恒定电流（三）电阻的串联与并联、电功、电功率，焦耳定律（非常重要）

电阻的串联与并联；电功，电功率，焦耳定律；...



一、电阻的串联与并联

1. 串联电路及分压作用

• 串联电路的基本特点：电路中各处的电流都相等；电路两端的总电压等于电路各部分电压之和。
• 串联电路重要性质：总电阻等于各串联电阻之和，即R总= R1+ R2 + …+ Rn；串联电路中电压与电功率的分配规律：串联电路中各个电阻两端的电压与各个电阻消耗的电功率跟各个电阻的阻值成正比，即：U1/U2 = R1/R2 或Un/U总 = Rn/R总；P1/P2 = R1/R2或Pn/P总 = Rn/R总
• 给电流表串联一个分压电阻，就可以扩大它的电压量程，从而将电流表改装成一个伏特表。如果电流表的内阻为Rg，允许通过的最大电流为Ig，用这样的电流表测量的最大电压只能是IgRg；如果给这个电流表串联一个分压电阻，该电阻可由(U - IgRg)/R串 = Ig或R串 = (n-1)Rg计算，其中n = U/(IgRg)为电压量程扩大的倍数。

2. 并联电路及分流作用

• 并联电路的基本特点：各并联支路的电压相等，且等于并联支路的总电压；并联电路的总电流等于各支路的电流之和。
• 并联电路的重要性质：并联总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即R并 = (1/R1 +1/R2 + ...... +1/Rn)^(-1)；并联电路各支路的电流与电功率的分配规律：并联电路中通过各个支路电阻的电流、各个支路电阻上消耗的电功率跟各支路电阻的阻值成反比，即，I1/I2 = R2/R1 或 In/I总 = R总/Rn；P1/P2 = R2/R1 或 Pn/P总 = R总/Rn.
• 给电流表并联一个分流电阻，就可以扩大它的电流量程，从而将电流表改装成一个安培表。如果电流表的内阻是Rg，允许通过的最大电流是Ig。用这样的电流表可以测量的最大电流显然只能是Ig。将电流表改装成安培表，需要给电流表并联一个分流电阻，该电阻可由IgRg = (I - Ig)R并 或 R并 = Rg/(n-1)计算，其中n = I/Ig为电流量程扩大的倍数。

二、电功  电功率  焦耳定律

1. 电功：电流做功的实质是电场力对电荷做功，电场力对电荷做功电荷的电势能减少，电势能转化为其他形式的能，因此电功W = qU= UIt，这是计算电功普遍适用的公式。

2. 电功率：单位时间内电流做的功叫电功率。P = W/t = UI，这是计算电功率普遍适用的公式。

3. 电热和焦耳定律：电流通过电阻时产生的热叫电热。Q= (I^2)Rt，这是普遍适用的电热的计算公式。

4. 电热和电功的区别：

• 纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、白炽灯等。
• 非纯电阻用电器：电流通过用电器以转化为热能以外的形式的能为目的，发热是不可避免的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电等。
• 在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即W= UIt =(I^2)Rt=(U^2)t/R是通用的，没有区别。同理P = UI = (I^2)R = (U^2)/R也无区别。
• 在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即W= UIt分为两部分：一大部分转化为热能以外的其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动将电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q= (I^2)Rt。这里W= UIt不再等于Q= (I^2)Rt，而是W > Q，应该是W= E其他 + Q，电功只能用W= UIt，电热只能用Q= (I^2)Rt计算。

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