張兆安
摘要:電路的歐姆定律作為物理學(xué)中電學(xué)部分的主要定律,為電學(xué)知識(shí)框架的科學(xué)構(gòu)成起到了基石性作用。本文全面闡述了電爐歐姆定律在生產(chǎn)實(shí)踐中的作用,有助于提升國(guó)家生產(chǎn)力發(fā)展水平,促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高效快速有序發(fā)展。
關(guān)鍵詞:歐姆定律;電路工作形式;生產(chǎn)實(shí)踐運(yùn)用
電路的歐姆定律作為物理學(xué)中電學(xué)部分的主要定律,為電學(xué)知識(shí)框架的科學(xué)構(gòu)成起到了基石性作用。同時(shí),在電學(xué)領(lǐng)域,歐姆定律又是最基本、最常用和最實(shí)用的運(yùn)算定律,它準(zhǔn)確、系統(tǒng)、全面闡述了電流通過(guò)電路時(shí)的電流、電壓和電阻三者之間的關(guān)系,它是助推電學(xué)知識(shí)體系由低端向高端領(lǐng)域發(fā)展的一把鑰匙。只有對(duì)電路歐姆定律的內(nèi)涵和實(shí)質(zhì),進(jìn)行深入研究,精準(zhǔn)把握,融會(huì)貫通,才能有助于我們不斷加深對(duì)電路歐姆定律的正確理解和學(xué)以致用,將歐姆定律的原理運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中來(lái),有效提升生產(chǎn)力發(fā)展水平,促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高效快速有序發(fā)展。
一、電路歐姆定律的基本表達(dá)形式
1、部分電路歐姆定律
部分電路歐姆定律的中文表述為:電路中通過(guò)電阻的電流,與電阻兩端所加的電壓成正比,與電阻成反比。
部分電路歐姆定律的計(jì)算公式為:I=U*R或U=IR,式中,電壓U的單位為伏特(V),電流I的單位為安培(A),電阻的單位為歐姆(Q)。
2、全電路歐姆定律
(1)相關(guān)名詞術(shù)語(yǔ)
電路圖如右圖(1)所示:
內(nèi)電路:電源本身的電流電路,由電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻R。組成。
內(nèi)電阻:內(nèi)電路的電阻,通常用R。表示。
外電路:電源以外的電路。
全電路:內(nèi)電路和外電路的總稱。
全電路歐姆定律的中文表述:在整個(gè)閉合電路中,電流與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,與電路中的內(nèi)電阻和外電阻之和成反比。
全電路歐姆定律的計(jì)算公式為:I=E*R。+E或E=IR。+IR
式中:U=IR是外電路上的電壓降(也叫端電壓);U。=IR。是內(nèi)電路上的電壓降,所以全電路歐姆定律又可表示為:E=U+U。即:電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電路電壓降之和。
二、電路的幾種工作形式
1、電路處于通路狀態(tài)
電路圖如右圖(2)所示:
電路正常接通,電路中有電流正常通過(guò),電路中的負(fù)載正常工作,電路的這種運(yùn)行狀態(tài)稱為電路的通路狀態(tài),這是一種正常的工作狀態(tài)。在我們的日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中,電路通路狀態(tài)是保證負(fù)載正常工作的一種狀態(tài),也稱為工作狀態(tài)。例如:手電筒接通開(kāi)關(guān)后,燈泡發(fā)光,可以為我們?cè)诤诎登闆r下提供照明;房間或走廊里用的各種照明燈具,當(dāng)開(kāi)關(guān)接通后,燈具就會(huì)發(fā)光,為我們提供照明,等等。
2、電路處于斷路狀態(tài)
電路圖如右圖(3)所示:
電路被斷開(kāi),電路不能構(gòu)成閉合回路,電路中沒(méi)有電流通過(guò),電路停止供電,電路中的負(fù)載處于停止工作狀態(tài)。例如:當(dāng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)關(guān)閉后,電路處于斷路狀態(tài),電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),處于休息即待工作狀態(tài);各種照明電路,當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),各種燈具熄滅,電路處于斷路狀態(tài),等等。
3、電路處于短路狀態(tài)
電路圖如右圖(4)所示:
電路中電源正極與負(fù)極直接連接,在外電路,電流不經(jīng)過(guò)負(fù)載,直接從電源正極流向電源負(fù)極,在內(nèi)電路,電流從負(fù)極流向正極。這是一種極端狀態(tài),是被禁止發(fā)生的狀態(tài),因?yàn)樵跀嗦窢顟B(tài)下,電路中會(huì)形成強(qiáng)大的電流,其電流值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電源本身所允許通過(guò)的最大電流值,極易燒壞電源。這種情況下,不僅容易燒毀電源,還會(huì)造成人身和其他方面的財(cái)產(chǎn)安全。
三、歐姆定律在生產(chǎn)實(shí)踐中的具體運(yùn)用
1、在電路中串聯(lián)電阻,可以起到分壓作用。
電路圖如右圖(5)所示:
在電路的實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)用中,如果接在電路中的負(fù)載額定電壓小于電路中的實(shí)際電壓,可以在電路中與負(fù)載串聯(lián)一定阻值的電阻或用電器,根據(jù)串聯(lián)電阻的分壓原理,即U=U1+U2+U3+……+Un,這樣,就能讓跟負(fù)載串聯(lián)的電阻分擔(dān)一部分電壓,使實(shí)際加在負(fù)載兩端的電壓滿足負(fù)載本身額定電壓要求,保證負(fù)載能正常工作,不至于使負(fù)載兩端電壓超過(guò)和遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)負(fù)載額定電壓,造成因過(guò)載而被燒毀,造成財(cái)產(chǎn)和人身安全。
2、在電路中并聯(lián)電阻,可以起到分流作用。
電路圖如右圖(6)所示:
在電路的實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)用中,如果接在電路中的負(fù)載額定電流小于電路中的實(shí)際電流,可以在電路中與負(fù)載并聯(lián)一定阻值的電阻或用電器,根據(jù)并聯(lián)電阻的分流原理,即:I=I1+I2+I3+……+In,這樣.就能讓跟負(fù)載并聯(lián)的電阻或用電器分擔(dān)一部分電流,使實(shí)際通過(guò)負(fù)載的電流滿足本身額定電流的要求,從而保證負(fù)載能正常工作,對(duì)負(fù)載進(jìn)行有效保護(hù),避免因流過(guò)負(fù)載的電流過(guò)大,而導(dǎo)致負(fù)載被燒毀,繼而造成財(cái)產(chǎn)和人身安全。
3、在實(shí)際應(yīng)用中,根據(jù)歐姆定律的基本特性,即電路中的電流跟電壓成正比,跟電阻成反比,要想增大電路中的電流,當(dāng)電阻一定的情況下,增大電阻兩端的電壓,就能實(shí)現(xiàn)增大電路中電流的目的;當(dāng)電壓一定情況下,減小電阻阻值,也能實(shí)現(xiàn)增大電路中的電流的目的。根據(jù)以上特點(diǎn),在電路設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)用中,要充分考慮電流、電壓、電阻三者之間的內(nèi)在關(guān)系,合理運(yùn)用歐姆定律,做出符合實(shí)際的設(shè)計(jì)和選擇,促進(jìn)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)的有效順利安全開(kāi)展。
在現(xiàn)代科技發(fā)展日新月異和信息技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天,電路歐姆定律依然是我們必須嚴(yán)格遵循的不可或缺的極其重要的基本運(yùn)行規(guī)律,我們要在前人搭建的電學(xué)知識(shí)平臺(tái)基礎(chǔ)上,加大對(duì)歐姆定律的分析、研究和探討,進(jìn)一步拓寬知識(shí)領(lǐng)域,賦予其更加深厚和廣泛的內(nèi)涵,充分發(fā)揮其在生產(chǎn)建設(shè)和科學(xué)研究中的巨大作用,推動(dòng)電學(xué)知識(shí)向更高層次、更寬領(lǐng)域和更實(shí)用方向邁進(jìn)。endprint