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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(fù)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(nèi)容是：閉合電路中的電流與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與電路的內(nèi)、外電阻之和成反比，即

全電路歐姆定律應(yīng)用如圖所示。

圖全電路歐姆定律應(yīng)用說明圖

圖中點(diǎn)畫線框內(nèi)為電源，ro表示電源的內(nèi)阻，e表示電源的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)開關(guān)s閉合后，電路中有電流i流過，根據(jù)

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(nèi)阻ro兩端的電壓u=iro=1×2v=2v。如果將開關(guān)s斷開，電路中的電流i=0a,那么內(nèi)阻ro上消耗的電壓u=0v,電源輸出電壓u與電源電動(dòng)勢(shì)相等，即u=e=12v。

根據(jù)全電路歐姆定律不難看出以下幾點(diǎn)。①在電源未接負(fù)載時(shí)，不管電源內(nèi)阻多大，內(nèi)阻消耗的電壓始終為0v,電源兩端電壓與電動(dòng)勢(shì)相等。

②當(dāng)電源與負(fù)載構(gòu)成閉合電路后，由于有電流流過內(nèi)阻，內(nèi)阻會(huì)消耗電壓，從而使電源輸出電壓降低。內(nèi)阻越大，內(nèi)阻消耗的電壓越大，電源輸出電壓越低。

③在電源內(nèi)阻不變的情況下，如果外阻越小，電路中的電流越大，內(nèi)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(nèi)阻很小，內(nèi)阻消耗的電壓很低，故一般情況下可認(rèn)為電源的輸出電壓與電源電動(dòng)勢(shì)相等。

利用全電路歐姆定律可以解釋很多現(xiàn)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?yàn)榕f電池內(nèi)阻變大的緣故；又如，將電源正、負(fù)極直接短路時(shí)，電源會(huì)發(fā)熱甚至燒壞，這是因?yàn)槎搪窌r(shí)流過電源內(nèi)阻的電流很大，內(nèi)阻消耗的電壓與電源電動(dòng)勢(shì)相等，大量的電能在電源內(nèi)阻上消耗并轉(zhuǎn)換成熱能，故電源會(huì)發(fā)熱。

焦耳定律

電流流過導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。電熱鍋、電飯煲和電熱水器等都是利用電流的熱效應(yīng)來工作的。

英國(guó)物理學(xué)家焦耳通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：電流流過導(dǎo)體，導(dǎo)體發(fā)出的熱量與導(dǎo)體流過的電流、導(dǎo)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）。

焦耳定律說明：電流流過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，與電流的平方及導(dǎo)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(xiàn)外，科學(xué)家楞次也通過實(shí)驗(yàn)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，故該定律又稱焦耳-楞次定律。

舉例：某臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電壓是220v，線圈的電阻為0.4ω，當(dāng)電動(dòng)機(jī)接220v的電壓時(shí)，流過的電流是3a，求電動(dòng)機(jī)的功率和線圈每秒發(fā)出的熱量。