23電學(xué)基本定律

1、§2.3、電學(xué)基本定律231、 焦耳定律電流在一段只有電阻元件的電路上所做的功等于電流通過(guò)這段電路時(shí)的所產(chǎn)生的熱量Q。焦耳通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論：如果通過(guò)一段只有電阻元件的電路的電流為I，這段電路的電阻為R，通電時(shí)間為t，則這就是焦耳定律，我們還可推出這段電路中電流的發(fā)熱功率為。電流做功的過(guò)程，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程。一般來(lái)講，人們用電的目的往往不是為了發(fā)熱。如使用電動(dòng)機(jī)是為了將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使用電解槽是為了將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能等等。發(fā)熱只是副效應(yīng)，因此，一般說(shuō)來(lái)電熱只是電功的一部分，熱功率是電功的一部分。232、歐姆定律部分電路歐姆定律：導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度I跟它兩端所加的電壓U

2、成正比，跟它的電阻R成反比，即上式適用于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電的情況。對(duì)非線線元件（如燈絲、二極管）和氣體導(dǎo)電等情況不適用。一段含源電路歐姆定律：電路中任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于連接這兩點(diǎn)的支路上各電路元件上電勢(shì)降落的代數(shù)和，其中電勢(shì)降落的正、負(fù)符號(hào)規(guī)定如下：a.當(dāng)從電路中的一點(diǎn)到另一點(diǎn)的走向確定后，如果支路上的電流流向和走向一致，該支路電阻元件上的電勢(shì)降取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。圖2-3-1b.支路上電源電動(dòng)勢(shì)的方向和走向一致時(shí)，電源的電勢(shì)降為電源電動(dòng)勢(shì)的負(fù)值（電源內(nèi)阻視為支路電阻）。反之，取正值。如圖2-3-1所示，對(duì)某電路的一部分，由一段含源電路歐姆定律可求得：閉合電路歐姆定律和電源輸出功率1閉合電

3、路歐姆定律圖2-3-2 圖2-3-3 閉合電路歐姆定律公式：路端電壓對(duì)于確定電源、一定，則圖線和 圖線如圖2-3-2和2-3-3所示。其中，為電源短路電流。2電源輸出功率電源的功率 電源輸出功率 當(dāng)時(shí)電源輸出功率為最大圖2-3-4此時(shí)電源效率 %電源輸出功率P隨外電阻R變化如圖2-3-4所示，若電源外電阻分別為、時(shí)，輸出功率相等，則必有例2、如圖2-3-5所示電路，設(shè)電源電壓不變，問(wèn)：（1）在什么范圍內(nèi)變化時(shí)，上消耗的電功率隨的增大而增大？（2）在什么范圍內(nèi)變化時(shí)，上消耗的電功率隨增大而減??？（3）為何值時(shí)，上消耗的電功率為最大？圖2-3-5解： 先求出隨變化的表達(dá)式。 令： 則： （1）當(dāng)時(shí)

4、，即 （2）當(dāng)時(shí)，即0，（3）當(dāng)=時(shí)，即=，最大233、基爾霍夫定律對(duì)電路中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)，流出的電流之和等于流入的電流之和?；蚩杀磉_(dá)為：匯于節(jié)點(diǎn)的各支路電流強(qiáng)度的代數(shù)和為零。若規(guī)定流入電流為正，則從節(jié)點(diǎn)流出的電流強(qiáng)度加負(fù)號(hào)。對(duì)于有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的完整回路，可列出n個(gè)方程，實(shí)際上只有個(gè)方程是獨(dú)立的。沿回路環(huán)繞一周，電勢(shì)降落的代數(shù)和為零，即對(duì)于給定的回路繞行方向，理想電源，從正極到負(fù)極，電勢(shì)降落為正，反之為負(fù)；對(duì)電阻及內(nèi)阻，若沿電流方向則電勢(shì)降落為正，反之為負(fù)。若復(fù)雜電路包括m個(gè)獨(dú)立回路，則有m個(gè)獨(dú)立回路方程。例3、如圖2-3-6所示電路中，已知求各支路的電流。圖2-3-6分析： 題中電路共有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，故可列出一個(gè)節(jié)點(diǎn)方程。而支路3個(gè)，只有二個(gè)獨(dú)立的回路，因而能列出兩個(gè)回路方程。三