧姆定律是德国物理学家欧姆通过大量实验总结出的电流与电压、电阻3者之间的关系,是研究和分析任何电路的最基本定律之一。
1.部分电路的欧姆定律
部分电路是指一端不含电源的电路,如图1-3-4所示的电路。欧姆定律就是反映电阻元件两端的电压与通过该元件的电流和电阻3者之间关系的定律,其数学表达式为
图1-3-4 部分电路欧姆定律的电路
式中 I——电流,A;
U——电压,V;
R——电阻,Ω。
由上式可知,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比,而与电阻成反比。
对于任一段电阻电路,只要知道电路中的电压、电流和电阻这3个量中的任意2个量就可由欧姆定律求得第三个量。
由于这个欧姆定律适合于“某一部分电路”,所以此欧姆定律有时也称为“部分电路的欧姆定律”。
【例1-3-1】有一只量程为250 V的直流电压表,它的内阻为50 kΩ,用它测量电压时,允许通过的最大电流是多少?(www.daowen.com)
解:根据题意,可画出电路示意图,如图1-3-5所示。由于电压表内阻为一定值,所测量的电压越高,通过的电流就越大。因此,被测电压是250 V时,流过电压表的电流应为最大值,即
2.全电路的欧姆定律
含有电源的闭合电路称为全电路,它由内电路和外电路两部分组成,其中内电路是指电源内部的电路,它包括电源电动势和电源内部的电阻(即内电阻)两部分,电流由电源的负极流向正极;外电路是指电源以外的电路,如图1-3-6所示。全电路欧姆定律的内容是:闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路的总电阻成反比,数学表达式为
图1-3-5 例1-3-1图
图1-3-6 全电路欧姆定律的电路
也可整理成
E=IR+Ir=U外+U内
式中 U内——电源内阻上的电压降;
U外——外电路的电压降,也是电源两端的输出电压,称为电源的端电压。
上式说明,电源的电动势在数值上等于闭合电路中内外电路电压降的和。
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