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    電壓、電位、電動勢及其間的關系(一)

    2020-09-12



       眾所周知,河水總是從高處流向低處,因此要形成水流,就必須使水流兩端具有一定的水位差,即水壓。與此類似,電路中要有電流,其導體兩端就必須要有電位差,即電壓,有了電位差電流才能從電路中的高電位點流向低電位點。


    在電路中,任意兩點之間的電位差稱為該兩點之間的電壓。電壓常用字母U表示。電壓的基本單位是伏特,簡稱伏,用字母V表示,常用的單位還有千伏(kV)、毫伏(mV)等。電壓分直流電壓和交流電壓,電池上的電壓為直流電壓,它是通過化學反應維持電能量的,而交流電壓是隨時間周期變化的,發電廠的電壓一般為交流電壓。直流和交流電壓可以通過一定的裝置相互轉換,整流器是把交流電轉換成直流電的裝置,相反,逆變器則是把直流電轉換成交流電的裝置。


    電位是指在電路中(或電場中)某點與指定參考點之間的電壓。電位常用字母φ表示,其單位與電壓的單位相同。


    電壓與電位是緊密聯系又有區別的。電路中各點的電位與參考點的選擇有關,是一個相對量,好像兩座山的高度是以地平面起算,還是以海平面起算,其數值是不同的。因此,電位有正、負之分,該點電位高于參考點電位時為正,低于參考點電位時為負。而電路中任意兩點間的電壓是兩點之間的電位差(電壓),是個絕對量,與參考點的選擇無關,無論兩座山的高度是以地平面起算,還是以海平面起算,但這兩座山的高度差(電壓)總是固定不變的。

     

         在電氣工程中,常以大地作為零電位的參考點,凡與大地相連接的點,稱為接地點,用符號“”表示,該點的電位就是零電位。如果沒有特別說明的話,所謂某點的電壓,一般就是指該點與大地之間的電壓。


    在電子線路中,不一定有真正的接地點,而往往把很多元件的一端接在某一條公共線上,形成公共端,通常把它定為零電位的參考點,這條公共線稱為地線,用符號“┸”表示。


    電路中提供電能的裝置稱為電源。在各種不同的電源中,盡管產生電位差的方法不同,但它們都有一個共同點,就是能把電源內部存在的正、負電荷分別推向電源的兩極,使得一個極帶一定量的正電荷,另一個極帶一定量的負電荷,于是兩極間就形成了電場,出現了一定的電位差。電源內部這種能推動電荷移動的作用力稱為電源力(或電場力)。


    電源力將單位正電荷從一個極移動到另一個極所做的功,叫電源的電動勢,簡稱電勢。電動勢用字母E表示,其單位與電壓、電位相同,也是伏(V)。


    電動勢是衡量電源做功能力的物理量,其方向規定為由低電位(負極)指向高電位(正極)。而電壓的方向規定為由高電位指向低電位,即表示電壓降落的方向,所以電壓又稱為電壓降。




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