物理吧 关注:1,069,551贴子:5,204,059

关于我对于欧姆定律的疑问

只看楼主收藏回复

各位大神,欧姆定律为什么I=U/R,为什么不能是其他样的方程?(希望给出微观的解释,不懂的名词我就去网上查)为什么电路总是匀强电场?为什么串联电路电阻越大他相对应两段电势差也会大?还有电流,电流我记得是每秒通过某区域的电荷数为电流,那么就是I=nvq,n为电荷数,v为电荷速度,q为单电荷强度,(自己想的,也不知对不对,错了希望指正并给出推演过程)电路明明受电场力做功为什么速度还是保持不变啊?还有电阻微观又是啥玩意?能不能和电压U=Δψ一样有数学表达式啊?初三牲,物理不好,有点**,或者说比较蠢,可能问的有点多,还有好多基础也不实


IP属地:广东来自Android客户端1楼2023-05-27 16:37回复
    实验吧,说白了就是欧姆测了好几个电压和电流,然后看看是不是符合某个公式,符合就用了,不符合就不用
    当然具体操作肯定不会这么简单


    IP属地:天津2楼2023-05-27 19:05
    收起回复
      导线这块课本上说的是为了简化模型,更容易计算和笼统的理解,处理大部分问题足矣,实际上的情况可以看看真理元素这期BV1cQ4y1e7Lu


      IP属地:山东来自Android客户端4楼2023-05-27 23:51
      收起回复
        电阻,或者说导电性,其微观原理取决于具体材料。不同材料的导电原理是不一样的。对于常见的金属导电性,其原理是金属晶体中原子核按照晶体网格分布,周围的电子数量固定。多出来的自由电子在晶体中流动,遇到一个原子核和一群电子时就会加入它们,加入之后这群电子不稳定,又会释放出一个自由电子继续流动。所以其导电性是由金属晶格结构和电子轨道排布决定的。一般不学那么深,了解一下就好。


        IP属地:上海来自iPhone客户端5楼2023-05-28 01:19
        收起回复
          上课好好听讲


          IP属地:内蒙古来自Android客户端6楼2023-05-28 01:27
          收起回复
            非欧器件就不满足欧姆定律啊,欧姆定律就是欧姆对某些现象的总结,你这个重点抓错了;电路不一定总是匀强电场;最后电路的微观内容涉及到固体物理中的输运方程这一部分内容,有兴趣可以了解


            IP属地:广东来自Android客户端7楼2023-05-28 01:37
            回复
              半导体就不是线性电阻啊


              IP属地:上海来自Android客户端8楼2023-05-28 01:51
              回复
                电学量里最直观的就是电荷,单位时间通过的电荷量就是电流,电场作为保守力场,电荷在不同位置具有势能,单位电荷的势能就是电势,电压则是电势差;所以我们发现,电压和电流的含义都可以从电荷本身导出,电路中电压就类似水往低处流时的高度差,电流就是流速,一般来讲,高度差相当于动力,动力越足应当跑得越快,即U和I应该是正相关原则上,我们可以想办法测量U和I的定量关系,于是实验发现,二者成正比,比例系数就相当于产生电流时受到的“阻力”,即电阻,这其实就是一个实验定律,事实上,有些奇奇怪怪的材料电阻就是不恒定的至于电阻是什么?首先这是一个和材料相关的量,好比密度在我们发现U和I成正比之后,我们就知道不同物质的比例系数不一样,这一差异说明了物质存在一种电学性质,即导电性,因此我们可以用U/I来定义电阻,这样即便那些U和I不成正比的元件,我们同样可以用R(U)函数来研究其电阻随电压的变化那么一个物质的电阻(或者说电阻率)为什么就是那个值呢?这个其实就很复杂了,取决于内部结构,举例就是金属导电是因为有自由电子,微观结构决定了里面能自由移动的电荷受到的阻力有多大,自然决定了电阻,同样类比密度,由微观结构决定是比较好理解的,但是进一步问下去为什么是固体,为什么是某种晶体结构等等就会很复杂
                最后给你一个宏观的微观解释:金属导电里面是自由电子在动,但是电子很小,存在明显的热运动,如果我们把金属当中的自由电子无视掉,剩下的就是一些位置固定的金属离子,很显然电子在成片的离子之间运动会受到复杂的静电力,你可以将其看成类似于摩擦的东西,其效果就是让定向运动的电子的方向更容易变得杂乱无章,原本输入的电势能应当全部转化为电子的有序动能(沿着导线定向运动),但是奈何存在这些耗散的影响,电子的运动方向变得很混乱,而我们知道,热运动的速度就决定了温度,无序运动的动能其实就是热能,也就是说,势能并没有全部转化为整体定向移动的动能,而是转化为了热能,这也就是“电流的热效应”,电阻的本质就是把电能转化为了热能,所以从电流来看,电子的平均速度达到定值后不再增加,能量变成了热


                IP属地:上海来自Android客户端9楼2023-05-28 02:46
                回复
                  上面的最后一段如果你没有学过矢量求和可能难理解一点,想象一堆电子都在x轴上沿着x轴正向或负向跑,如果我求一个带方向的平均值,因为求和的是有正有负的,所以平均值就会相对小一点,这个平均值叫他“矢量平均”,如果我求平均的时候只考虑大小(先求绝对值),可以想象都是正的自然会大一些,这个平均值就叫“大小平均”吧那么,现在我给负向移动的电子速度-50,正向移动的+50,(不改变方向只增加速度大小),大小平均就直接加了50,但是矢量平均时相互抵消了没有改变,这就是给恒定电阻加电压时发生的事情,矢量平均电子速度(电流)不再改变,但其实电子速度大小的确增加了(产生热量,温度升高)


                  IP属地:上海来自Android客户端10楼2023-05-28 02:58
                  回复
                    至于串联电路的电流规律其实挺好理解的:串联本身对于电路而言是无处不在的,任意两截导线都是串联关系,而我们发现正常接一段电阻后的电路其实很稳定,因此串联电路就应该是一种稳定的状态;所以我们认为电路回路中的电流应该处处相等,如不然,假设串联电路中某一点电子从左往右跑,如果左侧电流比右侧大,意味着电子在此处富集,那就不可能稳定了,而且即便如此,真的产生了富集,富集的电荷会让左侧来的电子受到的阻力增大,让往右侧的电子速度提高,也就是说会抹平两侧的电流差综上,串联电路的电流处处相等,由电阻定义,可以自然推导出分压原理


                    IP属地:上海来自Android客户端11楼2023-05-28 03:12
                    回复
                      1.因为电阻和电压电流的关系符合这个式子,然后被欧姆发现了这个规律所以叫欧姆定律。
                      2.这个我不太清楚,好像是电场被约束在了导体内部的原因?
                      3.因为电阻越大对带电粒子移动的阻碍作用就越强,表现为电阻。
                      4.电流=nvqs,s是导体截面积,电流定义是单位时间内通过导体的电荷量。
                      5.电阻也有表达式,r等于电阻率x长度/截面积。
                      至于导电的机理这个问题要深入会很深,要涉及到结构化学和固体物理,很难避开能带理论和晶格结构。差不多就是从上到下有三块区域,导带禁带价带,你得把电子从价带激发到导带才能让导体能导电,绝缘体的禁带很宽,就不容易把电子从价带激发到导带,导体就比较窄很容易就能激发,半导体介于这二者之间。除了半导体物理之外的理论我也没学过了
                      而且关于电子速度这个问题,其实我们完全不关心某一个具体载流子的迁移速率,我们在乎的是一大堆载流子在统计学意义上的平均迁移速率。


                      IP属地:广东来自Android客户端12楼2023-05-28 03:42
                      回复
                        因为欧姆定律是实验方程 电流与电压成线性结果 定义R之后 公式I=U/R 符合实验结果


                        IP属地:美国来自iPhone客户端14楼2023-05-28 05:14
                        回复
                          简化的讲一下,欧姆定律是对金属火石墨等类似于金属晶体的导体的导电规律总结得到的经验定律,不一定适用于其他类型的导体(例如半导体)
                          恒定电场实际上适用于有稳定电源的电路,例如通常的交变电流,由于电源的电动势周期变化,实际上不存在恒定电场而是交变电场
                          均匀导体两端施加恒定的电压后,内部自由电子定向移动后会在短时间内达到平衡,此时电场强度处处相等,电流恒定(你可以假设某处电场强度和其他处不同,那么该处自由电子的体积密度将和其他处不同,自由电子之间的斥力将不均衡迫使自由电子重新分布直至达到均衡)
                          电阻的实质是自由电子在恒定电场中定向移动时遇到了被晶格束缚的原子实的阻碍
                          电流做的功就是克服了上述阻碍变成了金属导体的内能(也就是电热)


                          IP属地:湖北来自Android客户端15楼2023-05-28 07:51
                          回复
                            看评论感觉其实大部分人也都说不清楚微观解释是什么。你这问题要解释清楚搁以前高低能发篇论文


                            IP属地:河南来自iPhone客户端17楼2023-05-28 08:26
                            回复
                              呃 其实电流微观公式在高中阶段是I=vnqs 楼主是不是少带入了横截面积啊 不过初三能有这种兴趣自学已经很好了 加油


                              IP属地:北京来自Android客户端18楼2023-05-28 09:27
                              收起回复