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📜  欧姆定律的局限性和应用

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:37.272000             🧑  作者: Mango

欧姆定律的局限性和应用

欧姆定律是三种物理现象之间的关系：电流、电压和电阻。这种关系是由德国物理学家乔治西蒙欧姆介绍的。这就是为什么该定律被称为欧姆定律的原因。它指出，通过大量材料的稳定电流量与材料上的电位差或电压成正比。因此，如果由其中一种材料制成的导线两端之间的电压 V（以伏特为单位）增加三倍，则电流 I（以安培为单位）也增加三倍；商 V/I 保持不变。给定材料的 V/I 商称为其电阻 R，以欧姆为单位测量。

  • 电流：电流定义为正电荷从源流向负电荷源。电流的单位是 C/s，表示每单位时间（秒）通过的电荷量（C/Coloumb）。安培 (A) 是电流的常用单位，等于 1 C/s，电流的符号是 I。
  • 电压：电压是电流的驱动力，它是将自由电子沿同一方向从一个原子推向另一个原子的电动势。它也被称为电位差。电压以单位 Volt(V) 测量。
  • 电阻：物体的电阻是衡量其对电流流动的阻力的量度。它的倒数是电导率。电阻的单位是欧姆。

欧姆定律声明

欧姆定律的主要标准是保持电阻恒定，因为关系中的比例常数是电阻 R。但是我们知道温度的变化会影响电阻的值，因此在欧姆定律的实验中要保持电阻恒定，需要考虑温度持续的。

欧姆定律的局限性

  1. 欧姆定律不适用于二极管和晶体管等单边电气元件，因为它们只允许电流沿一个方向流动。
  2. 对于具有电容、电阻等参数的非线性电气元件，电压和电流不会随时间保持恒定，因此很难使用欧姆定律。非线性元件是那些电流与施加电压不完全成正比的元件，这意味着这些元件的电阻值会随着电压和电流的不同值而变化。非线性元件的例子有晶闸管、电弧等。
  3. V 和 I 之间的关系取决于 V(+ 或 -) 的符号。换句话说，如果 I 是某个 V 的电流，那么反转 V 的方向并保持其大小不变，不会在相反方向上产生与 I 相同大小的电流。例如在二极管的情况下会发生这种情况。
  4. 欧姆定律仅适用于金属导体。所以它不适用于非金属导体。

欧姆定律在日常生活中的应用

欧姆定律可以确定电路中施加的电压、电阻值以及流过电路的电流。借助上述三个值，我们可以找到电阻率等其他因素的值。欧姆定律的一些日常应用：

  • 在保险丝中：为了保护电路，使用保险丝和断路器。这些与电器串联连接。欧姆定律允许我们找到可以流过保险丝的电流值。如果电流值过大，可能会损坏电路，甚至导致电子设备爆炸。
  • 了解功耗：电加热器有一个高电阻金属线圈，允许一定量的电流通过它们以提供所需的热量。使用该定律，确定提供给加热器的功率。
  • 控制风扇的速度：通过将调节器从开始移到末端，我们可以调节我们家中的风扇速度。通过调节器控制电阻，流经风扇的电流在这里得到管理。我们可以通过欧姆定律测量任何特定输入值的电阻、电流和功率。
  • 决定电阻的大小：电热水壶、熨斗等电器内部有很多电阻。为了提供必要的热量，电阻器限制了可以流过它们的电流量。通过使用欧姆定律，定义了其中包含的电阻器的大小。

示例问题

问题 1：连接到 120 V 的 75 W 灯泡中流过的电流是多少？

解决方案：

问题 2：如果电熨斗的电阻为 100 Ω，并且有 4.2 A 的电流流过电阻。求两点之间的电压。

解决方案：

问题 3：10.0 V 的 EMF 源连接到纯电阻电器。 1.0 A 的电流流过它。考虑导线是无电阻的。计算电器提供的电阻。

解决方案：

问题 4：如果电阻两端的电压为 9 V，则求通过电阻 R = 3 Ω 的电流 I。

解决方案：

问题 5：在下面的电路中，电阻 R1 和 R2 串联，电阻分别为 5 Ω 和 10 Ω。电阻 R 1两端的电压等于 4 V。求通过电阻 R2 的电流和同一电阻两端的电压。

解决方案：

问题 6：在下面的电路中，电阻 R 1和 R 2并联，电阻分别为 8 Ω 和 4 Ω。通过 R 1的电流为 0.2 A。求电阻器 R 2两端的电压和通过同一电阻器的电流。

解决方案：

问题 7：当电路中的电阻器两端的电压为 5 V 时，通过该电阻器的电流为 0.01 A。当该电阻器两端的电压为 7.5 V 时，流过该电阻器的电流是多少？

解决方案：

问题 8：找出电阻为 100 欧姆、电压为 10 伏的电路的电流。

解决方案：