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浙江省绍兴县越崎中学 (312050) 宋永剑
欧姆定律只适用于纯电阻电路吗?
不少中学教师为了学生能适应高考的需要,在讲到欧姆定律时,往往会加上一个使用条件“欧姆定律只适用于纯电阻电路”。贵刊第3期“焦耳定律的教学中必须讲清的几个问题”一文中也曾特别声明“课本与教参书中都未明确指出欧姆定律中导体的具体含义。事实上,欧姆定律只适用于纯电阻电路而不适用如含电动机等的非纯电阻导体电路。即欧姆定律对非纯电阻电路不成立”。笔者认为该说法缺乏一定的科学性。
欧姆定律中电学基本定律之一,描述稳恒电流电路中的电流、电压与电阻相互间的依存关系,一般可表示为两种形式:
①部分电路欧姆定律:通过一段导体的电流强度I与导体两端的电压U成正比,即: I=U/R,式中R为比例常数,即为导体的电阻。
②闭合电路欧姆定律:通过闭合电路的电流等于电路中电源电动势除以电路中的总电阻(外电路电阻R及电源内电阻r之和)I=ε/R+r。
欧姆定律亦可推广到交流电路。交流电路的欧姆定律形式不变,只是交流电路中的电压、电流应用复数表示,交流电路的负载亦用复数阻抗表示,即有:Z=U/I。看来欧姆定律有几种不同形式,不同形式适用于不同电路但绝非“只适用于纯电阻电路”。
下面我们来看两个问题:
【例1】,,电机不转,,,电动机正常工作,工作电流是1A。
我们不难发现不转时I=U/R。转时I≠U/R,为什么会这样呢?事实上不转时电动机内部电路为稳恒电流电路。转时为交流电路。所以转时,欧姆定律的表达应用I=U/Z。
【例2】如图8个电动势为ε,内阻r的完全相同的电源依次相连。求:伏特表的读数(导线电阻不计。伏特表电阻无穷大)。
如我们盲目利用U=IR,答案就可能是U=ε或U=7ε。事实上,伏特表所测电路为含源电路,所以U≠IR。此时应用闭合电路欧姆定律U=ε-IR。那么U=ε-(8ε/8r)×r=0(求一个电源的外电压)或U=7ε-(8ε/8r)× 7r(求7个电源的外电压)。
综上所说,如一定要给(I=U/R)加上使用条件,那么应有两点(1)稳恒电流电路 (2)不含电动势电路。