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全電路歐姆定律及焦耳定律介紹

來源:金湖虹潤儀表有限公司   2023年02月09日 10:19  

全電路歐姆定律及焦耳定律介紹

全電路是指含有電源和負載的閉合回路。全電路歐姆定律又稱閉合電路歐姆定律,其內容是:閉合電路中的電流與電源的電動勢成正比,與電路的內、外電阻之和成反比,即

全電路歐姆定律應用如圖所示。

圖全電路歐姆定律應用說明圖

圖中點畫線框內為電源,ro表示電源的內阻,e表示電源的電動勢。當開關s閉合后,電路中有電流i流過,根據

全電路歐姆定律可求得。電源輸出電壓(也即電阻r兩端的電壓)u=ir=1×10v=10v,內阻ro兩端的電壓u=iro=1×2v=2v。如果將開關s斷開,電路中的電流i=0a,那么內阻ro上消耗的電壓u=0v,電源輸出電壓u與電源電動勢相等,即u=e=12v。

根據全電路歐姆定律不難看出以下幾點。①在電源未接負載時,不管電源內阻多大,內阻消耗的電壓始終為0v,電源兩端電壓與電動勢相等。

②當電源與負載構成閉合電路后,由于有電流流過內阻,內阻會消耗電壓,從而使電源輸出電壓降低。內阻越大,內阻消耗的電壓越大,電源輸出電壓越低。

③在電源內阻不變的情況下,如果外阻越小,電路中的電流越大,內阻消耗的電壓也越大,電源輸出電壓也會降低。

由于正常電源的內阻很小,內阻消耗的電壓很低,故一般情況下可認為電源的輸出電壓與電源電動勢相等。

利用全電路歐姆定律可以解釋很多現象。比如,舊電池兩端電壓與正常電壓相同,但將舊電池與電路連接后除了輸出電流很小外,電池的輸出電壓也會急劇下降,這是因為舊電池內阻變大的緣故;又如,將電源正、負極直接短路時,電源會發熱甚至燒壞,這是因為短路時流過電源內阻的電流很大,內阻消耗的電壓與電源電動勢相等,大量的電能在電源內阻上消耗并轉換成熱能,故電源會發熱。

焦耳定律

電流流過導體時導體會發熱,這種現象稱為電流的熱效應。電熱鍋、電飯煲和電熱水器等都是利用電流的熱效應來工作的。

英國物理學家焦耳通過實驗發現:電流流過導體,導體發出的熱量與導體流過的電流、導體的電阻和通電的時間有關。這個關系用公式表示就是


式中,q表示熱量,單位是焦耳(j);t表示時間,單位是秒(s)。

焦耳定律說明:電流流過導體產生的熱量,與電流的平方及導體的電阻成正比,與通電時間也成正比。由于這個定律除了由焦耳發現外,科學家楞次也通過實驗獨立發現,故該定律又稱焦耳-楞次定律。

舉例:某臺電動機額定電壓是220v,線圈的電阻為0.4ω,當電動機接220v的電壓時,流過的電流是3a,求電動機的功率和線圈每秒發出的熱量。


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