含有电源的闭合电路。
I=E/(R+r)=(Ir+U)/(R+r)
I-电流安培(A) E-电动势伏特(V) R-电阻欧姆(Ω)
r-内电阻欧姆(Ω) U-电压伏特(V)
其中E为电动势,R为外电路电阻,r为电源内阻,内电压U内=Ir,E=U内+U外。
只适用于纯电阻电路路端电压与外电阻的关系。
①当外电阻R增大时,根据I=E/(R+r)可知,电流I减小(E和r为定值),内电压Ir减少,根据U=E-Ir可知路端电压U增大。
特例:当外电路断开时,R=∞,I=0,Ir=0,U=E。即电源电动势在数值上等于外电路开路时的电压。
②当外电阻R减少时,根据I=E/(R+r)可知,电流I增大(E和r为定值),内电压Ir增大,根据U=E-Ir可知路端电压U减小。
特例:当外电阻R=0(短路)时,I=E/r,内电阻Ir=E,路端电压U=0。(实际使用时要注意防止短路事故发生)
电路状态 | 电路的总电阻 | 电路中的电流 | 电源的端电压 | 电源的内电压 |
开路 | ∞ | 0 | E | 0 |
通路 | R+r | E/(R+r) | IR=E-Ir | Ir |
短路 | r | E/r | U=0 | E=Ir |
负载是指连接在电路中的电源两端的电子元件.把电能转换成其他形式的能的装置叫做负载。
焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。
焦耳定律数学表达式:Q=I2×Rt(适用于所有电路);对于纯电阻电路可推导出:Q=W=PT;Q=UIT;Q=(/R)T
电场力做的功叫电功,.电场力做功使电荷定向移动产生电流。
电流所做的功跟电压、电流和通电时间成正比。电流所做的功叫做电功,如果电压U的单位用伏特(V),电流I的单位用安培(A),时间t的单位用秒(S)。电功W的单位用焦耳(J),那么,计算电功的公式是:
W=pt=UIt=uq(q为电荷)
电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积
在纯电阻电路(无电动机)中的公式
(1)W=Q=Rt(Q为电热,一般在串联电路中使用)
(2)W=Q=(/R)t (一般在并联电路中使用)
电功率
作为表示消耗电能快慢的物理量,一个用电器功率的大小数值上等于它在1秒内所消耗的电能。如果在"t"(SI单位为s)这么长的时间内消耗的电能"W"(SI单位为J),那么这个用电器的电功率就是P=W/t(定义式)电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积。
(P=U·I)对于纯电阻电路,计算电功率还可以用公式P=I^2 R和P=U^2 /R。
每个用电器都有一个正常工作的电压值叫额定电压,用电器在额定电压
下正常工作的功率叫做额定功率,用电器在实际电压下工作的功率叫做实际功率。
1瓦特(1W)=1焦/秒(1J/s)=1伏·安(1V·A)
①W-电能-焦耳(J)②W= 1kw·h=3.6×10^6J
t-时间-秒(s) t=1小时(h)=3600秒(s)
P-用电器的功率-瓦特(W)P=1kw=1000w
直流电能的传输过程
在直流电路的情况,在导线内,电源产生的纵向电场把作用力施加于金属导线内的自由电子,静电场的电势差驱动了电子,形成了电流。电子的势能转化为电子的动能,消耗了电功率;同时,电池的化学能产生了电动势,补充了电能,完成了能量的转化和守恒。所以,直流电能完全是在金属导线内部传输的。
由于直流电路内的电位差以及电流,在金属导线界面外产生了稳定的环型磁场以及静电场。所以,坡印廷矢量仅仅是数学上的定义,事实上没有形成真实的能流,也就是说,没有电磁能流从导线外部传输到导线内部。
在直流电路中,电功率P = IV, 单位体积的电功率密度为:p =J ·E