《家电维修基础》1-3 欧姆定律

2017年3月2日21:22:51 评论 13,024 1536字阅读5分7秒

§1—3 欧姆定律

一、一段电阻电路的欧姆定律

所谓一段电阻电路是指不包括电源在内的外电路,如图1-5所示。

实验证明,二段电阻电路欧姆定律的内容是,流过导体的电流强度与这段导体两端的电压成正比;与这殷导体的电阻成反比。其数学表达式为:

公式1-7:

\(I=\frac{U}{R}\)

 

式中 I代表导体中的电流,(A);U代表导体两端的电压,(V);R代表导体的电阻,(Ω)。

在公式1-7中,已知其中两个量,就可以求出第三个未知量;公式1-7又可写成另外两种形式:

1. 已知电流、电阻,求电压:

公式1-8:

\(U=IR\)

2. 已知电压、电流,求电阻:

公式1-9:

\(R=\frac{U}{I}\)

例题3 一台直流电动机励磁绕组在220V电压作用下,通过绕组的电流为0.427A,求绕组的电阻。

解:

已知电压U=220 V,电流I=0.427 A,由公式(1-9)得:

\(R=\frac{U}{I}=\frac{220}{0.427}=515.2Ω\)

二、全电路欧姆定律

全电路是指含有电源的闭合电路。全电路是由各段电路连接成的闭合电路。如图1-6所示,电路包括电源内部电路和电源外部电路,电源内部电路简称内电路,电源外部电路简称外电路。

在全电路中,电源电动势E、电源内电阻r、外电路电阻R和电路电流I之商的关系为:

公式1-10:

\(I=\frac{E}{R+r}\)

式中 I代表电路中的电流,(A);E代表电源电动势,(V); R代表外电路电阻,(Ω); r代表内电路电阻,(Ω)。

公式(1-10)是全电路欧姆定律。定律说明电路中的电流强度与电源电动势(E)成正比,与整个电路的电阻(R+r)成反比。

将公式(1-10)变换后得到:

公式1-11:

\(E=IR+Ir=U+Ir\)

式中 U代表外电路电压; Ir代表内电路电压。

外电路电压是指电路接通时电源两端的电压,又叫做路端电压,简称端电压。这样,公式(1-11)的含义又可叙述为:电源电动势在数值上等于闭合回路的各部分电压之和。根据全电路欧姆定律研究全电路处于三种状态时,全电路中电压与电流的关系是:

1.当全电路处于通路状态时,由公式(1-11)可以得出端电压为:

公式1-12:

\(U=E-Ir\)

由公式可知,随着电流的增大,外电路电压也随之减小。电源内阻越大,外电路电压减小得越多。在直流负载时需要恒定电压供电,所以总是希望电源内阻越小越好。

2. 当全电路处于断路状态时,相当于外电路电阻值趋于无穷大,此时电路电流为零,开路内电路电阻电压为零,外电路电压等于电源电动势。

3.当全电路处于短路状态时,外电路电阻值趋近于零,此时电路电流叫短路电流。由于电源内阻很小,所以短路电流很大。短路时外电路电压为零,内电路电阻电压等于电源电动势。

全电路处于三种状态时,电路中电压与电流的关系见表1-3。

通常电源电动势和内阻在短时间内基本不变,且电源内阻又非常小,所以可近似认为电源的端电压等于电源电动势。今后不特别指出电源内阻时,就表示其阻值很小忽略不计。但对于电池来说,其内阻随电池使用时间延长而增大。如果电池内阻增大到一定值时,电池的电动势就不能使负载正常工作了。如旧电池开路时两端的电压并不低,但装在收音机里,却不能使收音机发声,这是由于电池内阻增大所致。

例题4 如图1-6所示的电路。电源电动势E=24 V,电源内阻r=4Ω,负载电阻R=20 Ω。求电路中的电流,电源的端电压,负载电压和电源内阻电压。

解:

根据公式(1-10),电路中的电流:

\(I=\frac{E}{R+r}=\frac{24}{20+4}=1A\)

由公式(1-11),电路中电源的端电压:

\(U=E-Ir=24-1×4=20V\)

根据公式(1-8),电路中的负载电压:

\(U=Ir=1×4=4V\)

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