歐姆定律的公式為: l=U/R。如果用文字說明就是:導線上的電流強度跟這段導線上的電壓成正比,跟這段導線的電阻成反比。這個定律是德國物理學家歐姆在1827年發現的。
歐姆定律最先闡明了電流電壓電阻三者的關系。所以根據歐姆定律,電流電壓和電阻三個物理量中知道其中任何兩個,就可以求出另外一個。
姆定律包含的公式共有三個,除了前面講的l=U/R,另外兩個是由此變形而來的既:U=lR、R=U/l。實際當中,我們把歐姆定律分為部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律。
一、部分電路歐姆定律
顧名思意,部分電路歐姆定律適合對局部電路進行分析。我們通過下面的圖作進一步說明:
圖中的R是導線的電阻,假設U=1Ⅴ,R=1Ω,l就是1A。如果U乘以10變成10Ⅴ,那么Ⅰ也會上升10倍變成10A,這就是正比關系。
如果U不變而是把R增加10倍變成10Ω,l就會下降至1/10,成為0.1A,此時l和R成反比關系。
由于這里說的歐姆定律是針對某段導線講的,故又被稱為部分電路的歐姆定律。
二、全電路歐姆定律
全電路歐姆定律和部分電路歐姆定律從本質上講是沒有區別的。所不同的是引入了電源內阻概念。電源內阻是制約輸出電流的關鍵所在,根據U/R=Ⅰ,假如式中的R為零,Ⅰ將趨于∞,這顯然是不可能的。下圖中的R′就表示電源內阻,它可以等效為串聯在電路中的一個電阻:
而在實際當中電源的電動勢等于閉合電路里各部分(U+U′)電壓之和,電路里的電流強度和電源的電動勢成正比,和整個電路的電阻成反比。因為這段話適于整個閉合電路,所以叫全電路歐姆定律。
上邊電路中的電動勢就是:U+U′。電路里的總電阻為R+R′。因此整個電路的電流強度為(U+U′)/(R+R′)。R作為負載上得到的實際電壓就是U,和電源的電動勢相差U′。這也是電源帶負載后電壓被拉低的原因。
比如一個內阻0.5Ω的12Ⅴ蓄電池,要給一個12Ω負載供電,按說12V/12Ω=1A,而實際上由于有0.5Ω內阻存在,負載電流達不到1A,電壓也要低于12Ⅴ。
因為電路的總電阻為R+R′即: 12Ω+0.5Ω=12.5Ω,電流為12Ⅴ/12.5Ω=0.96A,而負載上得到的電壓就是12Ωx0.96A=11.52Ⅴ,比電池的電壓低了0.48Ⅴ,顯然它被電池內阻R′吃掉了。
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