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§2—1全电路欧姆定律
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欧姆定律的内容是:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,其公式为
实际上,以上定律中所涉及的这段电路并不包括电源。这种只含有负载而不包含电源的一段电路称为部分电路。这一定律应称为部分电路欧姆定律。
一、部分电路欧姆定律
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电压和电流方向相同电压和电流方向相反
部分电路参考方向的选取
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如果以电压为横坐标,电流为纵坐标,可画出电阻的U/I关系曲线,称为伏安特性曲线。伏安特性曲线是直线的电阻元件,称为线性电阻,其电阻值可认为是不变的常数。不是直线的,则称为非线性电阻。
线性电阻的伏安特性曲线非线性电阻的伏安特性曲线
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与部分电路相对应,含有电源的闭合电路称为全电路。电源内部的电路称为内电路,如发电机的线圈、电池内的溶液等。电源内部的电阻称为内电阻,简称内阻。电源外部的电路称为外电路,外电路中的电阻称为外电阻。
二、全电路欧姆定律
简单的全电路
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全电路欧姆定律的内容是:闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路的总电阻(内电阻与外电阻之和)成反比,公式为
由上式可得
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式中U内为内电路的电压降,U外为外电路的电压降,也是电源两端的电压。这样,全电路欧姆定律又可表述为:在一个闭合回路中,电源电动势等于外电路电压降与内电路电压降之和。
在一个闭合回路中,电源电动势发出的功率,等于负载电阻消耗的功率和电源内阻消耗的功率之和。这种关系称为电路中的功率平衡。
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由全电路欧姆定律可知,电源端电压U与电源电动势E的关系为
当电源电动势E和内阻r一定时,电源端电压U将随负载电流I的变化而变化。
电源端电压随负载电流变化的关系特性称为电源的外特性,其关系特性曲线称为电源的外特性曲线。
三、电路的三种状态
电源的外特性曲线
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开关SA接到位置1时,电路处于通路状态。电流从电源的正极沿着导线经过负载最终回到电源的负极,电流形成闭合路径,所以也称闭路。这是电路的正常工作状态。
电路的三种状态
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