对欧姆定律适用条件的一些解析 陈恩普 湖北省恩施市高级中学 由于教材中关于欧姆定律适用条件用语的表述存在着歧义和混淆，导致很多师生对欧姆定律的适用条件产生一些误解，造成了相当大的思维混乱。根据我对相关知识的整理，现就欧姆定律的适用条件作如下阐释，以澄清来源，与同行交流。 1、欧姆定律作为实验定律 欧姆定律最初完全基于实验推导出来的。实验表明欧姆定律适用范围，当金属导体温度几乎恒定，电解质溶液浓度几乎恒定时，通过导体的电流与加在导体两端的电压成正比，即它的比例系数定义为电导D，电阻为电导的倒数网校头条，从而得到了我们熟悉的欧姆定律。焦耳通过对金属导体发热的实验研究，得到了著名的焦耳定律和R。这个R就是用欧姆定律定义的电阻。实验发现，对于电动机来说，线圈不转动时和转动时是不一样的；但从静止状态代入之后，同样适用于线圈转动的情况。基于此，人们用焦耳定律重新定义了电阻的概念-，这就是我们在实际中采用的R的定义，和欧姆定律的定义是不一样的。2、广义欧姆定律在电动机转动的情况下，电路中的电容和电感，电解池中的化学反应层，其实是不相等的；这时，人们就类比地定义一个新的物理量-阻抗，它包括了电阻，容抗，感抗等。这时的广义欧姆定律就是，容易看出：，这里的电阻R就是焦耳定律定义的-。
3、从能量守恒定律理解欧姆定律电阻器(又称热敏电阻)实际上是由焦耳定律定义的，因此对欧姆定律的理解必须从能量的角度来进行。对于把全部电能转换成热能的元件(即纯电阻器，例如电炉)，根据能量守恒定律，我们有，减去一个I，得到，变形得到。对于主要把电能转换成其他形式能量的元件(即非纯电阻器，例如电动机)，根据能量守恒定律，我们有，减去一个I，得到，变形得到。可见，欧姆定律只适用于纯电阻元件。4、从电流形成机理角度理解欧姆定律在电动机、电解池等原始元件中，都有反电动势的概念。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。电路中电流为：。对于电动机，变形后，两边乘以I可得欧姆定律适用范围，比较可得；而反电动势，代入上式可得，式中（安培力），即此式为-安培力做功，将电能转化为机械能。由上式可知，由电能转化为热能以外的其他形式能量的能量值，可由计算得出；或者测出热功率后，可计算出反电动势。注意和是等价的，因为涉及到Z的表达式，以及各种情况下E的具体表达式，这里就不再赘述了。5.关于线性元件问题，教科书上经常说欧姆定律只适用于线性元件，其实这种说法是不正确的。和前面一样，小灯泡是非线性元件，欧姆定律依然适用。很多人可能会说，欧姆定律说的是当导体确定的时候，电流和电压成正比，这句话说明，欧姆定律只适用于固定电阻，也就是线性元件。
注意，导体一定时是什么意思？是否包括温度和浓度一定（即电阻率一定）？这句话比较严重的问题是，I和U关系的语言描述——“导体一定时，电流和电压成正比”是控制变量描述；如果导体发生变化（电阻R变化——比如小灯泡温度升高），那不就成立了吗？当然还是成立的！只是把R换成新的R就行了。类比于牛顿第二定律的表述：——物体的加速度和物体所受的净力成正比，那么如果物体发生变化（质量m变化），那还成立吗？当然还是成立的！只是把m换成新的m就行了。 6.关于电解质溶液的问题，高中物理中涉及到两种模型：电解质溶液和电解池。其实电解质溶液通电后，必然有电解反应发生！也就是说，电解液通电后就变成了电解池！这也是很多老师困惑的地方。那么，说欧姆定律适用于电解液，到底是什么意思呢？这需要从实验和理论两个角度来解释。电解液通电后，可以在电解池中插入两个测量电极，“测量电极”要稍微远离“电解电极”。这样就可以验证欧姆定律适用于电解液。为什么要让“测量电极”稍微远离“电解电极”呢？因为电解电极附近有一个化学反应双电层，而双电层处有一个反电动势。
