闭合电路欧姆定律

作者:王虹 www.yuediqu.com    2025-05-20
闭合电路欧姆定律规律~

闭合电路欧姆定律:电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压,是静电力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功。电源的电动势对一个固定电源来说是不变的,而电源的路端电压却是随外电路的负载而变化的。
它的变化规律服从含源电路的欧姆定律,其数学表达式为:
U=E-Ir
式中U为路端电压,Ir为电源的内电压,也叫内压降。对于确定的电源来说,电动势E和内电阻r都是一定的,从上式可以看出,路端电压U跟电路中的电流有关系。电流I增大时,内压降Ir增大,路端电压U就减小;反之,电流I减小时,路端电压U就增大。

  区别
  闭合电路欧姆定律阐明了包含电源在内的全电路中,电源电动势、路端电压和电源内电压的关系
  数学表达式 E=U外+U内 适合所有电路
  部分电路欧姆定律只表示部分电路电流、电压、电阻之间的关系
  数学表达式:I=U/R
  联系:
  I=E/(R+r) I=U/R 适合纯电阻电路;闭合电路欧姆定律包含了部分电路欧姆定律的内容

一、闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。公式为I=E/(R+r),I表示电路中电流,E表示电动势,R表示外总电阻,r表示电池内阻。常用的变形式有E=I (R+r);E=U外+U内;U外=E-Ir。

二、意义说明

定律说明了闭合电路中的电流取决于两个因素即电源的电动势和闭合回路的总电阻,这是一对矛盾在电路中的统一。变式E=U外+U内=I (R+r)则说明了在闭合电路中电势升和降是相等的。

①用电压表接在电源两极间测得的电压是路端电压U外,不是内电路两端的电压U内,也不是电源电动势,所以U外<E。

②当电源没有接入电路时,因无电流通过内电路,所以U内=0,此时E=U外,即电源电动势等于电源没有接入电路时的路端电压。

③式E=I (R+r)只适用于外电路为纯电阻的闭合电路。U外=E-Ir和E=U外+U内适用于所有的闭合电路。

三、相关定义

①内电路:电源内部的电路叫做闭合电路的内电路。

②内阻:内电路的电阻叫做电源的内阻。

③内电压:当电路中有电流通过时,内电路两端的电压叫内电压,用U内表示。

④外电路:电源外部的电路叫闭合电路的外电路。

⑤外电压:外电路两端的电压叫外电压,也叫路端电压,用U外表示。

⑥电动势:电动势表示在不同的电源中非静电力做功的本领,常用符号E(有时也可用ε)表示。



都没错,
你的这个曲线是电源的特性曲线,
u=iR是外加滑动变阻器的特性关系,
你若在滑动变阻器R取一定值时,把u=iR曲线也画在你上面的图中,
就会发现这两个曲线有一个交点,这个交点处的u和i就是R值下的电路的电压u和电流i值。

  闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。公式为I=E/(R+r),I表示电路中电流,E表示电动势,R表示外总电阻,r表示电池内阻。常用的变形式有E=I (R+r);E=U外+U内;U外=E-Ir。
  意义说明

  定律说明了闭合电路中的电流取决于两个因素即电源的电动势和闭合回路的总电阻,这是一对矛盾在电路中的统一。变式E=U外+U内=I (R+r)则说明了在闭合电路中电势升和降是相等的。
  ①用电压表接在电源两极间测得的电压是路端电压U外,不是内电路两端的电压U内,也不是电源电动势,所以U外<E。
  ②当电源没有接入电路时,因无电流通过内电路,所以U内=0,此时E=U外,即电源电动势等于电源没有接入电路时的路端电压。
  ③式E=I (R+r)只适用于外电路为纯电阻的闭合电路。U外=E-Ir和E=U外+U内适用于所有的闭合电路。[2]
  相关定义

  ①内电路:电源内部的电路叫做闭合电路的内电路。
  ②内阻:内电路的电阻叫做电源的内阻。
  ③内电压:当电路中有电流通过时,内电路两端的电压叫内电压,用U内表示。
  ④外电路:电源外部的电路叫闭合电路的外电路。
  ⑤外电压:外电路两端的电压叫外电压,也叫路端电压,用U外表示。
  ⑥电动势:电动势表示在不同的电源中非静电力做功的本领,常用符号E(有时也可用ε)表示。
  功率计算
  路端电压与电动势

  当电源两极断开、电源内部处于平衡状态时,有
  E+K=0 E=U外
  当外电路接通,电路中将出现电流,这时上式应代之以
  E+K=j/σ
  路端电压与外电阻R

  当外电阻R增大时,根据可知,电流I减小(E和r为定值);内电压Ir减小,根据U外=E―Ir可知路端电压U外增大;当外电路断开时,I=0,此时U外=E。当外电阻R减小时,根据可知,电流I增大;内电压Ir增大。根据U外=E―Ir可知路端电压U外减小;当电路短路时,R=0,,U外=0。
  ①当外电路断开时,R=∞,I=0,Ir=0,U外=E,此为直接测量电源电动势的依据。
  ②当外电路短路时,R=0,(短路电流)I=E/r,U外=0,由于电源内阻很小,所以短路时会形成很大的电流,这就要求我们绝对不能把电源两极不经负载而直接相连接。
  电路功率

  电源的总功率为P总=IE(只适用于外电路为纯电阻的电路),电源内阻消耗的功率为P内=I^2r,电源的输出功率为P出=IU外(只适用于外电路为纯电阻的电路)。
  电源输出的最大功率:P=I^2*R→Pmax=E^2/4r(r为电源内阻)
  功率分配关系

  P=P出+P内,即EI=UI+I^2*r。
  闭合电路上功率分配关系,反映了闭合电路中能量的转化和守恒,即电源提供的电能,一部分消耗在内阻上,其余部分输出给外电路,并在外电路上转化为其它形式的能,能量守恒的表达式为:EIt=UIt+I^2rt(普遍适用) EIt=I^2Rt+I^2rt(只适用于外电路为纯电阻的电路)。
  电源效率

  (只适用于外电路为纯电阻的电路)
  由EIt=I^2Rt+I^2rt可知,外电阻R越大,电源的效率越高。输出功率最大时,R=r,此时电源的效率η=50%。当R>r时,外电阻R越大,电源的输出功率越低。(输出功率与电阻关系图像类似山峰轮廓,但不对称。)
  当两个外电路符合R1×R2=r^2时,两个电路输出功率相等.
  η=U/E=R/R+r(斜体字只适用于外电路为纯电阻的电路)


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