會員中心
會員注冊一、歐姆定律 電阻
穩(wěn)恒電場和靜電場一樣，滿足環(huán)路定律∮E·dl=0 ，從而可以引進(jìn)電位差（電壓）的概念。加在導(dǎo)體兩端電壓不同，通過該導(dǎo)體的電流強(qiáng)度也不同。
歐姆定律：實(shí)驗(yàn)證明，通過一段導(dǎo)體的電流強(qiáng)度與導(dǎo)體兩端的電壓成正比 ，即：
U=IR
式中的比例系數(shù)由導(dǎo)體的性質(zhì)決定，叫做該導(dǎo)體的電阻，單位：歐姆（Ω）。
以電壓U為橫坐標(biāo)，電流強(qiáng)度I為縱坐標(biāo)畫出的曲線叫做該元件伏安特性曲線。
適用范圍：1、線性元件。2、不含源
二、電阻率
實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料、幾何形狀及溫度有關(guān)，對一定材料制成的橫截面均勻的導(dǎo)體，它的電阻為：
ρ由導(dǎo)體的材料決定，稱為導(dǎo)體的電阻率，描寫導(dǎo)體本身的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明，對于一般導(dǎo)體其隨溫度的變化可近似表示為：
式中ρ和ρ0分別是攝氏溫度為t和0時的電阻率，α稱為溫度系數(shù)，取決于材料的種類。
電阻的計(jì)算：
當(dāng)導(dǎo)體的截面S或電阻率ρ不均勻時，則其電阻計(jì)算式為：
式中dl為沿電流方向的長度元，計(jì)算時要注意電流是沿什麼方向流過導(dǎo)體的，S為垂直于電流方向的面積。
超導(dǎo)現(xiàn)象簡介。
三、歐姆定律微分形式
經(jīng)典金屬電子論：金屬導(dǎo)電的宏觀規(guī)律是由它的微觀結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)制所決定的。下面我們從經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度對金屬導(dǎo)電的二個規(guī)律作一個粗糙的解釋。導(dǎo)體內(nèi)無電場時，大量自由電子無規(guī)則熱運(yùn)動的統(tǒng)計(jì)結(jié)果是不形成宏觀電流是；導(dǎo)體中加了電場以后，自由電子的總速度是由熱運(yùn)動速度和定向運(yùn)動速度兩部分速度組成。
自由電子平均定向運(yùn)動速度（漂移速度）,不是對某一單個電子而言的，而是對大量電子求統(tǒng)計(jì)平均得到的物理量。例如，自由電子在穩(wěn)恒電場作用下運(yùn)動，與晶體點(diǎn)陣碰撞后，定向運(yùn)動速度
。電子在兩次碰撞之間的定向運(yùn)動部分就是一個初速為零的勻加速直線運(yùn)動（
）。
下面分三步找關(guān)系：
1、
設(shè)兩次碰撞之間的平均路程（平均自由程）為
，由于熱運(yùn)動平均速度
遠(yuǎn)大于定向平均速度
，故近似有：
2、設(shè)穩(wěn)恒電流I沿軸線方向均勻流過圓柱形均勻?qū)w,所有自由電子以同一平均定向速度u運(yùn)動,單位體積中自由電子數(shù)為n，則該柱體內(nèi)共有nusΔt個自由電子，在時間Δt內(nèi)全部通過橫截面s。
∴ 
3、由上面得到：
令
則：
此式反映了電流密度j與引起這一電流密度的外因（E）及內(nèi)因（σ）之間的關(guān)系，與歐姆定律I=GU（歐姆定律的積分形式）類似，稱為歐姆定律的微分形式，兩種形式是等價(jià)的，彼此可以互推。
簡單說明：
它的物理意義是：電荷的定向運(yùn)動是電場作用的結(jié)果，導(dǎo)體中某點(diǎn)的電流密度j與該點(diǎn)的電場強(qiáng)度E成正比。這一規(guī)律雖然是用經(jīng)典理論在特殊情況下推導(dǎo)出來的，但是理論和實(shí)驗(yàn)都證明，它對非穩(wěn)恒情況的導(dǎo)體也成立。
四、焦?fàn)柖伞芰渴睾愣傻捏w現(xiàn)
英國物理學(xué)家焦耳通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出如下規(guī)律：電流通過導(dǎo)體時放出的熱量Q與電流強(qiáng)度I的平方，導(dǎo)體的電阻R及通電的時間t成正比，當(dāng)各個物理量均采用國際單位制時，Q=I2Rt，Q的單位為焦耳。
電流通過導(dǎo)體時放出焦耳熱的現(xiàn)象可從微觀上作定性分析與闡釋。自由電子與原子實(shí)通過碰撞交換能量，有電場時，把定向運(yùn)動的動能傳遞給原子實(shí)，加劇了原子實(shí)的熱振動，這在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)體的溫度升高，亦即金屬導(dǎo)體放出熱量。由此可見，焦耳熱實(shí)際上是電場力的功轉(zhuǎn)化而成的。
可以證明電場力的功正好等于導(dǎo)體在相同時間內(nèi)所放出的焦耳熱.
設(shè)導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度為I，則時間t內(nèi)通過導(dǎo)體任一橫截面的電荷量為q=It，或者說有這麼多電量從導(dǎo)體的一端移至另一端，故電功為A=qU=IUt,對純電阻電路U=IR,∴A=I2Rt，A=Q這正是能量守恒定律所要求的結(jié)果。
假若電路是由導(dǎo)線和直流電動機(jī)組成的，電場力所做的功一小部分轉(zhuǎn)化為熱能，由導(dǎo)線釋放，大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，由電動機(jī)對外做機(jī)械功。此時從能量守恒定律就不能得出A=Q，但Q=I2Rt(實(shí)驗(yàn)總結(jié))與A=IUt(理論計(jì)算結(jié)果)仍然成立。對于純電阻電路，兩者等價(jià)；對于非純電阻電路，兩者不等價(jià)（不能得出A=Q ）。
電功率：單位時間內(nèi)電場力所做的功稱為電功率，用P表示。
注意：P=UI與P=I2R或
，是有區(qū)別的。UI是一段電路所消耗的全部電功率，而I2R或只是由于電阻發(fā)熱而消耗的電功率。當(dāng)電路中只有電阻元件時，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化成熱，這兩種功率是一樣的。但是，當(dāng)電路中除了電阻外還有電動機(jī)、電解槽等其它轉(zhuǎn)化能量的裝置時，這兩種功率并不相等，必須分別計(jì)算。
返回頂部
刷新頁面
下到頁底