前面的幾篇文章，分別分享了電路的基本元件（電阻、電感、電容）、基本引數或物理量（電流、電位、電壓、電動勢、功率）、電流的各種效應等方面的電工基礎知識，本文分享幾個與電阻、電壓、電流、功率相關的幾個定律，這幾個定律也是電氣（工）必須掌握的電工基礎知識。

這幾個定律分別是：電阻定律、歐姆定律、焦耳—楞次定律。透過學習這幾個定律，我們將學會解決下面這些及其類似的問題：當知道導線的規格、長度、種類後，如何計算其電阻；當知道電壓、電阻的大小後，如何計算電流；當購買了一臺電爐後，如何計算它的發熱量。

這些知識對實際工作或今後進一步學習電工學知識，都很有裨益。

一、

電阻定律

電阻定律是反應電阻大小的公式，也是電路計算的基礎公式。

在《

一文詳解分析、計算電路必須掌握的幾個引數：電阻、電容、電感

》介紹過電阻的概念是：“當電流在導體中流過時，定向運動的自由電子與導體內的原子核發生碰撞而受到阻礙，將電能轉化為熱能或其他不可逆形式的能量。這種導體對電流的阻礙能力稱為電阻”。

那麼電阻的大小與哪些因素有關係呢？當知道導線的規格、長度、種類後，如何計算其電阻呢？

決定導體電阻值的因素有：導體對電流的阻礙程度，即電阻與導體的長度、導體的材料、導體的截面積有關。

大量實驗結果表明：在溫度不變時，導體的電阻（R）跟它的長度（L）、導體材料的性質（ρ）成正比，跟它的橫截面積（S）成反比，這就是電阻定律。

即：導體截面積越大，導體電阻越小，截面積越小，導體電阻越大；在其他因素一定的情況下，導體越長，電阻越大；導體越短，電阻越小；導體材料的導電效能越好（ρ越小），電阻越小，導體的導電效能越差（ρ越大），電阻越大，電阻越大。

電阻定律的公式為：

式中ρ——導體的電阻率，它由電阻材料的性質決定，是反映材料導電效能的物理量，單位Ω·m（歐·米）；

L——導體的長度，單位為m（米）；

S——導體的橫截面積，單位為m2（平方米）；

R——導體的電阻，單位為歐（Ω）。

二、

歐姆定律

歐姆定律是反映電流與電壓、電阻之間關係的公式。

在電路中，電流與電壓、電阻之間到底有什麼關係呢？當知道電壓、電阻的大小後，如何計算電流？初學者常常容易混淆它們之間的關係。歐姆定律規定了電流（I）和電壓（U）、電阻（R）之間的關係。

實物電路

電路圖

在電路中，流過電阻器的電流（I）與電阻器兩端的電壓（U）成正比，與電阻（R）成反比，即：

這就是歐姆定律的基本概念，是電路中最基本的定律之一。

上面公式中：

電流的單位為安培（A），

電壓的單位為伏特（V），

電阻的單位為歐姆（Ω）。

1、

電壓對電流的影響

根據歐姆定律，可以看出：在電路中電阻阻值不變的情況下，電阻兩端的電壓升高，流經電阻的電流也成比例增加；電壓降低，流經電阻的電流也成比例減小。

在圖中，為電壓變化對電流的影響。當電壓從25V升高到30V時，電流值會從2。5A升到3A；當電壓從25V升高到10V時，電流值會從2。5A降低到1A。

2、

電阻對電流的影響

根據歐姆定律，同樣可以看出：在電路中電阻兩端電壓值不變的情況下，電阻阻值升高，流經電阻的電流成比例降低；電阻阻值降低，流經電阻的電流則成比例升高。

下圖為電阻變化對電流的影響，電阻從10Ω升高到20Ω時，電流值會從2。5A降低到1。25A；電阻從10Ω降低到5Ω時，電流值會從2。5A升到5A。

三、焦耳—楞次

定律

當購買了一臺電爐後，如何計算它的發熱量呢？諸如此類的問題，就必須用焦耳—楞次定律來計算。到焦耳—楞次定律反應電流的熱效應與電流、電壓、電阻之間的關係。

我們知道，當電流在導體中流過時，定向運動的自由電子與導體內的原子核發生碰撞而受到阻礙，即因為導體有電阻，將電能轉化為熱能或其他不可逆形式的能量。當電能轉化為熱能後將會使導體溫度升高，這種現象叫做電流的熱效應。

當我們把手靠近點亮了一段時間的白熾燈泡，就會感到燈泡發熱；當電視機、計算機主機和顯示器長時間工作後，外殼會發熱，這些都是因為導體中有電流透過時，導體就會發熱，即電流的熱效應。

在生活中，我們可以觀察到：燈泡和電線串聯在電路中，電流相同，燈泡會發熱、發光，電線卻不怎麼熱；相同的導線如果將燈泡換成大功率的電爐，電線將顯著發熱，甚至燒壞電線；電熨斗通電的時間過長，也會產生很多熱量，一不小心，就會燙壞衣料。這些都說明電流產生的熱量與導體的電阻、電流和通電時間有關。

英國物理學家焦耳和俄國科學家楞次各自做了大量的實驗，證明了電流的這種熱效應現象，並確定了電流產生的熱量與電流、電阻和通電時間的定量關係，這個定量關係就稱為焦耳—楞次定律。它的內容是電流流過導體產生的熱量Q與電流I 的平方成正比，與導體的電阻R成正比，與通電時間t成正比，用公式表示為：

根據歐姆定律I=U/R，焦耳—楞次定律可以有以下幾種形式：

上面的幾個公式中：

電流的單位為安培（A），

電壓的單位為伏特（V），

電阻的單位為歐姆（Ω），

時間的單位為秒（s），

則熱量Q的單位是焦耳（J）。

焦耳—楞次定律只適用於純電阻電路，如下圖的電爐等，此時電流所做的功將全部轉變成熱量。

若不是純電阻電路，如下圖所示的電路中包含有電動機、電解槽等用電器，則電能除部分轉化為熱能使溫度升高外，還要轉化為機械能、化學能等其他形式的能。此時，電功就不等於而是大於生成的熱量了。

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自我介紹

我是資深電工老吳，紮根行業四十餘年，專注工程設計，涉足電力、冶金、建築、市政、礦山、輕工等領域的發電、變電、配電、新能源、電氣及自動化等工程，喜歡分享工作、生活，分享一切快樂與美好。

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