欧姆定律 - 电压、电流和电阻之间的关系

第一个，也许是最重要的，电流、电压和电阻之间的关系称为欧姆定律，由 Georg Simon Ohm 发现并发表在他 1827 年的论文《数学上的电流电路研究》中。

电压、电流和电阻

当创建导电路径以允许电荷连续移动时，就会形成电路。电荷通过电路导体的这种连续运动称为电流，它通常被称为“流动”，就像液体通过中空管道的流动一样。

促使电荷载流子在电路中“流动”的力称为电压 .电压是衡量两点之间总是相对的势能的具体量度。

当我们谈到电路中存在一定量的电压时，我们指的是测量电位能量的存在是为了将电荷载流子从该电路中的一个特定点移动到另一个特定点。不参考两个特殊点，“电压”一词没有意义。

电流倾向于以某种程度的摩擦力或与运动相反的方式通过导体。这种对运动的反对更恰当地称为阻力 .电路中的电流量取决于电路中阻止电流流动的电压量和电阻量。

就像电压一样，电阻是两点之间的相对量。出于这个原因，电压和电阻的量通常被表述为“介于”或“跨越”电路中的两点。

测量单位：伏特、安培和欧姆

为了能够对电路中的这些量做出有意义的陈述，我们需要能够以与量化质量、温度、体积、长度或任何其他类型的物理量相同的方式来描述它们的量。对于质量，我们可能会使用“千克”或“克”的单位。

对于温度，我们可能使用华氏度或摄氏度。以下是电流、电压和电阻的标准测量单位：

为每个数量给出的“符号”是用于在代数方程中表示该数量的标准字母。像这样的标准化字母在物理和工程学科中很常见，并得到国际认可。

每个数量的“单位缩写”代表用作其特定测量单位的速记符号的字母符号。而且，是的，那个看起来很奇怪的“马蹄铁”符号是大写的希腊字母 Ω，只是一个外国字母表（在此向所有希腊读者道歉）。

每个测量单位都以一位著名的电学实验者的名字命名：amp 在法国人 Andre M. Ampere 之后，volt 在意大利亚历山德罗·沃尔特之后，以及ohm 在德国乔治西蒙欧姆之后。

每个数量的数学符号也很有意义。电阻的“R”和电压的“V”都是不言自明的，而电流的“I”似乎有点奇怪。 “I”被认为代表“强度”（电荷流），电压的另一个符号“E”代表“电动势”。从我所做的研究来看，“我”的含义似乎存在一些争议。

符号“E”和“V”在大多数情况下是可以互换的，尽管有些文本保留“E”代表电源（例如电池或发电机）两端的电压，“V”代表其他任何设备的电压。

所有这些符号都使用大写字母表示，除非数量（尤其是电压或电流）以短时间段（称为“瞬时”值）来描述。例如，长期稳定的电池电压将用大写字母“E”表示，而雷击击中电源线瞬间的电压峰值最有可能用小写字母“e”（或小写“v”）符号表示该值是在某个时刻。

同样的小写约定也适用于电流，小写字母“i”代表某个时刻的电流。然而，大多数直流 (DC) 测量随着时间的推移保持稳定，将用大写字母表示。

库仑和电荷

电学测量的一个基本单位是库仑，这是与处于不平衡状态的电子数量成正比的电荷量度。一库仑电荷等于 6,250,000,000,000,000,000 个电子。

电荷量的符号为大写字母“Q”，库仑单位缩写为大写字母“C”。碰巧的是，电流单位安培等于 1 库仑电荷在 1 秒时间内通过电路中的给定点。在这些术语中，电流是电荷运动的速率 通过导体。

如前所述，电压是每单位电荷的势能的量度可用于激励电流从一个点流向另一个点。在我们准确定义“伏特”之前，我们必须了解如何测量这个我们称为“势能”的量。任何能量的通用公制单位是焦耳 , 等于 1 牛顿的力通过 1 米（同方向）的运动所做的功。

在英制单位中，这比在 1 英尺距离内施加的力略小于 3/4 磅。通俗地说，将 3/4 磅的重物抬离地面 1 英尺，或使用 3/4 磅的平行拉力将某物拖动 1 英尺的距离需要大约 1 焦耳的能量。在这些科学术语中定义，1 伏特等于每（除以）1 库仑电荷的 1 焦耳势能。因此，一个 9 伏电池每通过电路移动一个库仑电荷，就会释放 9 焦耳的能量。

随着我们开始探索电路中它们之间的关系，了解这些电气量的单位和符号将变得非常重要。