什么是欧姆定律?
欧姆定律是描述电路中电压U、电流I和电阻R关系的基本定律,由德国物理学家格奥尔格·西蒙·欧姆于1827年在《伽伐尼电路的数学研究》中提出。国内中学物理教材通常写作 I = U/R。电阻一定时,电流与电压成正比;电压一定时,电流与电阻成反比。
| 所求量 | 公式 | 单位 |
|---|---|---|
| 电压 | U = IR | 伏特(V) |
| 电流 | I = U/R | 安培(A) |
| 电阻 | R = U/I | 欧姆(Ω) |
用水流来类比
电压好比推动水流的水压,电流好比流过的水量,电阻好比水管的粗细。水压越大,流过的水越多;水管越细,水就越难流过。
计算例题
- 4 Ω电阻接在12 V电源上:I = 12 ÷ 4 = 3 A。
- 220 Ω电阻中通过0.5 A电流:U = 0.5 × 220 = 110 V。
- 加9 V电压时电流为0.03 A:R = 9 ÷ 0.03 = 300 Ω。
串联、并联与电功率
电阻串联时,等效电阻R = R₁ + R₂ + …,各电阻电流相同;并联时,1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …,等效电阻变小,各电阻两端电压相同。把欧姆定律代入电功率公式P = UI,可得P = I²R = U²/R,用于计算导线发热(焦耳热)。热量如何传递可参见传热。
适用范围
欧姆定律并不是对所有物质都成立的自然定律,而是适用于欧姆元件的经验规律,例如温度不变的金属导体,其伏安特性曲线为直线。二极管、晶体管和白炽灯丝的电阻会随温度或电压变化,不满足线性关系。反过来,利用金属电阻随温度规律变化来测温的,就是热电阻(RTD)。
常见问题
- 电压越高就一定越危险吗?
- 真正伤害人体的是通过人体的电流。但在人体电阻相同的情况下,电压越高电流越大,所以高压很危险。
- 欧姆定律适用于交流电吗?
- 纯电阻电路可以直接用瞬时值或有效值计算;含电感、电容时要用阻抗代替电阻。
来源核查日期:2026-10-25
参考文献
- Ohm, G. S. (1827). Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet. Berlin: T. H. Riemann.
- Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2014). Fundamentals of Physics (10th ed.). Hoboken, NJ: Wiley.
- BIPM. (2019). The International System of Units (SI) (9th ed.). Sèvres: Bureau International des Poids et Mesures.
