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全电路欧姆定律及焦耳定律介绍

 更新时间:2023-02-09 点击量:1073

全电路欧姆定律及焦耳定律介绍

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

全电路欧姆定律应用如图所示。

图全电路欧姆定律应用说明图

图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。电源输出电压(也即电阻r两端的电压)u=ir=1×10v=10v,内阻ro两端的电压u=iro=1×2v=2v。如果将开关s断开,电路中的电流i=0a,那么内阻ro上消耗的电压u=0v,电源输出电压u与电源电动势相等,即u=e=12v。

根据全电路欧姆定律不难看出以下几点。①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0v,电源两端电压与电动势相等。

②当电源与负载构成闭合电路后,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。

③在电源内阻不变的情况下,如果外阻越小,电路中的电流越大,内阻消耗的电压也越大,电源输出电压也会降低。

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,这是因为旧电池内阻变大的缘故;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。

焦耳定律

电流流过导体时导体会发热,这种现象称为电流的热效应。电热锅、电饭煲和电热水器等都是利用电流的热效应来工作的。

英国物理学家焦耳通过实验发现:电流流过导体,导体发出的热量与导体流过的电流、导体的电阻和通电的时间有关。这个关系用公式表示就是


式中,q表示热量,单位是焦耳(j);t表示时间,单位是秒(s)。

焦耳定律说明:电流流过导体产生的热量,与电流的平方及导体的电阻成正比,与通电时间也成正比。由于这个定律除了由焦耳发现外,科学家楞次也通过实验独立发现,故该定律又称焦耳-楞次定律。

举例:某台电动机额定电压是220v,线圈的电阻为0.4ω,当电动机接220v的电压时,流过的电流是3a,求电动机的功率和线圈每秒发出的热量。


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