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常用电子定律与定理bifm

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定律定理理目录::基尔霍夫夫定律, 欧姆姆定律,, 焦耳耳定律,, 戴维维南定理理, 电荷荷守恒定定律, 库仑仑定律,, 诺顿顿定理基尔霍夫夫定理的的内容是是:基尔霍夫夫定律  Kiirchhhofff llawss  阐明明集总参参数电路路中流入入和流出出节点的的各电流流间以及及沿回路路的各段段电压间间的约束束关系的的定律118455年由德德国物理理学家GG.R..基尔霍霍夫提出出集总总参数电电路指电电路本身身的最大大线性尺尺寸远小小于电路路中电流流或电压压的波长长的电路路,反之之则为分分布参数数电路基基尔霍夫夫定律包括括电流定定律和电电压定律律基尔霍夫夫电流定定律[11](KKCL) 任一集总参数电路中的任一节点,在任一瞬间流出(流入)该节点的所有电流的代数和恒为零,即就参考方向而言,流出节点的电流在式中取正号,流入节点的电流取负号基尔霍夫电流定律是电流连续性和电荷守恒定律在电路中的体现它可以推广应用于电路的任一假想闭合面  即对对任一结结点有::∑i ==0 基尔霍夫夫电压定定律(KKVL)任一集总参数电路中的任一回路,在任一瞬间沿此回路的各段电压的代数和恒为零,即电压的参考方向与回路的绕行方向相同时,该电压在式中取正号,否则取负号。

基尔霍夫电压定律是电位单值性和能量守恒定律在电路中的体现它可推广应用于假想的回路中即对任一一闭合回回路有::∑u ==0 欧姆定律律:乔治·西西蒙·欧欧姆(GGeorrg SSimoon OOhm,,17887~118544年)是是德国物理理学家 电阻的的单位欧欧姆简称称欧11欧定义义为:当当导体两两端电势势差为11伏特,通通过的电电流是11安培时时,它的的电阻为为1欧在同一电电路中,导导体中的的电流跟跟导体两两端的电电压成正正比,跟跟导体的的电阻阻阻值成反反比,这这就是欧欧姆定律律基本本公式是是I=UU/R  由欧欧姆定律律I=UU/R的的推导式式R=UU/I或或U=IIR不能能说导体体的电阻阻与其两两端的电电压成正正比,与与通过其其的电流流成反比比,因为为导体的的电阻是是它本身身的一种种性质,取取决于导导体的长长度、横横截面积积、材料料和温度度,即使使它两端端没有电电压,没没有电流流通过,它它的阻值值也是一一个定值值这这个定值值在一般般情况下下,可以以看做是是不变的的,因为为对于光光敏电阻阻和热敏敏电阻来来说,电电阻值是是不定的的对于于一般的的导体来来讲,还还存在超超导的现现象,这这些都会会影响电电阻的阻阻值,也也不得不不考虑。

物理上的的几大忌忌:  电阻阻和电流流成反比比电阻和电电压成正正比功率与电电阻的关关系焦耳定律律焦耳定律律[1]]:是定定量说明明传导电电流将电电能转换换为热能能的定律律①文字叙叙述,电电流通过过导体产产生的热热量跟电电流的平平方成正正比,跟跟导体的的电阻成成正比,跟跟通电的的时间成成正比②公式::焦耳定定律数学学表达式式:Q==I^22Rt,导导出公式式有Q==UItt和Q==U^22/R××t前前式为普普遍适用用公式,导导出公式式适用于于纯电阻阻电路③注意问问题:电电流所做做的功全全部产生生热量,即即电能全全部转化化为内能能,这时时有Q==W电电热器和和白炽电电灯属于于上述情情况④在串联联电路中中,因为为通过导导体的电电流相等等通电电时间也也相等,根根据焦耳耳定律,可可知导体体产生的的热量跟跟电阻成成正比,即即⑤在并联联电路中中,导体体两端的的电压相相等,通通电时间间也相等等,根据据,可知知电流通通过导体体产生的的热量跟跟导体的的电阻成成反比,,即⑥电热器器:利用用电流的的热效应应来加热热的设备备,电炉炉、电烙烙铁、电电熨斗、电电饭锅、电电烤炉等等都是常常见电热热器电电热器的的主要组组成部分分是发热热体,发发热体是是由电阻阻率大,熔熔点高的的电阻丝丝绕在绝绝缘材料料上制成成。

  焦耳耳定律是是定量说说明传导导电流将电能转换换为热能能的定律律  18841年年,英国国物理学学家焦耳耳发现载载流导体体中产生生的热量量Q(称称为焦耳耳热)与与电流 I 的的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比,这个规律叫焦耳定律  采用用国际单单位制,其其表达式式为Q==I^22×Rtt或热功功率P==I^22×R其其中Q、II、R、tt、P各各量的单单位依次次为焦耳耳、安培、欧姆、秒和瓦特  焦耳耳定律是是设计电电照明,电电热设备备及计算算各种电电气设备备温升的的重要公公式  焦耳耳定律在在串联电电路中的的运用::  在串串联电路路中,电电流是相相等的,则则电阻越越大时,产产生的热热越多  焦耳耳定律在在并联电电路中的的运用::  在并并联电路路中,电电压是相相等的,通通过变形形公式,WW=Q==Pt==U^22/R××t,当当U定时时,R越越大则越小   需要要注明的的是,焦焦耳定律律与电功功公式WW=UIIt适任任何元件件及发热热的计算算,即只只有在像像电热器器这样的的电路(纯电阻电路)中才可用Q=W=UIt=I^2Rt=U^2/R×t  另外外,焦耳耳定律还还可变形形为Q==IR(后面面的Q是是电荷量量,单位位库仑(cc))。

  图为为焦耳定定律的实实验图  1..正确理理解和使使用焦耳耳定律  焦耳耳定律是是一个实实验定律律,它的的适用范范围很广广遇到到电流热热效应的的问题时时,例如如要计算算电流通通过某一一电路时时放出热热量;比比较某段段电路或或导体放放出热量量的多少少,即从从电流热热效应角角度考虑虑对电路路的要求求时,都都可以使使用焦耳耳定律  从焦焦耳定律律公式可可知,电电流通过过导体产产生的热热量跟电电流强度度的平方方成正比比、跟导导体的电电阻成正正比、跟跟通电时时间成正正比  若电电流做的的功全部部用来产产生热量量即WW=UIIt  根据据欧姆定定律,有有W=II^2RRt  需要要说明的的是W==U^22/R××t和WW=I^^2R××t不是是焦耳定定律,它它们是从从欧姆定定律推导导出来的的,只能能在电流流所做功功将电能能全部转转化为热热能的条条件下才才成立对对电炉、电烙铁铁、电灯这类类用电器器,这两两公式和和焦耳定定律是等等效的  使用用焦耳定定律公式式进行计计算时,公公式中的的各物理理量要对对应于同同一导体体或同一一段电路路,与欧欧姆定律律使用时时的对应应关系相相同当当题目中中出现几几个物理理量时,应应将它们们加上角角码,以以示区别别。

  注意意:W==UItt=Ptt适用于于所有电电路,而而W=II^2RRt=UU^2//R×tt只用于于纯电阻阻电路(全全部用于于发热)焦耳定律律实验所所用到的的物理实实验方法法  如图图是研究究电流通通过导体体产生的的热量与与导体的的电阻的的关系  因为为我们不不能直接接的观察察到电流流到底产产生了多多少热量量,所以以我们通通过观察察瓶里的的液体,间间接的观观察,这这种方法法叫做 转换法法  在这这个实验验中,一一共涉及及到三个个物理量量——电电流,电电阻和热热量,而而我们只只需要研研究 ,热热量和电电阻的关关系,所所以,我我们要保保持电流流一定(因因此我们们把两个个电阻串串联)为为了不影影响结果果,这种种方法叫叫做 控控制变量量法戴维南定定理 // 戴维维宁定理理  Thheveeninn's theeoreem  有译译为戴维维宁定理理  可将将任一复复杂的集集总参数数含源线线性时不不变二端端网络等等效为一一个简单单的二端端网络的的定理118833年,由由法国人人L.CC.戴维维南提出出由于于18553年德德国人HH.L..F.亥亥姆霍兹兹也曾提提出过,因因而又称称亥姆霍霍兹-戴戴维南定定理。

  对于于任意含含独立源源,线性性电阻和和线性受受控源的的单口网网络(二二端网络络),都都可以用用一个电电压源与与电阻相相串联的的单口网网络(二二端网络络)来等等效.这这个电压压源的电电压,就就是此单单口网络络(二端端网络))的开路路电压,,这个串串联电阻阻就是从从此单口口网络((二端网网络)两两端看进进去,当当网络内内部所有有独立源源均置零零以后的的等效电电阻.  一个个有电压压源、电电流源及及电阻构构成的二二端网络络,可以以用一个个电压源源Uocc和一个个电阻RRo的串串联等效效电路来来等效UUoc等等于该二二端网络络开路时时的开路路电压;;Ro称称为戴维维南等效效电阻,其其值是从从二端网网络的端端口看进进去,该该网络中中所有电电压源及及电流源源为零值值时的等等效电阻阻电压压源Uooc和电电阻Roo组成的的支路叫叫戴维南南等效电电路  应用用戴维南南定理必必须注意意:① 戴维维南定理理只对外外电路等等效,对对内电路路不等效效也就就是说,不不可应用用该定理理求出等等效电源源电动势势和内阻阻之后,又又返回来来求原电电路(即即有源二二端网络络内部电电路)的的电流和和功率② 应用用戴维南南定理进进行分析析和计算算时,如如果待求求支路后后的有源源二端网网络仍为为复杂电电路,可可再次运运用戴维维南定理理,直至至成为简简单电路路。

③ 戴维维南定理理只适用用于线性性的有源源二端网网络如如果有源源二端网网络中含含有非线线性元件件时,则则不能应应用戴维维南定理理求解 电荷守恒恒定律物理学的的基本定定律之一一 它它指出,对对于一个个孤立系系统,不不论发生生什么变变化 ,其其中所有有电荷的的代数和和永远保保持不变变电荷守恒恒定律::电荷是是物质的的属性,它它不是凭凭空产生生或消失失,只能能从一个个物体转转移到另另一个物物体上,这这就是电电荷守恒恒定律库仑定律律库仑定律律[1]]:是电磁磁场理论论的基本本定律之之一真真空中两两个静止止的点电电荷之间间的作用用力与这这两个电电荷所带带电量的的乘积成成正比,和和它们距距离的平平方成反反比,作作用力的的方向沿沿着这两两个点电电荷的连连线,同同名电荷荷相斥,异异名电荷荷相吸公公式:FF=k**(q11*q22)/rr^2 (在利利用库仑仑定律表表达式进进行计算算时即使使碰到负负电荷也也带入电电荷量的的绝对值值进行计计算,斥斥力或引引力计算算完后根根据电性性判断))  库仑仑定律成成立的条条件:处处在真空空中,必必须是点点电荷  注::这个时时候不一一定要求求静止是是因为在在平时的的出题和和提升中中,很大大一部分分不考虑虑点电荷荷是否静静止。

库仑定律律的实验验验证::库仑定律律是17784---17785年年间库仑仑通过扭扭秤实验验总结出出来的纽纽秤的结结构如下下:在细细金属丝丝下悬挂挂一根秤秤杆,它它的一端端有一小小球A,另另一端有有平衡体体P,在在A旁还还置有另另一与它它一样大大小的固固定小球球B为为了研究究带电体体之间的的作用力力,先使使A、BB各带一一定的电电荷,这这时秤杆杆会因AA端受力力而偏转转转动动悬丝上上端的悬悬钮,使使小球回回到原来来位置这这时悬丝丝的扭力力矩等于于施于小小球A上上电力的的力矩如如果悬丝丝的扭力力矩与扭扭转角度度之间的的关系已已事先校校准、标标定,则则由旋钮钮上指针针转过的的角度读读数和已已知的秤秤杆长度度,可以以得知在在此距离离下A、BB之间的的作用力力  如何何比较力力的大小小【通过过悬丝扭扭转的角角度可以以比较力力的大小小】  库仑仑定律 COUULOMMB’SS LAAW   库仑仑定律———描述述静止点点电荷之之间的相相互作用用力的规规律  真空空中,点点电荷 q1 对 2的作作用力为为  F==k*((q1**q2))/r^^2   其中中:  r ——两两者之间间的距离离  r ——从从 q11到 2方向向的矢径径  k ——库库仑常数数  上式式表示::若 1 与与 q22 同号号, FF 122y沿 r 方方向———斥力;;  若两两者异号号, 则则 F 12 沿 -- r 方向———吸力力.  显然然 q22 对 q1 的作用用力   F221 == -FF12 (1--2)   在MMKSAA单位制制中  力 F 的的单位:: 牛顿顿(N)==千克·· 米//秒2((kg··m/SS2)(量量纲 ::M LLT -- 2)  电量量 q 的单位位: 库库仑(CC)  定义义:当流流过某曲曲面的电电流1 安培时时,每秒秒钟所通通过  的电电量定义义为 11 库仑仑,即   1 库仑(CC)= 1 安安培 ··秒(AA · S) (量纲纲:ITT)  比例例常数 k == 1//4pee0 ((1-33)=99.0xx10^^9牛 ·米22/库22  e00 = 8.8854 1877 8118(771)××10 -122 库22/ 牛牛 ·米米2 (( 通常常表示为为法拉//米 ))  是真真空介电电常数 英文名名称:ppermmitttiviity of vaccuumm   说明明:又称称绝对介介电常数数。

符号号为εoo等于于8.885411878817××10--12法法/米它它是导自自真空磁磁导率和和光在真真空中速速度的一一个无误误差常量量   库仑仑定律的的物理意意义  (11)描述述点电荷荷之间的的作用力力,仅当当带电体体的尺度度远小于于两者的的平均距距离,才才可看成成点电荷荷   (22)描述述静止电电荷之间间的作用用力,当当电荷存存在相对对运动时时,库仑仑力需要要修正为为Lorrenttz力..但实践践表明,只只要电荷荷的相对对运动速速度远小小于光速速 c,库库仑定律律给出的的结果与与实际情情形很接接近  [例例1-11] 比比较氢原原子中质质子与电电子的库库仑力和和万有引引力(均均为距离离平方反反比力)   据经经典理论论,基态态氢原子子中电子子的“轨轨道”半半径 rr ≈ 5.229×110 --11 米  核和和电子的的线度 ≤ 110-115 米米 ,故故两者可可看成 “点电电荷”..   两者者的电量量 e ≈ ±± 1.. 600×100-199 库仑仑 质量量 mpp ≈ 1.667×110-227 千千克 mme ≈≈ 9..11××10--31千千克  万有有引力常常数 GG ≈ 6.667 ××10--11 牛 ··米2 /千克克2  电子子所受库库仑力 Fe =- e2rr / 4pee0r33 电子子所受引引力 FFg= -Gmmpmeer //r3   两者者之比:: Fee /FFg == e22 / 4pee0Gmmpmee ≈22.277 ×110 339 (11-6)  由此此可见,电电磁力在在原子、分分子结构构中起决决定性作作用,这这种作用用力远大大于万有有引力引引起的作作用力,即即可表述述为质量量对物体体间的影影响力远远小于电电磁力的的作用,并并且有::电荷之之间的作作用力随随着电荷荷量的增增大而增增大,随随着距离离的增大大而减小小。

诺顿定理理诺顿定理理(Noortoon'ss thheorrem)):  一个个含独立立电源、线线性电阻阻和受控控源的二二端电路路N,对对两个端端子来说说都可等等效为一一个理想想电流源源并联内内阻的模模型  其理理想电流流源的数数值为有有源二端端电路NN的两个个端子短短路时其其上的电电流,并并联的内内阻等于于N内部部所有独独立源为为零时电电路两端端子间的的等效电电阻  也可可以描述述为:并并联电阻阻等于二二端网络络中所有有电源为为0时的的等效电电阻;电电流等于于有源二二端网络络短路时时的电流流.  它是是戴维南南定理的的转换形形式。

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