全電路歐姆定律及焦耳定律介紹

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(chēng)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(dòng)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(shuō)明圖

圖中點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)框內為電源，ro表示電源的內阻，e表示電源的電動(dòng)勢。當開(kāi)關(guān)s閉合后，電路中有電流i流過(guò)，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(kāi)關(guān)s斷開(kāi)，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(dòng)勢相等，即u=e=12v。

根據全電路歐姆定律不難看出以下幾點(diǎn)。①在電源未接負載時(shí)，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(dòng)勢相等。

②當電源與負載構成閉合電路后，由于有電流流過(guò)內阻，內阻會(huì )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(huì )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(dòng)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(huì )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(shí)，電源會(huì )發(fā)熱甚至燒壞，這是因為短路時(shí)流過(guò)電源內阻的電流很大，內阻消耗的電壓與電源電動(dòng)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(huì )發(fā)熱。

焦耳定律

電流流過(guò)導體時(shí)導體會(huì )發(fā)熱，這種現象稱(chēng)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(lái)工作的。

英國物理學(xué)家焦耳通過(guò)實(shí)驗發(fā)現：電流流過(guò)導體，導體發(fā)出的熱量與導體流過(guò)的電流、導體的電阻和通電的時(shí)間有關(guān)。這個(gè)關(guān)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(shí)間，單位是秒（s）。

焦耳定律說(shuō)明：電流流過(guò)導體產(chǎn)生的熱量，與電流的平方及導體的電阻成正比，與通電時(shí)間也成正比。由于這個(gè)定律除了由焦耳發(fā)現外，科學(xué)家楞次也通過(guò)實(shí)驗獨立發(fā)現，故該定律又稱(chēng)焦耳-楞次定律。

舉例：某臺電動(dòng)機額定電壓是220v，線(xiàn)圈的電阻為0.4ω，當電動(dòng)機接220v的電壓時(shí)，流過(guò)的電流是3a，求電動(dòng)機的功率和線(xiàn)圈每秒發(fā)出的熱量。