电阻和电流的关系公式是欧姆定律(Ohm's Law):U = IR
其中,U是电压,I是电流,R是电阻。欧姆定律表明电流跟电压成正比,跟电阻成反比。也就是说,如果电压和电阻不变,电流也不变;如果电压不变,而电阻增加,电流会减小。
欧姆定律是基本电路定律之一,是理解电路行为的基础。
电功率和电阻的关系式是 P = I²R 或 P = U²/R
其中,P是电功率,I是电流,U是电压,R是电阻。这些公式都可以从另一个基本定律——瓦特定律(Watt's Law)推导出来。瓦特定律表示,电功率等于电流乘以电压,即P = IU。
将欧姆定律带入瓦特定律,可以推导出上面的两个公式。它们表明,电阻越大,单位时间内周围的能量损失越大,所以电力消耗也越大。
电阻和温度的关系式是温度系数公式:Rt = R₀(1+αt)
其中,Rt是温度为t时的电阻,R₀是温度为0℃时的电阻,α是温度系数。不同材料的温度系数不同,铜的温度系数为0.004,铁的温度系数为0.006。
该公式表明,电阻随温度的升高而增加,这是因为随着温度的升高,固体原子的热运动加剧,电子与原子之间的相互作用增强,电流通过物体时的碰撞阻力也随之增大。
电阻和材料尺寸、形状的关系式是 R = ρL/A
其中,R是电阻,ρ是材料的电阻率,L是材料长度,A是材料横截面积。
这个公式表明,电阻跟材料的长度成正比,跟横截面积成反比。因此,在相同材料、长度的情况下,电阻越小,横截面积越大,这也是为什么导线的横截面积要尽量大。
此外,形状也会影响电阻。相同材质、长度的电线,扭成螺旋形后,电阻也会增大,这是因为电线的截面积变小了。