1、对欧姆定律的适用条件的一些辨析湖北省恩施高中 陈恩谱由于课本上对欧姆定律适用条件说法上的模糊和混乱，导致很多老师和学生对欧姆定律适用条件存在一些错误的认识，并且引起了不小的思维混乱。根据本人对相关知识的梳理，特对欧姆定律适用条件做如下说明，以正本清源，并期与同行交流。一、欧姆定律作为实验定律欧姆定律最初得来，完全是依据实验，实验表明，在金属导体温度几乎不变、电解质溶液浓度几乎不变时，通过导体的电流，与加在导体两端的电压成正比，即 ，其比例系数被定义为电UI导 D，有 ，电阻就是电导的倒数 ，由此得到大家熟悉的欧姆定律 。焦耳通UIDR1RI过对金属导体发热的实验研究，得到著名的焦耳定律 及 ，
2、这个 R 即欧姆定律所RtIQ2IP2热定义的电阻。实验发现，对电动机，其线圈不转动和转动起来后， 却不一样；但是由静止状态下得出的I代进 后， 也适用于线圈转动起来的情况。据此，人们重新由焦耳定律0IRRIP2热 I2热定义了电阻概念 ，这就是我们实际中使用的 R 的定义，这和欧姆定律的定义2I热已经存在区别。IU二、广义的欧姆定律在电动机转动、电路中有电容电感、以及电解槽中考虑化学反应层的情况下， 实际并等于IU；这时，人们类比 定义了一个新的物理量阻抗 ，阻抗包含了电阻、容2IPR热IURIZ抗、感抗等，有 。这时，广义的欧姆定律为 ，易看出： ，此处的电阻 RZUI是由焦耳定律定义的
3、。2IP热三、由能量守恒认识欧姆定律电阻（又称之为热电阻） ，实际上是由焦耳定律定义的，所以对欧姆定律的理解，就必然要从能量角度进行。对将电能全部转化为热能的元件（即纯电阻，比如电炉） ，由能量守恒，有 ，约去一RIU2个 I，得 ，变形得 。IRUUI对将电能主要是转化为其他形式能量的元件（即非纯电阻，比如电动机） ，由能量守恒，有，即有 ，约去约去一个 I，得 ，变形得 。IPI2其 他 RI2 IRUI可见，欧姆定律只适用于纯电阻元件。四、从电流形成机制角度认识欧姆定律在电动机、电解槽等原件中，存在反电动势概念。导体中电流驱动力除了电场力（电压）外，还受到反电动势的阻碍作用，则电路中的电
4、流为： 。REI反对电动机， 变形得 ，两边乘以 I 得到 ，对比REUI反反EUI反IEUR2，可得 ；而反电动势 ，代入前式，得 ，PI2其 他 反机PBLv反 BLvP反机其中 （安培力） ，即此式为 安培力做功，将电能转化为机械能。安FBLvF安机由上可知，由 可计算电能转化为除热能外其他形式能量的数值；或测定了热功率反其 他 I后，可借此计算出反电动势。注意， 与 是等价的，因为涉及 Z 的表达式，以及各种情况下 E 反 的具体表ZUIRE反达式，再此就不赘述。五、关于线性元件问题课本大多时候都宣称，欧姆定律只适用于线性元件，其实，这句话是不对的。如前，小灯泡是非线性元件，欧姆定律照
5、样适用。很多人或许会说，欧姆定律说的是在导体确定时，电流与电压成正比，这句话表明欧姆定律只适用于定值电阻，即线性元件。注意，这句话所说导体确定是什么意思？包不包括温度、浓度不变（即电阻率不变）？这句话更严重的问题在于，对 中 I 和 U 关系的语言描述“在导体确定时，电流与电压成正比”RI是一个控制变量式的描述；若导体变了（电阻 R 变了比如小灯泡温度升高了） ，难道 就RUI不成立了吗？仍然成立！不过是把 R 换成新的 R 就行了。类比牛顿第二定律的表述： 物体的加速度与物体所受合力成正比，那么物体变化了mFa（质量 m 变了） ， 还成立吗？当然还成立！不过是把 m 换成新的 m 就行了。
6、a六、关于电解质溶液问题高中物理中涉及两个模型：电解质溶液和电解槽。其实，电解质溶液通电后，一定存在电解反应！也就是说，电解质溶液通电后，就成为了电解槽！这就是很多老师迷惑所在。那么，说欧姆定律适用于电解质溶液是什么意思呢？这得实验和从理论两个角度说明。当电解质溶液通电时，可在电解槽内插入两个测量电极， “测量电极”适当离开“电解电极”远一点，这样即可验证欧姆定律适用于电解质溶液。为什么“测量电极”要适当离开“电解电极”远一点呢？因为电解电极附近存在化学反应双电层，双电层处有反电动势，测量电极应该避开这个反电动势。从上述分析来看，欧姆定律适用于除开化学反应双电层外的电解质溶液，不适用于包含了化学反应双电层的电解槽。这就是高中物理中电解质溶液和电解槽的区别所在。七、结论关于欧姆定律的适用条件，建议只说纯电阻元件。纯电阻元件指金属元件和电解质溶液。
