电 压、电位、电动势

第一章电路的基本概念和基本定律§1-2 电路的主要物理量一、电流及其参考方向（一）电流电荷的定向运动形成电流，用符号或表示。

电流的强弱用电流强度来描述。

在电场的作用下，正电荷与负电荷向不同的方向运动，习惯上规定正电荷的运动方向为电流的方向（事实上，金属导体内的电流是由带负电的自由电子的定向运动产生的，其形成的电流方向与运动方向相反）。

电流的大小为单位时间内通过导体横截面的电量，用公式表示即dtdq i 式中为极短时间内通过导体横截面的微小电量。

在国际单位制（SI）中，电荷量的单位为C（库仑），时间的单位为S（秒），电流的单位为A（安培）。

常用的单位还有kA （千安）、mA（毫安）、A（微安）。

SI单位前的字母符号叫词头，下面介绍几种电路中常用的SI词头见表1-1。

电流是时间函数，当电流的大小和方向都不随时间变化而变化时，称之为直流电流，常用大写字母I表示；当电流的大小和方向随时间作周期性变化，且平均值为零时，称之为交流电流，常用小写字母表示。

（二）电流的参考方向在电路分析中，有时不能预先判定某些支路电流的方向，另外，在交流电路中，电流的大小和方向都在随时间不断变化，为了分析和计算的需要，任意选定一个方向作为电流的计算方向，称为参考方向。

所以参考方向是一种任意假定的方向。

当假定的参考方向与电流实际方向一致时，电流为正值；当假定的参考方向与电流实际方向相反时，电流为负值。

因此，假定了参考方向后，对电路进行分析和计算，通过得到的电流的正负值，就可以最终确定电流的实际方向。

特别指出：在电路分析计算时，没有规定参考方向的电流值是没有任何意义的。

【例1-1】在2S 的时间内，由导线a 端均匀地流向b 端的负电荷为10C ，则电流I ab 等于多少？电流的实际方向如何？A I ab 5210-=-=由于是负电荷运动，形成的实际电流方向与电荷运动方向相反，因此电流的实际方向b 由指向a 。

二、电压、电位和电动势（一）电压1、电压电荷在运动过程中，电荷所具有的能量（电位能）会产生转换。

电位与电压与电动势的异同点有哪些？
电位与电压、电动势单位都是伏。

（1）电位只有在理论探讨电能的强度因素时，“电位”这一概念才有用。

定义:空间中某一点的电位是把单位正电荷从无限远处（假设此处电位为零）带到该点时所消耗的电能。

当单位正电苛通过一个物质相A的相界面时，因在A的相界面上存在着表面电势，是不定值，故一个物质相中某一位置的“绝对”电位无法确定，也不能测量。

（2）电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差，叫做电动势。

用字母E表示，单位是伏特。

在电路中，电动势常用符号δ表示。

在电源内部，非静电力把单位正电荷从负极移送到正极时所做的功。

公式：E＝W／q(E为电势能）
（3）电压是在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点的电压。

电压用符号"U"表示。

电压的高低，一般是用单位伏特表示，简称伏，用符号"V"表示。

电压用来表示电位的高低，也用来表示电动势的高低差别。

（4）电动势与电势差（电压）是容易混淆的两个概念。

前面已讲过，电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功；而电势差则表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功。

它们是完全不同的两个概念。

电压是用来表示电势强弱的单位。

电压、电位、电动势及其参考方向1.电压的一般含义金属导体中有许许多多的自由电子，在没有外加电场作用时，这些自由电子的运动时无规则的，则不能形成电流。

要使自由电子作有规则的运动必须要有外加电场，电场力使自由电子作有规则的定向运动而形成电流。

电场力移动电荷就对电荷做了功。

它所释放出来的能量转化为其他形式的能量。

为了衡量电场力对电荷做功的能力，引入电压这个物理量。

电压的定义为：电场力把单位正电荷从电路中的a 点移到b 点做的功称为a 、b 两点之间电压。

电压通常用U 表示。

设正电荷Q 由a 点移至b 点电场力做的功为ab W则QW U ab ab =（1-3） 式中 ab W ——电场力所做的功，单位为焦耳，J ；Q ——被移动正电荷的电量，单位为库仑，C ； ab U ——电路中a 、b 两点间的电压，单位为伏特，V 。

它的大小可以这样理解：如果1库仑正电荷从一点移到另一点所做的功为1J ，则该两点的电压为1V 。

电压的单位有：伏特（V ）、千伏（kV ）、毫伏（mV ）、微伏（μV ）。

它们之间的关系为：3110kV V =， 3110mV V -=， 6110V V μ-=与电流一样，把大小、方向不随时间变化的电压称为恒定电压或直流电压，用大写字母“U ”表示；把实际方向随时间变化的电压称为交表电压，用小写字母“u ”表示。

2.电位在电路中可取任一点为参考点，如选择0点为参考点，则由某点a 到参考点0的电压u a0，称为a 点的电位，用Va 表示。

电位参考点可以任意选取，一般选择大地、设备外壳或接地点作为参考点并规定参考点电位为零。

在一个电路中，一旦参考点确定后，电路中其余各点的电位也就确定了。

电位的SI 单位也是伏特。

电压和电位的关系为：a 、b 两点之间的电压等于a 、b 两点之间的电位差，即ab a b U V V =- （1-4）由式（1-4）可知，如果ab U >0，当Q >0时ab W >0，电场力做正功，电荷减少能量。

电气专业名词（2012终结版）1电源----电源是提供电能的设备。

2电路----由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路，称其为电路。

直流电通过的电路称为“直流电路”；交流电通过的电路称为“交流电路”。

3电流——_就是大量电荷在电场力的作用下有规则地定向运动的物理现象。

4电压——单位正电荷由高电位移向低电位时，电场力对它所做的功叫电压。

5电动势----电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差，叫做电动势。

6电位----分析电位时必须选择一个参考点，参考点用O表示，在电路中用⊥符号表示，原则上是可以任意选取，但是习惯上选择接地点或者接机壳点或者电路中连线最多的点为参考点，电路中某一点的电位就是该点到参考点的电压7模拟电路——是由自然界产生周期性变化的连续性的物理自然变量，在将连续性物理自然变量转换为连续的电信号，并通过运算连续性电信号的电路。

8数字电路——·将连续性的电讯号，转换为不连续性定量的电信号，并运算不连续性定量电信号的电路，称为数字电路。

9有功功率——在交流电能的发输用过程中，用于转换成电磁形式的那部分能量叫做有功10无功功率——在交流电能的发输用过程中，用于电路内电磁场交换的那部分能量叫做无功11视在功率——在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫做视在功率，用字母Ps来表示，单位为瓦特。

12功率因数——在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。

但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。

有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以COSφ表示。

13电功率——电路传送或转换电能的速率叫电功率，简称功率用P表示，单位瓦特W在汽车业还有功率单位叫马力，1马力等于735瓦特P=UI14电感——：电感是指线圈在磁场中活动，所能感应到的电流的强度，单位是亨利H15基尔霍夫定律——简写为KLC，对于电路的任一节点，在任一时刻，该节点所连的各支路中，流入该节点全部的电流的总和等于流出该节点的全部电流的总和。

电压、电动势、电位区别
利用等电位关系化简混联电路
张贵中
一、教学目的：
1、区别电压、电动势、电位的关系。

2、掌握等电位关系化简混联电路的方法。

二、教学重点、难点：
理解电位的概念，对等电位关系进行判断。

三、教学内容：
1、电压和电位的关系
（1）电位是电场中某点与参考点之间的电压。

电压则是电场中某两点间的电位之差。

（2）电位值是相对的，它的大小与参考点有关；电压值是绝对的、固定的，它的大小和参考点的选择无关。

（3）电压和电位的单位都是伏特。

2、电压和电动势的关系
（1）电压是衡量电场力做功本领的物理量，其方向为由高电位指向低电位，电压存在于电源内、外电路
（2）电动势是衡量电源力做功本领的物理量，其方向为在电源内部由负极指向正极，且仅存在于电源内部。

（3）电压和电动势的单位都是伏特。

3、判断等电位点化简混联电路
R2
R3R4
化简为： _。

电位电压电动势的区别和联系大家好，今天咱们来聊聊一个听起来有点“高大上”的话题——电位、电压和电动势。

乍一听，可能会让人觉得这就像外星语一样，但其实它们的本质都是与电有关的概念，搞清楚了它们之间的区别和联系，咱们就可以轻松理解这些电学知识了。

1. 电位是什么？1.1 先说说电位。

电位，其实就是一个“能量”的概念。

想象一下，你在山顶上，站在高处的你可比在山脚下的朋友“高大上”多了。

这时候，电位就像山顶的高度，越高的地方电位越大。

电位越高，电荷在那里的能量也就越大。

这种能量就像是给电荷装了个“动力器”，让它们有了移动的潜力。

听起来不错吧？1.2 大家也许会问，这个电位是怎么来的呢？其实，电位是由电场产生的。

电场就像一块大磁铁，电荷在里面就能感受到一种“推力”，就像风把树摇动一样。

电位的单位是伏特（V），就像咱们用米来测量身高一样，电位用伏特来衡量。

2. 电压的故事2.1 接下来，我们聊聊电压。

电压其实就像是你和朋友之间的“高度差”。

想象一下，你们两个分别站在山顶和山脚，山顶的朋友要下山，你这个在山脚的可就得等他下来，电压就是这种“差距”。

电压越大，电荷移动的动力就越强，就像你拉着朋友走下山一样，势头十足。

2.2 电压的产生也是因为电位差。

电压的单位也是伏特，但它更强调的是两点之间的差异，就像你在山脚下仰望山顶，看到的那种“遥不可及”的感觉。

电压可以驱动电流流动，推动电荷“走出家门”，所以在电路中，电压是必不可少的动力。

3. 电动势的魅力3.1 说完电位和电压，最后我们得提提电动势。

电动势听上去像个高深的名词，但实际上它就是电源提供的“推动力”。

想象一下，电动势就像是一位优秀的领队，带领着一群电荷朝着电路的目标前进。

电动势的单位也是伏特，真是让人无奈的“同名”啊！3.2 电动势和电压的关系有点微妙。

电动势是指电源内部产生的电压，而电压则是整个电路中电位差造成的。

所以，电动势可以理解为“源头”，而电压就是“流动”的结果。

电位、电压、电动势
1. 电位和电压
电位反应了电荷在电路中运动时所处的位置，正电荷从高电位向低电位运动，这恰好就是我们规定的电流的方向，也就是电流从高电位向低电位。

如果电路两点间电位不同，这两个电位的差值叫做电路两点间的电压。

电压的单位名称是“伏特”，其简称及中文单位符号是“伏”，其国际单位符号是“V”。

电压的符号是“U”。

电压的单位有：kV（千伏）、mV（毫伏）、μV（微伏）。

单位基本换算：1kV=1000V ；1V=1000mV；1mV=1000μV
2. 电动势
电荷在电路中运动，动力来源是电源。

电源的负极是低电位，正极是高电位，电源把正电荷从低电位通过电源内部搬运到高电位。

反映电源搬运电荷能力的物理量，叫电源的电动势。

电动势的单位也是伏，与电压的单位相同。

电动势的符号为“E”。

电工问答1.电压，电位及电动势有何异同？答:电压是在电场（或电路）中两点之间的点位差。

它是单位正电荷在电场内这两点间移动时所做的功，是表示电场力做功的本领。

电压是由高电位指向低电位，即电位降的方向。

电位是电场力把单位正电荷从电场中某点移动到参考点所做的功，功愈多则表明该点的电位愈高。

电位具有相对性。

电动势是表示非电场力（外力）做功的本领，是由低电位指向高电位，即电位升的方向。

电动势仅存在于电源内部，而电压不仅存在于电源两端，还存在于电源外部。

它们的单位均是伏特。

2. 电源内部电子移动和电源外部（外电路）电子移动是怎样形成的？答：电源内部电子移动是：外力把单位正电荷由电源的负极经电源内部移到正极；电源外部电子移动是：当外加电场中导体两端具有电位差时，电子受到电场力的作用而形成有规则的定向移动。

3. 电路主要由哪几部分组成？它们在电路中各起什么作用？答：电路主要由电源，负载和连接导线三部分组成。

电源是电路能量的提供者，它把其他形式的能量转换成电能；负载把电能转换为其他形式的能量；连接导线则把电源和负载连接成闭合回路，组成一个完整的电路，起传输和分配电能的作用。

4. 额定电压相同，额定功率不同的两个灯泡能否串联使用？为什么？答：额定电压相同，额定功率不同的两个灯泡不能串联使用。

根据I=P/U可知，两个灯泡的额定电流不等。

如果串联使用，通过的是相同的电流。

在满足一个灯泡的额定电流正常工作时，另一个灯泡通过的电流就会小于额定电流不能正常发光或大于额定电流而使灯泡易过热损坏。

5. 什么叫短路和短路故障？怎样防止短路故障的危害？答：短路是指电路中某两点由一阻值可以忽略不计的导体直接接通的工作状态。

短路可发生在负载两端或线路的任何处，也可能发生在电源或负载内部。

若短路发生在电源两端，此时回路中只存在很小的电源内阻，会形成很大的短路电流，致使电路损坏。

所以电源短路是一种严重的故障，应尽量避免。

但在电路中为了达到某种特定目的而采用的“部分短路（短接）”，不能说成是故障。

1.电压（电位差电势差电压降）电荷流动时，电荷所具有的能量在电路中释放，电路及电路中所连接的元件将吸收电荷的能量。

经过能量吸收，电荷释放能量其本身所含的能量后变小，人们用电压降落来衡量电荷在电路中释放能量的能力大小。

当电流流过电路时，将在电路的每一小段中产生一定的电压降落，用来表示电荷流过该小段释放（或该小段电路吸收）的电能的大小。

电压降落简称电压。

两点之间的电压是指单位正电荷在电源的作用下经过这两点时所做的功。

电压的单位和电动势一样是伏特（简称伏，用英文字母V表示）。

电压是一个绝对量，是两点电位差的绝对值，与参考点的选择无关。

2.电位（电势）在电路中某一点的电位是指该点与人为在电路中选择的一个参考点之间的电压。

某点的电位表示的就是电荷从该点移动（或流动）到人为选择的（某个确定的）参考点时，电荷对电路（及其电路元件）所做的功。

通常人们规定大地作为标准的零电位，也就是说在一个包括电源、负载及连接导线的完整电路中，如果电路的某点与大地相连，则电路中该点的电位为零。

没有与大地相连接的电路，参考点的选择可以是任意的（就是说是可以随便选择的）。

但是一个电路，参考点只能选择一个。

从这个定义可以知道，在某个电路中一旦选择一个确定了的参考点后，在该电路上某个确定的点（例如A点）的电位也能唯一地确定。

但是，若对该电路重新进行参考点的选择，重新选择后，原来某点（A点）已经确定的电位将也会发生变化（变为另外一个数值的电位）。

从电位的定义可知，电位是一个“相对的量”，是某点相对于参考点的物理量。

参考点发生变化后，该点的电位这个物理量，也将发生“相对的”变化。

在一个参考点已经选定的电路中，高于参考点的电位为正电位，低于参考点的电位为负电位。

电位的单位也是伏特。

由地位的概念还可以得出：电路中，两点之间的电压等于两点的电位之差。

因此，电压还可称为“电位差”。

3.电动势电能可由其它能量转换而来，电源是将其它能量转换成电能的装置。