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什么是歐姆定律?

時間:2020-02-24 22:02來源:海獵人

 

歐姆定律

你可能已經猜想到,在電壓、電流和電阻之間存在基本關系,這就是著名的歐姆定律 。定律如下:

說明: E=IR
 

E 為電壓(伏特),I 為電流(安培),R 為電阻(歐姆)。

這個簡單的公式是電子學的基礎,事實上它是你制作電子器件所需的唯一公式。在圖1-4中,電路中只有兩個元件:電池和燈泡。燈泡組成了電路的負載 ,它對電流有阻礙作用。白熾燈的電阻隨溫度而改變,但是此例中我們假設燈點亮時,它的電阻為2 Ω。

電池電壓為1.5 V,此例中我們假設它在額定輸出電壓下能在一小時內提供的最大電流為2000 mA(毫安)。這就是電池的額定容量,對于典型的AA堿性電池,額定容量通常約為2000 mAh(毫安時)。毫是千分之一,因此2000 mA相當于2 A電流。

利用歐姆定律,我們可以解得燈泡從電池獲得的電流 I 大小為:

說明: I=E~/~R
 

即:

說明: I=1.5/2=0.75~{\rm A}
 

此處 I 的值也可以寫作750 mA。如果想知道電池能供電多長時間,你可以用容量除以電路中的電流:

2/0.75≈2.67 小時

1.5 功率

在圖1-4所示的簡單電路中,電子在燈絲中流動,把燈絲加熱到使其明亮的溫度(1600℃~2800℃)。燈絲變熱是因為它有電阻,這樣電流通過它就不如通過導線容易。

功率 是在單位時間內做功的速率,以瓦特(W)計量。一瓦特定義為每秒消耗或產生1焦耳(J)的能量。在電路中,一瓦特也可定義為1 A電流在1 V電勢差下流過電阻。當電荷通過阻抗元件,從高電壓向低電壓(電勢差)移動時,電勢中的能量轉化為其他形式的能量,例如熱能或機械能。

我們可以通過將電壓乘以電流來計算直流電路中的功率(P ):

說明: P=EI
 

在手電筒電路的簡單例子中,用于驅動電流流過燈絲的功率以熱量的形式表現出來,在燈絲達到足夠高的溫度以后又以光的形式表現出來。如果想知道燈泡消耗了多少功率,只需用通過燈泡的電流乘以電壓:

說明: P=1.5\times0.75=1.125{\rm W}
 

將得到的功率值與標稱功率為100 W的普通白熾燈泡進行比較。老式的100 W燈泡在110 V交流電(美國標準家用電壓)下的電流為:

說明: I=PE=100/110=0.9~{\rm A}
 

真奇怪!大燈泡的電流只比連接電池的小燈泡的電流多一點!這是怎么回事呢?

差別就在于施加給燈泡的電壓和燈泡的內部電阻。計算出了100 W燈泡通過的電流,你就很容易算出它的內阻應該是多少。你還能看出為何不關燈(或使用老式燈泡)會很浪費。電流積少成多,每瓦功率也都要費錢。

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