如果我有一个0.1Ω的电阻那我是不是可以获得大于电压的电流?

如果我有一个0.1Ω的电阻那我是不是可以获得大于电压的电流?

这是我2024年的第一篇回答帖。

猜想题主的意思是这样的:用题主的0.1Ω的电阻接在1.5V电池的两端,若电池内阻为0.3Ω,则电流为1.5/(0.3+0.1)=3.75A,其数值大于1.5;再例如把0.1Ω的电阻接在6V电池的两端,电池内阻为0.5Ω,则电流为6/(0.5+0.1)=10A,其数值大于6。具体见下图:

也就是说,题主其实比较的是电压与电流之数值大小关系,并且不考虑两者的单位。

至于0.1Ω电阻的制备,非常容易。我们知道铜的电阻率是 ,截面积为1mm²长度为1米的铜芯导线其电阻为:

我们把0.1除以0.017,其值约等于5.8824。可见,题主取长度为5.8824米截面积为1mm²的单芯铜线,其阻值就为0.1Ω。

我很赞赏题主的想法。但我要提醒题主:这样做是很危险的:这样做构成了事实上的电源短路!不建议题主去做类似的尝试。

我自己在上初一时还真做过类似实验。我把一根2米长的电线(不记得电线的截面积参数了)的两端用砖头压在1号电池的两端,电压是1.5V。接通后看见电线冒烟接着燃烧,电池在数秒后炸裂了。这个结果供题主参考。

我上初一下学期时,自己动手焊接了一台半导体收音机,当收音机发出广播声后别提多高兴了。后来又给同班同学焊接了几台收音机,均成功。建议题主不妨也来试试,比做电池短路实验有趣得多,收获的知识也更多。

再次提醒:题主不要去做电池短路实验,很危险!!!

至于超导,题主可在知乎搜寻,答案有N多,坑有N²多。题主自己去判断吧。

看到题主修改了主题,以及主题说明,基本想法和我的猜测是一致的。既然如此,我再补充一些内容吧。

我们看下图:

我们看到,图2中的路端电压U其实就是电阻R对电源电动势E的分压。根据我们学到的分压原理,有:

,式1

式1中的K=r/R,是电源内阻与外电路总电阻R之比,它决定了路端电压U的大小:K值越大则路端电压U就越低;反过来,K值越小路端电压U就越高。

我们以图1场景1为例,暂且认为电池的内阻可以自由减小(实际上当然不可能),则有:

1)当电池内阻为0.3Ω时,此时K=0.3/0.1=3,电流为3.75A,路端电压U=IR=3.75x0.1=0.375V,相当于电池电动势E的25%。

2)当电池内阻为0.03Ω时,此时K=0.03/0.1=0.3,电流为11.54A,路端电压U=11.54x0.1=1.154V,相当于电池电动势E的77%。

3)当电池内阻为0.003Ω时,此时K=0.003/0.1=0.03,电流为14.56A,路端电压U=14.56x0.1=1.456V,相当于电池电动势E的97%。

4)我们看到随着K值减小,路端电压U不断增大逼近电池电动势E。我们取电池内阻等于外电路电阻的1/50,也即0.1/50=0.002Ω时,此时K=0.02,电流为14.71A,路端电压U=14.71x0.1=1.471V,相当于电源电动势E的98%。

发现没有?如果电池的内阻可以做到很小,尽管外电阻减小电流加大,但路端电压U的变化却不大,且近似等于电池电动势E。

在供配电工程中,设想外电路发生了短路,若电源内阻及线路电阻之和小于短路电阻的1/50,则供电电压基本不变,依然维持在额定电压的98%,我们把这种电源系统叫做无限大容量电源系统。

我们寻常所见的高压输送电线路和电网,其电压在20kV以上,此高压电网近似于无限大容量电源系统;对于我们日常使用的220V(相电压)/380V(线电压)低压配电线路,当负载侧发生短路时电力变压器低压侧的电压会下降一半,为0.5Un(Un是额定电压),而负载侧电压会下降到0.15Un。尽管电压值会下降,但比较起1.5V电池的带载能力要强很多,是不是?

对于学校实验室中的直流稳压电源或者开关电源,如果我们用以考核的电阻阻值在正常取值范围之内,我们会发现电源的输出电压与电阻阻值大小变化无关,与正常输出电流的大小变化亦无关。这说明,在正常的负载电阻取值范围之内,稳压电源或者开关电源近似于无限大容量电源系统。

图5左侧的控制线路题主不要看,重点是右侧的伏安特性曲线。我们看到,当电流从0到I2之间变化时,其输出电压U基本不变,均维持在12V。若题主的电阻取值在合理范围之内,会发现不管电流如何变化,电压均保持为固定值。这说明什么?

写到这里,给个总结吧:

题主用0.1Ω的电阻去考核电源的输出电压和输出电流,实际上考核的就是电源特性,其背后的知识还是很丰富的。

就写到这里。