探究欧姆定律：电流与电压的关系

欧姆定律是电路的基本定律之一，它说明流过电阻的电流与该电阻两端电压之间的关系，反映了电阻元件的特性。

对于一段仅含电阻R的电路，欧姆定律表示流过电阻R的电流I与电阻两端的电压U成正比的关系，其数学表达式为

U=IR （1-12）

注意，式（1-12）成立的条件是电流和电压的参考方向为相关联。当电压和电流的参考方向为非关联时，式（1-12）等式的左边必须加上一个负号。即

U=-IR （1-13）

注意，欧姆定律仅适用于阻值不随通过的电流或两端电压的变化而变化的电阻电路，满足欧姆定律的电路称为线性电路。对于非线性电路，欧姆定律不适用，在讨论非线性电路问题时，电流和电压之间的关系用函数来表示，该函数通常表示成U-I平面上的曲线，该曲线称为伏（V）-安（A）特性曲线。

【例1-1】 求图1-8所示4段电路电压U_ab的大小，并说明电压的实际方向，已知电阻R=5Ω。

解 图1-8a和图1-8b电路中电流和电压的参考方向为相关联，欧姆定律的形式为式（1-12），根据式（1-12）可得

图1-8a中 U_ab=IR=1×5V=5V

因为U_ab为正，说明U_ab的实际方向和参考方向相同，从a指向b。(www.xing528.com)

图1-8b中 U_ab=IR=（-1）×5V=-5V

因为U_ab为负，说明U_ab的实际方向和参考方向相反，从b指向a。

图1-8 例1-1图

图1-8c和图1-8d电路中电流和电压的参考方向为非关联，欧姆定律的形式为式（1-13），根据式（1-13）可得

图1-8c中 U_ab=-IR=-1×5V=-5V

因为U_ab为负，说明U_ab的实际方向和参考方向相反，从b指向a。

图1-8d中 U_ab=-IR=-（-1）×5V=5V

因为U_ab为正，说明U_ab的实际方向和参考方向相同，从a指向b。