在同一電路中,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比,這就是歐姆定律.
歐姆是一個(gè)天才的研究者.
歐姆第一階段的實(shí)驗是探討電流產(chǎn)生的電磁力的衰減與導線(xiàn)長(cháng)度的關(guān)系,其結果于1825年5月在他的第一篇科學(xué)論文中發(fā)表,在這個(gè)實(shí)驗中,他碰到了測量電流強度的困難。在德國科學(xué)家施威格發(fā)明的檢流計啟發(fā)下,他把斯特關(guān)于電流磁效應的發(fā)現和庫化扭秤方法巧妙地結合起來(lái),設計了一個(gè)電流扭力秤,用它測量電流強度。歐姆從初步的實(shí)驗中發(fā)出,電流的電磁力與導體的長(cháng)度有關(guān)。其關(guān)系式與今天的歐姆定律表示式之間看不出有什么直接聯(lián)系。歐姆在當時(shí)也沒(méi)有把電勢差(或電動(dòng)勢)、電流強度和電阻三個(gè)量聯(lián)系起來(lái)。
在歐姆之前,雖然還沒(méi)有電阻的概念,但是已經(jīng)有人對金屬的電導率(傳導率)進(jìn)行研究。1825年7月,歐姆也用上述初步實(shí)驗中所用的裝置,研究了金屬的相對電導率。他把各種金屬制成直徑相同的導線(xiàn)進(jìn)行測量,確定了金、銀、鋅、黃銅、鐵等金屬的相對電導率。雖然這個(gè)實(shí)驗較為粗糙,而且不不少錯誤,但歐姆想到,在整條導線(xiàn)中電流不變的事實(shí)表明電流強度可以作為電路的一個(gè)重要基本量,他決定在下一次實(shí)驗中把它當作一個(gè)主要觀(guān)測量來(lái)研究。
在以前的實(shí)驗中,歐姆使用的電池組是伏打電堆,這種電堆的電動(dòng)勢不穩定,使他大為頭痛。后來(lái)經(jīng)人建議,改用鉍銅溫差電偶作電源,從而保證了電源電動(dòng)勢的穩定。
1826年,歐姆用上面圖中的實(shí)驗裝置導出了他的定律。在木質(zhì)座架上裝有電流扭力秤,DD'是扭力秤的玻璃罩,CC'是刻度盤(pán),S是觀(guān)察用的放在鏡,m和m'為水銀杯,abb'a'為鉍框架,鉍、銅框架的一條腿相互接觸,這樣就組成了溫差電偶。A、B是兩個(gè)用來(lái)產(chǎn)生溫差的錫容器。實(shí)驗時(shí)把待研究的導體插在m和m'兩個(gè)盛水銀的杯子中,m和m'成了溫差電池的兩個(gè)極。
歐姆準備了截面相同但長(cháng)度不同的導體,依次將各個(gè)導體接入電路進(jìn)行實(shí)驗,觀(guān)測扭力拖拉磁針偏轉角的大小,然后改變條件反復操作,根據實(shí)驗數據歸納成下關(guān)系:
x=q/(b+l)式中x表示流過(guò)導線(xiàn)的電流的大小,它與電流強度成正比,A和B為電路的兩個(gè)參數,L表示實(shí)驗導線(xiàn)的長(cháng)度。
1826年4月歐姆發(fā)表論文,把歐姆定律改寫(xiě)為:x=ksa/ls為導線(xiàn)的橫截面積,K表示電導率,A為導線(xiàn)兩端的電勢差,L為導線(xiàn)的長(cháng)度,X表示通過(guò)L的電流強度。如果用電阻l'=l/ks代入上式,就得到x=a/l'這就是歐姆定律的定量表達式,即電路中的電流強度和電勢差成正而與電阻成反比。為了紀念歐姆對電磁學(xué)的貢獻,物理學(xué)界將電阻的單位命名為歐姆,以符號Ω表示。1歐姆定義為電位差為1伏特時(shí)恰好通過(guò)以安培電流的電阻。
歐姆定律公式:I=U/R
其中:I、U、R——三個(gè)量是屬于同一部分電路中同一時(shí)刻的電流強度、電壓和電阻。
由歐姆定律所推公式:
1.串聯(lián)分壓公式:R1與R2串聯(lián),則U1:U2=R1:R2
2.并聯(lián)分流公式:R1與R2并聯(lián),則I1:I2=R2:R1
3.串聯(lián)電路總電阻:R1與R2串聯(lián),則R=R1+R2
4.并聯(lián)電路總電阻:R1與R2并聯(lián),則R=1/(1/R1+1/R2)
電壓:大家都知道,水在管中所以能流動(dòng),是因為有著(zhù)高水位和低水位之間的差別而產(chǎn)生的一種壓力,水才能從高處流向低處。城市中使用的自來(lái)水,所以能夠一打開(kāi)水門(mén),就能從管中流出來(lái),也是因為自來(lái)水的貯水塔比地面高,或者是由于用水泵推動(dòng)水產(chǎn)生壓力差的緣故。電也是如此,電流所以能夠在導線(xiàn)中流動(dòng),也是因為在電流中有著(zhù)高電位和低電位之間的差別。這種差別叫電位差,也叫電壓。換句話(huà)說(shuō)。在電路中,任意兩點(diǎn)之間的電位差稱(chēng)為這兩點(diǎn)的電壓。電壓用符號"U"表示。電壓的高低,一般是用單位伏特表示,簡(jiǎn)稱(chēng)伏,用符號"V"表示。高電壓可以用千伏(kV)表示,低電壓可以用毫伏(mV)表示。它們之間的換算關(guān)系是:1千伏 (kV)=1000伏(V)1伏(V)=1000毫伏(mV)電阻:水在管中流動(dòng)時(shí),并不是暢通無(wú)阻的,而是受著(zhù)一定的阻力,阻止水的流通,這種阻力叫做水阻。同樣道理,電線(xiàn)內通過(guò)電流時(shí),電子在導線(xiàn)內運動(dòng)也受著(zhù)一定的阻力,這種阻力叫做電阻。電阻用符號"R"表示,表示電阻大小的單位是歐姆,簡(jiǎn)稱(chēng)歐,用符號"Ω"表示。測量大電阻值可用千歐(KΩ)或兆歐(MΩ)。它們之間的換算關(guān)系是:1千歐(KΩ)= 1000歐(Ω)1兆歐(MΩ)= 1,000,000歐(Ω)
電壓和電阻成正比:I=U/R
電壓,也稱(chēng)作電勢差或電位差,是衡量單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。此概念與水位高低所造成的“水壓”相似。需要指出的是,“電壓”一詞一般只用于電路當中,“電勢差”和“電位差”則普遍應用于一切電現象當中。
電壓在國際單位制中的主單位是伏特(V),簡(jiǎn)稱(chēng)伏,用符號V表示。[1]1伏特等于對 電壓表
每1庫侖的電荷做了1焦耳的功,即1 V = 1 J/C。強電壓常用千伏(KV)為單位,弱小電壓的單位可以用毫伏(mV)微伏(μv)。
在物理學(xué)中,用電阻(Resistance)來(lái)表示導體對電流阻礙作用的大小。導體的電阻越大,表示導體對電流的阻礙作用越大。不同的導體,電阻一般不同,電阻是導體本身的一種性質(zhì)。電阻元件是對電流呈現阻礙作用的耗能元件。
導體的電阻通常用字母R緝供光佳叱簧癸偽含鐮表示,電阻的單位是歐姆(ohm),簡(jiǎn)稱(chēng)歐,符號是Ω(希臘字母,音譯成拼音讀作 ōu mī ga ),1Ω=1V/A。比較大的單位有千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)(兆=百萬(wàn),即100萬(wàn))。
電阻與電壓的關(guān)系:歐母定律。
一個(gè)定值電阻的阻值是不可以改變的。這個(gè)電阻元件本身的特性,只與電阻元件本身有關(guān)。
電阻能夠承擔電壓,但不能產(chǎn)生電壓。電壓是由電源產(chǎn)生的。電源,電阻元件與導線(xiàn)組成的閉合電路,就會(huì )產(chǎn)生電流。當電流通過(guò)電阻元件時(shí),電阻元件才有了電壓。也可以說(shuō),是因為電流流經(jīng)電阻,電阻才有電壓,所以一個(gè)定值電阻的電壓,是由電流決定的。
一, 電路 電流的形成:電荷的定向移動(dòng)形成電流.(任何電荷的定向移動(dòng)都會(huì )形成電流). 電流的方向:從電源正極流向負極. 電源:能提供持續電流(或電壓)的裝置. 電源是把其他形式的能轉化為電能.如干電池是把化學(xué)能轉化為電能.發(fā)電機則由機械能轉化為電能. 有持續電流的條件:必須有電源和電路閉合. 導體:容易導電的物體叫導體.如:金屬,人體,大地,鹽水溶液等. 絕緣體:不容易導電的物體叫絕緣體.如:玻璃,陶瓷,塑料,油,純水等. 電路組成:由電源,導線(xiàn),開(kāi)關(guān)和用電器組成. 電路有三種狀態(tài)1)通路:接通的電路叫通路;(2)開(kāi)路:斷開(kāi)的電路叫開(kāi)路;(3)短路:直接把導線(xiàn)接在電源兩極上的電路叫短路. 電路圖:用符號表示電路連接的圖叫電路圖. 串聯(lián):把元件逐個(gè)順序連接起來(lái),叫串聯(lián).(任意處斷開(kāi),電流都會(huì )消失) 并聯(lián):把元件并列地連接起來(lái),叫并聯(lián).(各個(gè)支路是互不影響的) 二, 電流 國際單位:安培(A);常用:毫安(mA),微安( A),1安培=103毫安=106微安. 測量電流的儀表是:電流表,它的使用規則是: ①電流表要串聯(lián)在電路中; ②電流要從"+"接線(xiàn)柱入,從"-"接線(xiàn)柱出; ③被測電流不要超過(guò)電流表的量程; ④絕對不允許不經(jīng)過(guò)用電器而把電流表連到電源的兩極上. 實(shí)驗室中常用的電流表有兩個(gè)量程:①0~0.6安,每小格表示的電流值是0.02安; ②0~3安,每小格表示的電流值是0.1安. 三, 電壓 電壓(U):電壓是使電路中形成電流的原因,電源是提供電壓的裝置. 國際單位:伏特(V);常用:千伏(KV),毫伏(mV).1千伏=103伏=106毫伏. 測量電壓的儀表是:電壓表,使用規則: ①電壓表要并聯(lián)在電路中; ②電流要從"+"接線(xiàn)柱入,從"-"接線(xiàn)柱出; ③被測電壓不要超過(guò)電壓表的量程; 實(shí)驗室常用電壓表有兩個(gè)量程:①0~3伏,每小格表示的電壓值是0.1伏; ②0~15伏,每小格表示的電壓值是0.5伏. 熟記的電壓值:①1節干電池的電壓1.5伏;②1節鉛蓄電池電壓是2伏;③家庭照明電壓為220伏;④安全電壓是:不高于36伏;⑤工業(yè)電壓380伏. 四, 電阻 電阻(R):表示導體對電流的阻礙作用 .(導體如果對電流的阻礙作用越大,那么電阻就越大,而通過(guò)導體的電流就越小). 國際單位:歐姆(Ω);常用:兆歐(MΩ),千歐(KΩ);1兆歐=103千歐; 1千歐=103歐. 決定電阻大小的因素:材料,長(cháng)度,橫截面積和溫度(R與它的U和I無(wú)關(guān)). 滑動(dòng)變阻器: 原理:改變電阻線(xiàn)在電路中的長(cháng)度來(lái)改變電阻的. 作用:通過(guò)改變接入電路中的電阻來(lái)改變電路中的電流和電壓. 銘牌:如一個(gè)滑動(dòng)變阻器標有"50Ω2A"表示的意義是:最大阻值是50Ω,允許通過(guò)的最大電流是2A. 正確使用:a,應串聯(lián)在電路中使用;b,接線(xiàn)要"一上一下";c,通電前應把阻值調至最大的地方. 五, 歐姆定律 歐姆定律:導體中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比. 公式: 式中單位:I→安(A);U→伏(V);R→歐(Ω). 公式的理解: ①公式中的I,U和R必須是在同一段電路中; ②I,U和R中已知任意的兩個(gè)量就可求另一個(gè)量; ③計算時(shí)單位要統一. 歐姆定律的應用: ①同一電阻的阻值不變,與電流和電壓無(wú)關(guān),其電流隨電壓增大而增大.(R=U/I) ②當電壓不變時(shí),電阻越大,則通過(guò)的電流就越小.(I=U/R) ③當電流一定時(shí),電阻越大,則電阻兩端的電壓就越大.(U=IR) 電阻的串聯(lián)有以下幾個(gè)特點(diǎn)指R1,R2串聯(lián),串得越多,電阻越大) ①電流:I=I1=I2(串聯(lián)電路中各處的電流相等) ②電壓:U=U1+U2(總電壓等于各處電壓之和) ③ 電阻:R=R1+R2(總電阻等于各電阻之和)如果n個(gè)等值電阻串聯(lián),則有R總=nR ④ 分壓作用:=;計算U1,U2,可用:; ⑤ 比例關(guān)系:電流:I1:I2=1:1 (Q是熱量) 電阻的并聯(lián)有以下幾個(gè)特點(diǎn)指R1,R2并聯(lián),并得越多,電阻越小) ①電流:I=I1+I2(干路電流等于各支路電流之和) ②電壓:U=U1=U2(干路電壓等于各支路電壓) ③電阻總電阻的倒數等于各電阻的倒數和)如果n個(gè)等值電阻并聯(lián),則有R總=R ④分流作用:;計算I1,I2可用:; ⑤比例關(guān)系:電壓:U1:U2=1:1 ,(Q是熱量)。
驅使電流流動(dòng)的勢力叫電壓,字母是U。
電壓大小的基本單位是伏特簡(jiǎn)稱(chēng)伏,字母是V。阻礙電流流動(dòng)的阻力叫電阻,字母是R。
電阻大小的基本單位是歐姆簡(jiǎn)稱(chēng)歐,字母是Ω。方向不變的電壓叫直流電壓,例如電池的電壓。
方向不斷變化的電壓叫交流電壓,例如照明電源電壓。一般認為,低于36V的電壓是安全電壓。
不會(huì )讓人發(fā)生觸電事故。高達幾千伏的電壓,可使空氣發(fā)生電離產(chǎn)生電火花。
電壓越高,電流越大,電阻越小電流越大,所以不允許用導線(xiàn)直接短路電源。三者關(guān)系是電流=電壓/電阻,這就是歐姆定律的表達式。
對供電系統來(lái)說(shuō),沒(méi)電阻最好,但電子電路中卻是非用不可。
電流強度]
1 電流強度:1秒內通過(guò)導體橫截面的電量。簡(jiǎn)稱(chēng)電流。
電流計算公式:I=Q/t Q為電量單位庫,t
為時(shí)間單位秒。
2 1安培的規定:如果在1秒內通過(guò)導體橫截面的電量為1庫導體中的電流就
是1安培。
*
安培是法國的科學(xué)家。
3 1安培=1000毫安(mA) 1毫安=1000微安(μA)
4 測量電流的儀表是電流表。符號 A
5 使用電流表的注意事項: 1 電流表要串聯(lián)在電路中
2 電流要從"+"接線(xiàn)柱入,"-"接線(xiàn)柱出。
3
被測電流不能超出電流表的量程。
4 絕對不允許不經(jīng)過(guò)用電器而把電流表直接連在電源兩極上。
6 串并聯(lián)電路的電流特征:串聯(lián)電路中電流處處相等。
并聯(lián)電路中干路中的電流等于各支路中電流的和
[電壓]
1 電壓的作用:電壓使電路中形成電流。 電源是提供電壓的裝置
2 電壓的單位:伏特,簡(jiǎn)稱(chēng)伏. 另外還有千伏、毫伏、微伏
1伏特=1000毫伏 1毫伏=1000 微伏
3 測量電壓的儀表是:電壓表
4 電壓表的使用注意事項:1 電壓表要并聯(lián)在電路中
2 電流要從"+"接線(xiàn)柱入,"-"接線(xiàn)柱出。
3
被測電壓不能超出電壓表的量程。
5 串并聯(lián)電路的電壓特征:串聯(lián)電路的總電壓等于各用電器的電壓和
并聯(lián)電路的電壓等于各支路中的電壓并且等于電源電壓。
[電阻]
1 電阻:導體對電流的阻礙作用的大小。 (不同的物體電阻一般不同)
2 電阻的單位:歐姆(Ω) 千歐、兆歐 1兆歐=1000000歐姆
3 1歐姆的規定:如果導體兩端的電壓是1伏,通過(guò)的電流是1安則這段導體
的電阻就是1歐姆。
4 決定電阻的因素:導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì),它的大小決定于導
體的材料、長(cháng)度、橫截面積和溫度。
大多數電阻溫度升高,電阻增大。
5 滑動(dòng)變阻器的作用:改變電路中的電流強度。
工作原理:改變電阻線(xiàn)的長(cháng)度從而改變電阻,達到改變電流
使用時(shí)的注意事項:不能使電流強度超出它允許的最大電流
種類(lèi):滑動(dòng)變阻器和旋盤(pán)式電阻箱。
電阻線(xiàn)的材料:用電阻率較大的合金絲制成
6 半導體:導電能力介于導體和絕緣體之間的物體。 常見(jiàn)的有硅鍺砷化鎵
7 三種半導體元件的特點(diǎn): 壓敏元件:受壓力后電阻發(fā)生較大變化
熱敏電阻:受熱后電阻隨溫度的升高而迅速減小的電阻。
光敏電阻:在光照下電阻大大減小的電阻。
8 超導現象:一些金屬或合金當溫度降低到某一溫度時(shí),電阻變?yōu)榱愕默F象
9 超導體:具有超導現象的物體叫超導體。
10 超導轉變溫度(超導臨界溫度):物質(zhì)電阻變?yōu)榱銜r(shí)的溫度。 Tc
[歐姆定律]
1 19世紀的德國物理學(xué)家歐姆得出了歐姆定律:
導體中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。
I=U/R
2 伏安法:利用電壓表和電流表測定電阻的方法叫伏安法。
3 串聯(lián)電阻:串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和。
4 并聯(lián)電阻:并聯(lián)電路的總電阻的倒數等于各并聯(lián)電阻的倒數之和。
5 電路中串聯(lián)的電器越多,電流越小每個(gè)電器的電壓越小 串聯(lián)分壓限流
并聯(lián)的電器越多,總電流越大,各電器的電壓不變。
1、電壓是形成電流的原因(電壓是使自由電荷發(fā)生定向移動(dòng)的原因),電源是提供電壓的裝置;
2、形成電流的條件:一是要有電流;二是電路是通路(或閉合回路);
3、電壓的單位:在國際單位是伏特(V),簡(jiǎn)稱(chēng)伏,常用單位還有千伏(kV);毫伏(mV);微伏(μV);
1kV=103V; 1V=103mV=106μV;
4、常見(jiàn)電壓:一節干電池的電壓是1.5V;一節蓄電池的電壓是2V;對人的安全電壓是不高于36V;家庭照明電壓是220V;
5、電壓表的連接
(1)電壓表要并聯(lián)在被測電路兩端;
(2)電流必須從電壓表的正極流入,負極流出(電壓表的正極線(xiàn)柱靠近電池的正極;負極線(xiàn)柱靠近電池的負極);
(3)被測電壓不能超過(guò)電壓表的量程(0~3V;0~15V),各量程的分度值依次是0.1V,0.5V;電壓表的讀數等于指針偏轉的格數乘以分度值;
注意:使用電壓表前要先看清電壓表的量程,和指針是否指在零刻度;讀數時(shí),要看清量程,認清各量程的分度值。串聯(lián)電池組的電壓等于各節電池電壓之和,并聯(lián)電池組的電壓與各節電池的電壓相等;電磁的正極的聚集正電荷,負極聚集負電荷。
6、串、并聯(lián)電路的電壓規律:串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電壓之和;并聯(lián)電路各支路的電壓相等,等于總電壓(電源電壓)。
7、R
電阻:表示導體對電流的阻礙作用大小的物理量,電阻越大對電流的阻礙越大;電阻用R表示;其單位是歐姆(Ω);
8、決定電阻大小的因素:決定電阻大小的因素:
(1)材料和橫截面積相同,導體越長(cháng)電阻越大。
(2)材料和長(cháng)度相同,橫截面積越小電阻越大。
(3)長(cháng)度和橫截面積相同,電阻率(即材料)越大電阻越大。
9. 溫度影響導體電阻的大小:
(1)大多數導體,電阻隨溫度升高而增大。
(2)少數導體(如碳),電阻隨溫度升高而減小。
(3)某些合金(如錳銅)的電阻,隨溫度的變化較小。
10.電阻率:某種材料制成的長(cháng)1m,橫截面積1m㎡的導線(xiàn)在20℃時(shí)的電阻值,叫這種材料的電阻率。
(4)測量:伏安法(電壓表和電流表)。
(5)等效電阻: a.串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導體電阻之和。即R總=R1+R2+…+Rn 若各電阻均為r,則R=nrb.并聯(lián)電路總電阻的倒數等于各并聯(lián)電阻的倒數之和。若各并聯(lián)導體的電阻均為r,則1/R=n/R即得:R=r/n
11.半導體:導電能力介于導體和絕緣體之間的物體。 常見(jiàn)的有硅、鍺、砷化鎵。
12.三種半導體元件的特點(diǎn):
(1)壓敏元件:受壓力后電阻發(fā)生較大變化 .
(2)熱敏電阻:受熱后電阻隨溫度的升高而迅速減小的電阻。
(3)光敏電阻:在光照下電阻大大減小的電阻。
13.超導現象:
一些金屬或合金當溫度降低到某一溫度時(shí),電阻變?yōu)榱愕默F象
超導體:具有超導現象的物體叫超導體。
超導轉變溫度(超導臨界溫度):物質(zhì)電阻變?yōu)榱銜r(shí)的溫度。
14.變阻器
阻值可以改變的電阻器;常見(jiàn)的變阻器是滑動(dòng)變阻器和電阻箱;
滑動(dòng)變阻器的原理:通常靠改變電阻線(xiàn)在電路中的長(cháng)度來(lái)改變電阻;特點(diǎn):不能準確表示接入電路的電阻值,但可連續改變連入的電阻。
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