什么是电压?电压计算公式和单位换算及电位差概念讲解

前面第一课中学过电路的组成,而第二课中介绍了电流的一些基本概念、计算公式和单位换算,然而我们在电路等用电的地方还听到过电压这个概念,本文就给大家介绍什么是电压及电压计算公式、单位换算与电位这三个基础知识。

什么是电压?

电荷移动需要力,推动电荷在电源外部移动(也就是导线和负载)的这种力称为电场力。电场力将单位正电荷沿电路中的一点推向另一点所做的功成为电压。就好比水流一样,水压可以控制水流的流动。而如果电路中没有电压就不会产生电流了。

做功越多电压就越大(比如强大的水压可以提高水流将其射出很远),所以电路中电压表现了电场力推动电荷做功的能力。为了方便理解我们可以将电压类比为水压,电流类比做水流,关于电压如何产生的这个问题会在下面“电位的基本概念”中介绍到。

电压计算公式

和电流有直流和交流的区别一样,电压也有直流电压和交流电压之分,这个在计算公式中表示的符号是不同的,直流电压用大写字母“U”表示,而交流电压用小写字母“u”表示,电压计算公式是:

电压计算公式

上面公式中的U代表电压、W代表电功率(单位焦耳)、q代表电量(单位库伦),功率除以电量就是电压了。AB是指定出点A到点B之间的电压和这两点之间的电功率,有时候一般电路中没有带这两个参数的简写形式:电压计算公式简写形式,但电工养成严格的共识书写习惯总是利大于弊的。

电压单位换算

用上面的公式计算出了电压那用什么单位来表示这个数值呢(就像电流电位用安培“A”一样)?当然有,电压的国际单位为伏特(通常简称伏),用大写字母V表示。它的常用单位和电流单位安培一样也有1KV(千伏)、V(伏)、mV(毫伏)、μV(微伏)这几种,它们之间的划算如下:

1KV=1000V、1V=1000mV、1mV=1000μV

往下一个低级单位换算就除1000即可,重要的是理顺kV、V、mV、μV之间的大小顺序。电压的大小除了通过计算得到外也可以用电工工具:万用表直接测量,这个以后会介绍。

电位差的基本概念

我们都知道水可以流通是因为有水压,那为什么有水压呢?因为水位的高低不同,而电位也可以类比成这样。一般情况下物体所带正电荷越多,其电位越高。如果把两个有电位差的不同带电体用导线连接起来,电位高的带电体中的正电荷便向低电位的那个带电体流去,于是导体总就产生了电流(物质中带电粒子定向有规则的移动就形成电流)。

就如同水会从高处向低处流一样,与此类似在电源外部(导线、负载)电流可以说是从高位流向低位。从这一点出发,电路中每一点都有一定的点位。电路中某点的点位高低是一个相对值,他与所选取的参考点有关。在电路中任意两点之间的电位差称为这两点之间的电压

电位差计算公式

公式中A和B分别表示电位参考点。电位的单位就是电压的单位,用伏特(V)表示。

电压的方向规定与电场力方向一致,从高电位指向低电位。和电流一样,在电路图上所标的电压和电位的方向都是参考方向。用“→”或“+”、“-”表示。应当指出的是:电压和电位的区别在于,电压是一个绝对值,不随参考点的改变而改变;而电位是一个相对值,随着参考点的改变而改变(因为参考点的改变必然影响电位差的结果)。

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