電氣知識之電位、電壓和電動勢

2021-01-10 愛自學的羊先生

電位、電壓和電動勢對於一些剛剛學習的新同學比較難理解,下面我們就藉助下圖的水流示意來理解這些術語。

水流示意圖

首先來分析上圖中的水流過程。水泵將山下的水抽到山頂A,水到達A再流到B,水到B後再流往C,又返回到了原來的河流之中。同時呢,因為水泵的工作,水源源不斷地運到A處。水能從A流到B,流到C,大家都看得出來,是因為A處水位比B處高,B處水位比C處高。

要測出A處和B處的水位高度,必須先找出一個基準點。我們以河流的水面C為基準。AC之間的垂直高度就是A處水位高度,記為HA;同理,B處的水位高度記為HB;那AB之間的水位差就記作HAB;我們從圖商可以看出HAB=HA-HB。

1、電位

電路中的電位、電壓和電動勢和上面所說的水流的情況非常相似。

電位、電壓和電動勢示意圖

如上圖所示,電源的正極輸出電流,流到A,經過R1流到B,然後通過R2流到C,最後流到電源的負極。與水流示意圖相似,電路中的AB兩點也有高低之分,只不過不是水位,我們稱之為電位。為了比較也需要找一個基準點作為0點我們把與負極直接接通的地方,定為0V,電位的單位我們定為伏特,簡稱伏,用V表示。

2、電壓

在圖中,A點和B點的電位是不同的,有一定的差距,這種電位之間的差距稱為電位差,又稱作電壓。A點和B點的電位差,表示為UAB,即UAB=UA-UB。可以看出AB兩點的電位差,實際上是R1上的電壓,UAB=UR1。

3、電動勢

為了能讓電路中始終有電流流過,電源需要在自己的內部不斷建立電位差,確保正極的電位要高於負極。就像我們看到的水一樣,正極就像高處的水的位置。電源在兩極之間建立的電位差我們稱之為電動勢,電動勢的單位也是伏特。

在電源的內部,電流是從負極流向正極的,所以電源的電動勢方向是從電源負極指向正極。

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