摘要：在同一电路中，通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。该定律是由德国物理学家乔治•西蒙•欧姆发表的《金属导电定律的测定》论文提出的。随研究电路工作的进展，人们逐渐认识到欧姆定律的重要性。
关键词：欧姆定律；安全用电
引言：在采取必要的安全措施的情况下使用和维修电工设备。电能是一种方便的能源，它的广泛应用形成了人类近代史上第二次技术革命。有力推动了人类社会的发展，给人类创造了巨大的财富，改善了人类的生活。
一、欧姆定律定义
常见简述：在同一电路中，通过某一导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比,这就是欧姆定律。
欧姆定律成立时，以导体两端电压为横坐标，导体中的电流I为纵坐标，所做出的曲线，称为伏安特性曲线。这是一条通过坐标原点的直线，它的斜率为电阻的倒数。具有这种性质的电器元件叫线性元件，其电阻叫线性电阻或欧姆电阻。
欧姆定律不成立时，伏安特性曲线不是过原点的直线，而是不同形状的曲线。把具有这种性质的电器元件，叫作非线性元件。
全电路公式：I=E/（R+r）
E为电源电动势，单位为伏特（V）；R是负载电阻，r是电源内阻，单位均为欧姆符号是Ω.I的单位是安培(A).
二、发展简史
欧姆第一阶段的实验是探讨电流产生的电磁力的衰减与导线长度的关系，其结果于1825年5月在他的第一篇科学论文中发表。在德国科学家施威格发明的检流计启发下，他把奥斯特关于电流磁效应的发现和库仑扭秤方法巧妙地结合起来，设计了一个电流扭力秤，用它测量电流强度。欧姆从初步的实验中发现，电流的电磁力与导体的长度有关。其关系式与今天的欧姆定律表示式之间看不出有什么直接联系。欧姆在当时也没有把电势差、电流强度和电阻三个量联系起来。
在欧姆之前，虽然还没有电阻的概念，但已有人对金属的电导率进行研究。1825年7月，欧姆也用上述初步实验中所用的装置，研究了金属的相对电导率。他把各种金属制成直径相同的导线进行测量，确定了金、银、锌、黄铜、铁等金属的相对电导率。虽然这个实验较为粗糙，而且有不少错误，但欧姆想到在整条导线中电流不变的事实表明电流强度可以作为电路的一个重要基本量，他决定在下一次实验中把它当作一个主要观测量来研究。
在以前的实验中，欧姆使用的电池组是伏打电堆，这种电堆的电动势不稳定，使他大为头痛。后来经人建议，改用铋铜温差电偶作电源，保证了电源电动势的稳定。
1826年，欧姆用上面图中的实验装置导出了他的定律。在木质座架上装有电流扭力秤，DD'是扭力秤的玻璃罩，CC'是刻度盘，s是观察用的放大镜，m和m'为水银杯，abb'a'为铋框架，铋、铜框架的一条腿相互接触，这样就组成了温差电偶。A、B是两个用来产生温差的锡容器。实验时把待研究的导体插在m和m'两个盛水银的杯子中，m和m'成了温差电池的两个极。
欧姆准备了截面相同但长度不同的导体，依次将各个导体接入电路进行实验，观测扭力拖拉磁针偏转角的大小，然后改变条件反复操作，根据实验数据归纳成下关系：
x=q/(b+l)式中x表示流过导线的电流的大小，它与电流强度成正比，A和B为电路的两个参数，L表示实验导线的长度。
1826年4月欧姆发表论文，把欧姆定律改写为：x=ksa/ls为导线的横截面积，K表示电导率，A为导线两端的电势差，L为导线的长度，X表示通过L的电流强度。如果用电阻l'=l/ks代入上式，就得到X=a/I'这就是欧姆定律的定量表达式，即电路中的电流强度和电势差成正比而与电阻成反比。为了纪念欧姆对电磁学的贡献，物理学界将电阻的单位命名为欧姆，以符号Ω表示。1欧姆定义为电位差为1伏特时恰好通过1安培电流的电阻。
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三、用电原则
(1)不靠近高压带电体，不接触低压带电体。(2)不用湿手扳开关，插入或拔出插头。(3)安装、检修电器应穿绝缘鞋，站在绝缘体上，且要切断电源。(4)禁止用铜丝代替保险丝，禁止用橡皮胶代替电工绝缘胶布。(5)在电路中安装触电保护器，并定期检验其灵敏度。(6)下雷雨时，不使用收音机、录像机、电视机、且拔出电源插头，拔出电视机天线插头。暂时不使用电话，如一定要用，可用免提功能。(7)严禁私拉乱接电线，禁止学生在寝室使用电炉等电器。(8)不在架着电缆、电线的下面放风筝和进行球类活动。
四、安全用电的注意事项
l、认识了解电源总开关，学会在紧急情况下关断总电源。
2、不用手或导电物去接触、探试电源插座内部。
3、不用湿手触摸电器，不用湿布擦拭电器。
4、电器使用完毕后应拔掉电源插头；插拔电源插头时不要用力拉拽电线，以防止电线的绝缘层受损造成触电；电线的绝缘皮剥落，要及时更换新线或者用绝缘胶布包好。
5、发现有人触电要设法及时关断电源；或者用干燥的木棍等物将触电者与带电的电器分开，不要用手去直接救人；年龄小的同学遇到这种情况，应呼喊成年人相助，不要自己处理，以防触电。
6、不随意拆卸、安装电源线路、插座、插头等。哪怕安装灯泡等简单的事情，也要先关断电源，并在家长的指导下进行。
五、定理的微观解释
设有一段金属导体，横截面积为S，长为L，在导体的两端加上电压U，则导体中的场强E=U/L.这时，一自由电子在电场力F=eE的作用下做定向移动。设电子的质量为m,则定向移动的加速度为a=F/m=eE/m=U(e/mL)。
运动的自由电子要频繁地与金属正离子碰撞，使其定向移动受到破坏，限制了移动速率的增加。自由电子在碰撞后向各个方向弹射的机会相等，失去了之前定向移动的特性，又要从新开始做初速为0的定向加速运动。
自由电子相继两次碰撞的间隔有长有短，设平均时间为t，则自由电子在下次碰撞前的定向移动速率vt（以t为下标）=at，那么在时间t内的平均速率v=at/2。结合之前推出的a=U(e/mL)，得自由电子的平均移动速率为v=U(et/2mL)。
代入电流的微观表达式I=neSv，得I=U(ne^2St/2mL)
对于一定的金属材料，在一定的温度下，t是个确定的数值（10^-14~10^12s)，也就是说，对于一段金属导体，ne^2St/2mL是个常量。
因此，导体中的电流强度I与两端的电压U成正比。导体两端的电压与导体中的电流强度的比值(2mL/ne^2St)就是这段导体的电阻。由此看出，导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比，与1/ne^2t成正比。1/ne^2t由导体的特性决定。因此，在一定温度时，导体的电阻是R=ρL/S。ρ是导体的电阻率。对于一定温度与相同的导体，电阻率一定。
六、局限原因
在通常温度或温度不太低的情况下，对于电子导电的导体，欧姆定律是一个很准确的定律。当温度低到某一温度时，金属导体可能从正常态进入超导态。处于超导态的导体电阻消失了，不加电压也可以有电流。对于这种情况，欧姆定律当然不再适用。
在通常温度或温度变化范围不太大时，像电解液这样离子导电的导体，欧姆定律也适用。而对于气体电离条件下，所呈现的导电状态，和一些导电器件，欧姆定律不成立。
结束语：欧姆定律是关于电路的一条重要定律。它阐述了电流、电压、电阻三个物理量之间的关系，在解决各种电路及相关实际问题中有着广泛的应用。因此深入理解欧姆定律对学好电学知识和安全用电起着至关重要的作用。
参考文献：
[1]王兰君，张景皓，黄海平.浅谈安全用电.郑州：河南科学技术出版社，2009.12
[2]辛长平.欧姆定律的应用[M].北京：电子工业出版社，2011.9
论文作者:赵海甫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/16
标签：导体论文; 欧姆定律论文; 电阻论文; 电流论文; 电流强度论文; 导线论文; 电路论文; 《电力设备》2017年第20期论文;