（高中物理）§23电学基本定律.doc

§2.3、电学根本定律2．3．1、焦耳定律电流在一段只有电阻元件的电路上所做的功等于电流通过这段电路时的所产生的热量Q。焦耳通过实验得到结论：如果通过一段只有电阻元件的电路的电流为I这段电路的电阻为R通电时间为t那么这就是焦耳定律我们还可推出这段电路中电流的发热功率为。电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程。一般来讲人们用电的目的往往不是为了发热。如使用电动机是为了将电能转化为机械能使用电解槽是为了将电能转化为化学能等等。发热只是副效应因此一般说来电热只是电功的一局部热功率是电功的一局部。2．3．2、欧姆定律①局部电路欧姆定律：导体中的电流强度I跟它两端所加的电压U成正比跟它的电阻R成反比即上式适用于金属导电和电解液导电的情况。对非线线元件〔如灯丝、二极管〕和气体导电等情况不适用。②一段含源电路欧姆定律：电路中任意两点间的电势差等于连接这两点的支路上各电路元件上电势降落的代数和其中电势降落的正、负符号规定如下：a.当从电路中的一点到另一点的走向确定后如果支路上的电流流向和走向一致该支路电阻元件上的电势降取正号反之取负号。图2-3-1b.支路上电源电动势的方向和走向一致时电源的电势降为电源电动势的负值〔电源内阻视为支路电阻〕。反之取正值。如下列图2-3-1对某电路的一局部由一段含源电路欧姆定律可求得：③闭合电路欧姆定律和电源输出功率〈1〉闭合电路欧姆定律图2-3-2图2-3-3闭合电路欧姆定律公式：路端电压对于确定电源、一定那么图线和图线如图2-3-2和2-3-3所示。其中为电源短路电流。〈2〉电源输出功率电源的功率电源输出功率当时电源输出功率为最大图2-3-4此时电源效率%电源输出功率P随外电阻R变化如下列图2-3-4假设电源外电阻分别为、时输出功率相等那么必有例2、如下列图2-3-5电路设电源电压不变问：〔1〕在什么范围内变化时上消耗的电功率随的增大而增大？〔2〕在什么范围内变化时上消耗的电功率随增大而减小？〔3〕为何值时上消耗的电功率为最大？图2-3-5解：先求出随变化的表达式。令：那么：〔1〕当＞时即＞〔2〕当＜时即＞＜0〔3〕当=时即=最大2．3．3、基尔霍夫定律①对电路中任何一个节点流出的电流之和等于流入的电流之和。或可表达为：汇于节点的各支路电流强度的代数和为零。假设规定流入电流为正那么从节点流出的电流强度加负号。对于有n个节点的完整回路可列出n个方程实际上只有个方程是独立的。②沿回路环绕一周电势降落的代数和为零即对于给定的回路绕行方向理想电源从正极到负极电势降落为正反之为负；对电阻及内阻假设沿电流方向那么电势降落为正反之为负。假设复杂电路包括m个独立回路那么有m个独立回路方程。例3、如下列图2-3-6电路中求各支路的电流。图2-3-6分析：题中电路共有2个节点故可列出一个节点方程。而支路3个只有二个独立的回路因而能列出两个回路方程。三个方程恰好满足求解条件。解：规定正方向如下列图那么有两个独立回路有联解方程得：＜0说明实际电流方向与图中所假定电流方向相反。