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1.2.2 全电路欧姆定律
全电路是指含有电源和负载的闭合回路。全电路欧姆定律又称闭合电路欧姆定律,其内容是:闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路的内、外电阻之和成反比,即
I =
全电路欧姆定律应用如图1-14所示。
图1-14 全电路欧姆定律应用说明图
图1-14中点画线框内为电源,R0表示电源的内阻,E表示电源的电动势。当开关S闭合后,电路中有电流I流过,根据全电路欧姆定律可求得I = = A = 1A。电源输出电压(也即电阻R两端的电压)U = IR = 1×10V = 10V,内阻R0两端的电压U0 = IR0 = 1×2V = 2V。如果将开关S断开,电路中的电流I = 0A,那么内阻R0上消耗的电压U0 = 0V,电源输出电压U与电源电动势相等,即U = E = 12V。
根据全电路欧姆定律不难看出以下几点。
① 在电源未接负载时,不管电源内阻多大,内阻消耗的电压始终为0V,电源两端电压与电动势相等。
② 当电源与负载构成闭合电路后,由于有电流流过内阻,内阻会消耗电压,从而使电源输出电压降低。内阻越大,内阻消耗的电压越大,电源输出电压越低。
③ 在电源内阻不变的情况下,如果外阻越小,电路中的电流越大,内阻消耗的电压也越大,电源输出电压也会降低。
由于正常电源的内阻很小,内阻消耗的电压很低,故一般情况下可认为电源的输出电压与电源电动势相等。
利用全电路欧姆定律可以解释很多现象。比如用仪表测得旧电池两端电压与正常电压相同,但将旧电池与电路连接后除了输出电流很小外,电池的输出电压也会急剧下降,这是因为旧电池内阻变大的缘故;又如将电源正、负极直接短路时,电源会发热甚至烧坏,这是因为短路时流过电源内阻的电流很大,内阻消耗的电压与电源电动势相等,大量的电能在电源内阻上消耗并转换成热能,故电源会发热。