第九部份稳恒电压
第一讲基本知识介绍
第八部分《稳恒电压》包括两大块：一是“恒定电压”，二是“物质的导电性”。后者是对于电路的外部估算，前者则是深入微观空间电流源并联电阻等效为，去解释电压的动因和比较不同种类的物质导电的情形有哪些区别。
应当说，第一块的知识和中考考纲对应得比较好，推进的部份是对复杂电路的估算（引入了一些新的处理手段）。第二块虽是全新的内容，但近几年的考试早已甚少涉及，以至于好多奥赛培训资料都把它删除了。鉴于在奥赛考纲中这部份内容还保留着，我们还是想简略地介绍一下。
一、欧姆定理
1、电阻定理
a、电阻定理R=ρ
b、金属的阻值率ρ=ρ0（1+αt）
2、欧姆定理
a、外电路欧姆定理U=IR，沿着电压方向电势降落
b、含源电路欧姆定理
在如图8-1所示的含源电路中，从A点到B点，依照原则：①遇内阻，顺电压方向电势降落（逆电压方向电势下降）②遇电源，负极到正极电势降落，正极到负极电势下降（与电压方向无关），可以得到以下关系
UA?IR?ε?Ir=UB
这就是含源电路欧姆定理。
c、闭合电路欧姆定理
在图8-1中，若将A、B两点短接，则电压方向只可能向左，含源电路欧姆定理成为
UA+IR?ε+Ir=UB=UA
即ε=IR+Ir，或I=
这就是闭合电路欧姆定理。值得注意的的是：①对于复杂电路，“干路电压I”不能做绝对的理解（任何要考察的一条路均可视为支路）；②电源的概念也是相对的，它可以是多个电源的串、并联，也可以是电源和内阻组成的系统；③外内阻R可以是多个阻值的串、并联或混联，但不能包含电源。
二、复杂电路的估算
1、戴维南定律：一个由独立源、线性内阻、线性受控源组成的二端网路，可以用一个电流源和内阻串联的二端网路来等效。（事实上，也可等效为“电流源和内阻并联的的二端网路”——这就成了诺顿定律。）
应用方式：其等效电路的电流源的电动势等于网路的开路电流，其串联内阻等于从端钮看进去该网路中所有独立源为零位时的等效内阻。
2、基尔霍夫（克希科夫）定理
a、基尔霍夫第一定理：在任一时刻流入电路中某一分节点的电压硬度的总和，等于从该点流出的电压硬度的总和。
比如，在图8-2中，针对节点P，有
I2+I3=I1
基尔霍夫第一定理也被称为“节点电压定理”，它是电荷受恒定理在电路中的具体彰显。
对于基尔霍夫第一定理的理解，最近早已拓展为：流入电路中某一“包容块”的电压硬度的总和，等于从该“包容块”流出的电压硬度的总和。
b、基尔霍夫第二定理：在电路中任取一闭合回路，并规定正的绕行方向，其中电动势的代数和，等于各部份内阻（在交流电路中为阻抗）与电压硬度乘积的代数和。
比如，在图8-2中，针对闭合回路①，有
ε3?ε2=I3(r3+R2+r2)?I2R2
基尔霍夫第二定理事实上是含源部份电路欧姆定理的变体（☆同学们可以列多项式UP=…=UP得到和前面完全相同的多项式）。
3、Y?Δ变换
在无法认清串、并联关系的电路中，进行“Y型?Δ型”的互相转换往往是必要的。在图8-3所示的电路中
☆同学们可以证明Δ→Y的推论…
Rc=
Rb=
Ra=
Y→Δ的变换稍微复杂一些电流源并联电阻等效为，但我们依然可以得到
R1=
R2=
R3=
三、电功和电功率
1、电源
使其他方式的能量转变为电能的装置。如发电机、电池等。发电机是将机械能转变为电能；干电板、蓄电瓶是将物理能转变为电能；光电瓶是将光能转变为电能；原子电瓶是将原子核放射能转变为电能；在电子设备中，有时也把变换电能方式的装置，如检波器等，作为电源看待。
电源电动势定义为电源的开路电流，电阻则定义为没有电动势时电路通过电源所遇见的内阻。据此不难推出相同电源串联、并联，甚至不同电源串联、并联的时的电动势和电阻的值。
比如，电动势、内阻分别为ε1、r1和ε2、r2的电源并联，构成的新电源的电动势ε和电阻r分别为（☆师生共同推论…）
ε=
r=
2、电功、电功率
电压通过电路时，电场力对电荷作的功称作电功W。单位时间内电场力所作的功称作电功率P。
估算时，只有W=UIt和P=UI是完全没有条件的，对于不含源的纯内阻，电功和焦耳热重合，电功率则和热功率重合，有W=I2Rt=
t和P=I2R=
。
对非纯内阻电路，电功和电热的关系根据能量守恒定理求解。
四、物质的导电性
在不同的物质中，电荷定向联通产生电压的规律并不是完全相同的。
1、金属中的电压
即一般所谓的不含源纯内阻中的电压，规律遵照“外电路欧姆定理”。
2、液体导电
就能导电的液体叫电解液（不包括液态金属）。电解液中离解出的正负离子导电是液体导电的特性（如：氯化铜分子在一般情况下是电中性的，但它在碱液里受水份子的作用都会离解成铜离子Cu2+和硝酸根离子S
，它们在电场力的作用下定向联通产生电压）。
在电解液中加电场时，在两个电极上（或电极旁）同时形成物理反应的过程叫作“电解”。电解的结果是在两个极板上（或电极旁）生成新的物质。
液体导电遵照法拉第电解定理——
法拉第电解第一定理：电解时在电极上析出或溶化的物质的质量和电压硬度、跟通电时间成反比。表达式：m=kIt＝KQ（式中Q为析出质量为m的物质所须要的电量；K为电化当量，电化当量的数值随着被析出的物质种类而不同，某种物质的电化当量在数值上等于通过1C电量时析出的该种物质的质量，其单位为kg/C。）
法拉第电解第二定理：物质的电化当量K和它的物理当量成反比。某种物质的物理当量是该物质的摩尔质量M（克原子量）和它的电负性n的比值，即K=
，而F为法拉第常数，对任何物质都相同，F=9.65×104C/mol。
将两个定理联立可得：m=
Q。
3、气体导电
二氧化碳导电是很不容易的，它的前提是二氧化碳中必须出现可以定向联通的离子或电子。根据“载流子”出现形式的不同，可以把二氧化碳放电分为两大类——
a、被激放电
在地面放射性元素的辐照以及紫外线和宇宙射线等的作用下，会有少量二氧化碳分子或原子被电离，或在有些镇流器内，通电的钨丝也会发射电子，这种“载流子”均会在电场力作用下形成定向联通产生电压。这些情况下的电压通常比较微弱，且遵照欧姆定理。典型的被激放电情形有
b、自激放电
然而，当电场足够强，电子动能足够大，它们和中性二氧化碳相碰撞时，可以使中性分子电离，即所谓碰撞电离。同时，在正离子向阴极运动时，因为以很大的速率撞到阴极上，还可能从阴极表面上打出电子来，这些现象称为二次电子发射。碰撞电离和二次电子发射使二氧化碳中在很短的时间内出现了大量的电子和正离子，电压亦迅速减小。此类现象被称为半桥放电。移相放电不遵照欧姆定理。
常见的推挽放电有四大类：辉光放电、弧光放电、火花放电、电晕放电。
4、超导现象
据金属内阻率和湿度的关系，内阻率会随着气温的增加和减少。当内阻率降为零时，称为超导现象。内阻率为零时对应的气温称为临界体温。超导现象首先是英国化学学家昂尼斯发觉的。
超导的应用前景是显而易见且相当宽广的。但因为通常金属的临界气温通常都十分低，故产业化的价值不大，为了解决这个矛盾，科学家们旨在于找寻或合成临界气温比较切合实际的材料就成了现今前沿科技的一个热门领域。当前人们的研究主要是集中在合成材料方面，临界气温早已超过100K，其实，这个气温距产业化的期望值还很远。
5、半导体
半导体的内阻率界于导体和绝缘体之间，且ρ
