什么是全电路? 什么是全电路欧姆定律

全电路的定义与核心特性

全电路（又称闭合电路）是指包含电源、负载（用电器）及导线的完整闭合回路，其核心特性在于同时涵盖外电路和内电路两部分，共同构成电流流通的路径。

一、全电路的组成

• 外电路

  • 定义：电源外部的电路，由用电器（如灯泡、电阻等）和导线连接构成。
  • 电流路线：在外电路中，电流从电源正极经负载流向负极，电势沿电流路线逐渐降低。
  • 功能：负责将电能转化为其他形式的能量（如光能、热能）。

• 内电路

  • 定义：电源内部的电路，包含电池内部的溶液、线圈或其他导电介质。
  • 电流路线：在内电路中，电流从电源负极流向正极，形成一个循环。
  • 关键参数：
    • 内阻（r或R?）：电源内部对电流的阻碍影响，通常较小但不可忽略。
    • 内电压（U?）：电流通过内阻时产生的电势降，公式为 \( U_0 = I \cdot r \) 。

二、全电路欧姆定律

全电路欧姆定律描述了闭合电路中电流、电动势与总电阻的关系，表达式为：
\[I = \fracE}R + r}\]

• 符号含义：
  • \( I \)：闭合电路中的电流（单位：安培，A）；
  • \( E \)：电源电动势（单位：伏特，V）；
  • \( R \)：外电路总电阻（负载电阻）；
  • \( r \)：电源内阻。

定律意义：

• 电流与电动势成正比，与内外电阻之和成反比；
• 揭示了电源输出电压（端电压）随负载变化的规律：
  \[U\text外}} = E – I \cdot r\]
  当负载电阻 \( R \) 增大时，电流 \( I \) 减小，内电压 \( I \cdot r \) 减小，端电压 \( U\text外}} \) 增大。

三、全电路的三种情形

• 通路（正常职业情形）

  • 电路闭合，电流正常流动。
  • 端电压 \( U\text外}} = E – I \cdot r \)，且 \( U\text外}} < E \)（因内阻消耗部分电压）。

• 断路（开路）

  • 外电路断开（如开关断开），电流 \( I = 0 \)。
  • 内电压 \( U0 = 0 \)，端电压 \( U\text外}} = E \)。此特性常用于直接测量电源电动势。

• 短路

  • 外电路电阻 \( R = 0 \)，电流 \( I = \fracE}r} \)（极大，可能烧毁电源）。
  • 端电压 \( U_\text外}} = 0 \)，全部电动势影响于内阻，电能完全转化为热能。

四、全电路的实际应用

• 旧电池性能下降的解释

  • 旧电池内阻 \( r \) 增大，导致相同负载下电流减小，端电压显著下降。

• 电源适配器的设计

  • 为减少内阻对输出电压的影响，电源需优化内部结构（如采用低内阻材料）。

• 短路保护

  • 电路中需安装保险丝或断路器，防止短路时电流过大引发危险。

全电路是包含内外电路的闭合体系，其核心规律由欧姆定律揭示。领会全电路有助于分析电源输出特性、解释实际电路现象（如电压波动、短路危险），并为电路设计提供学说依据。