全電路歐姆定律的內(nèi)涵及其實(shí)際應(yīng)用

朱海寧

摘要：在物理電路的學(xué)習(xí)過(guò)程中，全電路歐姆定律這一個(gè)章節(jié)顯得非常重要，而且學(xué)習(xí)好這部分內(nèi)容也有利于我們今后深造學(xué)習(xí)電工學(xué)專(zhuān)業(yè)相關(guān)的內(nèi)容。在這個(gè)章節(jié)中，關(guān)于電動(dòng)勢(shì)和電流的變化規(guī)律是一個(gè)重難點(diǎn)。當(dāng)然，如果我們可以借助教材和網(wǎng)絡(luò)上的多種學(xué)習(xí)資源，這樣就可以做到將正確的學(xué)習(xí)方法應(yīng)用到電路學(xué)習(xí)中去，那么我們就能夠?qū)ψ约旱木C合素質(zhì)進(jìn)行提高。

關(guān)鍵詞：全電路歐姆定律：內(nèi)涵：實(shí)際應(yīng)用

前言

在十九世紀(jì)，德國(guó)物理學(xué)家喬治·西蒙·歐姆曾經(jīng)發(fā)表了關(guān)于電流產(chǎn)生的電磁力的衰減與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的關(guān)系的文章。并且，他進(jìn)行了進(jìn)一步研究，對(duì)于文章中公式的錯(cuò)誤進(jìn)行了糾正，最終得到了舉世聞名的歐姆定律。歐姆定律的發(fā)現(xiàn)，對(duì)于我們?nèi)粘Ｉ钍褂秒娖魇欠浅Ｓ袔椭摹１热?，在漆黑的夜晚，如果房間里點(diǎn)1個(gè)燈和同時(shí)點(diǎn)2個(gè)同樣功率的燈進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)前者往往比后者的光要更亮一些，之所以出現(xiàn)這種情況，這就是全電路歐姆定律產(chǎn)生的效果。不僅如此，我們?cè)谑褂糜袃晒?jié)干電池的手電筒的時(shí)候，如果我們?cè)谑褂眠^(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其中一節(jié)干電池電量不足，如果只更換其中一節(jié)電池，那么就會(huì)使電池的消耗速度更快。通過(guò)全電路歐姆定律對(duì)其分析，我們不難得到正確的答案。

1.全電路歐姆定律的內(nèi)涵

根據(jù)下圖1所示的 全電路歐姆定律演示電路圖，我們假定電路中的電流大小是I，電源的內(nèi)阻為Ri，端電壓大小是U，內(nèi)電壓大小是U′，電源的電動(dòng)勢(shì)大小為E，那么我們不難得到

通過(guò)以上分析，不難得到電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟整個(gè)電路的電阻成反比的結(jié)論，這個(gè)結(jié)論就是全電路歐姆定律的主要內(nèi)容。雖然這個(gè)結(jié)論是比較簡(jiǎn)單的，但是對(duì)其應(yīng)用是非常廣泛的，下文將從其實(shí)際應(yīng)用的幾個(gè)例子進(jìn)行具體的分析。

2全電路歐姆定律的實(shí)際應(yīng)用

應(yīng)用案例一：上文提到，比如，在漆黑的夜晚，如果房間里點(diǎn)1個(gè)燈和同時(shí)點(diǎn)2個(gè)同樣功率的燈進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)前者往往比后者的光要更亮一些。那么，我們從數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)的角度去分析這個(gè)問(wèn)題。比如假設(shè)兩個(gè)燈的連接方式是并聯(lián)的方式，如果點(diǎn)2個(gè)燈，那么整個(gè)電路的電阻就會(huì)增加，根據(jù)全電路歐姆定律，在考慮電源電阻的前提下，我們可以得到最終電路中的電流會(huì)減小，根據(jù)公式U=E—Ir，我們不難發(fā)現(xiàn)為什么點(diǎn)一個(gè)燈為什么比點(diǎn)兩個(gè)燈要亮一些了，這是因?yàn)閱为?dú)點(diǎn)1個(gè)燈的電流要大一些，其兩端的電壓也要大一些的緣故。

應(yīng)用案例二

在如圖2所示的手電筒的工作電路中，我們假設(shè)新電池、舊電池的電壓分別為1.3V和1.2V，電阻分別為0.2歐姆和3歐姆，當(dāng)電源對(duì)電路提供電能的時(shí)候，電動(dòng)勢(shì)會(huì)有所降低，內(nèi)阻會(huì)增大很多?？梢杂?jì)算得到電筒中的電流為（E1+E2）/（R1+r1+r2），電源總功率=輸出總功率+電源內(nèi)耗總功率，由此對(duì)新舊電池的功率進(jìn)行計(jì)算，可得到舊電池消耗的功率比新電池的大，所以舊電池耗能增加，這樣的話(huà)，是得不償失的。

應(yīng)用案例三

生活中處處都有物理，只是我們?nèi)狈σ浑p發(fā)現(xiàn)物理的眼睛。其實(shí)，我們?cè)诓耸袌?chǎng)或超市買(mǎi)菜，商家使用的電子秤就使用到了全電路歐姆定律。比如在市場(chǎng)上，使用頻次較多的一種電子秤的電路圖如圖3所示。在這個(gè)電路圖中，當(dāng)秤盤(pán)中的物體的重量增加的時(shí)候，滑動(dòng)變阻器的滑片會(huì)下滑，從而導(dǎo)致接入電路中的滑動(dòng)變阻器的電阻減小，從而使串聯(lián)電路中的電流表的讀數(shù)增大。

在圖4所示的電路中，身高表約等于是一個(gè)電流表。細(xì)心的人不難發(fā)現(xiàn)，這個(gè)電路中還有一個(gè)固定阻值的電阻R0，當(dāng)被測(cè)人的身高越高，那么滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)的幅度就會(huì)增加，從而導(dǎo)致接入電路中的滑動(dòng)變阻器的阻值減少，最終使身高表的讀數(shù)增加。這也是全歐姆定律的一個(gè)簡(jiǎn)單應(yīng)用。

應(yīng)用案例五———酒精測(cè)試儀

在交警對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛酒后駕駛進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，事實(shí)上，交警使用的酒精測(cè)試儀其實(shí)就是一個(gè)應(yīng)用了全電路歐姆定律而制作成的電子儀器。在這個(gè)電子儀器中，傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的增大而減小。也就是說(shuō)，如果某個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛司機(jī)喝酒越多（酒精濃度越大），那么通過(guò)酒精測(cè)試儀測(cè)得讀數(shù)就越大。

3.小結(jié)

通過(guò)對(duì)上文對(duì)全電路歐姆定律的內(nèi)涵進(jìn)行分析以及對(duì)該定律在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行舉例，不難發(fā)現(xiàn)，全電路歐姆定律在電學(xué)中的作用是巨大的。正是因?yàn)榱诉@條定律，電學(xué)才在接下來(lái)的時(shí)間內(nèi)獲得了飛速的發(fā)展。全電路歐姆定律跟我們的日常生活是息息相關(guān)的，我們需要合理地利用好它，為我們學(xué)習(xí)電學(xué)相關(guān)的知識(shí)打好基礎(chǔ)。

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