1.5.1 部分电路欧姆定律
皮皮:部分电路欧姆定律是什么?
王老师:不包含电源的一段电路称为部分电路,如图1.55所示。
图1.55 部分电路
1827年德国物理学家欧姆通过实验总结:在部分电路中,电流与加在电路两端的电压成正比,与电阻成反比,这个结论叫做部分电路欧姆定律。在电压、电流的参考方向一致时,其公式为
阳阳:部分电路欧姆定律为什么强调“电压、电流的参考方向一致时”?
王老师:当I、U间为非关联参考方向时,欧姆定律应写成I=-,或U=-IR,式中“-”切不可漏掉。
部分电路欧姆定律揭示了电路中电流、电压、电阻三者之间的关系,是电路的基本定律之一。其中,各参数名称及符号如表1.7所示。
表1.7 部分电路欧姆定律各参数名称及符号
皮皮:怎样记忆欧姆定律呢?
王老师:欧姆定律的辅助记忆法是,需要计算哪个量就用手遮住哪个量,如图1.56所示。
图1.56 欧姆定律辅助记忆法
王老师总结:
部分欧姆定律:电流
皮皮:由I=可推出R=。因此可得出结论:导体的电阻与加在它两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比。这个结论对吗?
阳阳:好像不对吧?但我又回答不出为什么。
王老师:导体的电阻只与其材料性质(ρ)、长度(L)、横截面积(S)有关,而与其上所加电压、电流无关,即使电压为零,它的电阻依然存在,因为电阻阻值是由它本身的性质所决定的。
皮皮:电压、电流的关系还能有什么方法直观地表示呢?
王老师:如果分别以电压、电流作为横坐标和纵坐标,可画出电阻的电压与电流之间的关系曲线,称为伏安特性曲线。若电阻的伏安特性曲线是直线,则该电阻称为线性电阻,如图1.57(a)所示;反之,称为非线性电阻,如图1.57(b)所示。
图1.57 电阻的伏安特性曲线
线性电阻的阻值是个常数。电子电路中会遇到多种非线性元件(如二极管、三极管、晶体管等)。本书除特别指出外,所述电阻均指线性电阻。
由线性电阻组成的电路叫做线性电路,含有非线性电阻的电路叫做非线性电路。欧姆定律只适用于线性电路。