A-level 物理 (高级物理)/电压
外观
电荷通过电路移动,在移动过程中损失势能。这意味着电荷以电流的形式流动。电压被定义为单位电荷的势能差,即
其中 V 是电压(以伏特为单位),E 是势能差(以焦耳为单位),Q 是电荷(以库仑为单位)。
有两个电学属性都是以伏特(通常缩写为 V)为单位测量,因此它们都被称为“电压”这个有点模糊的名称。之所以这样叫,是因为它们改变了电荷的势能。
请记住,正如电动势这个名字所暗示的,它不是一种电场力,它实际上是当开关打开时,即当没有电流从电池中流出时,跨端子的电势差。电动势之所以这样命名,是因为科学家在进行有缺陷的实验时,这样命名了它,因此,为了纪念他们对物理学的贡献,它仍然被称为电动势,但定义随着时间的推移而改变了。
当电荷在电路中流动时,每库仑的电荷都具有较低的势能,因此电压(相对于电源)会下降。电路中两点之间的电势差称为电压,可以用电压表测量。
在串联电路中,总电压(电动势)被分配到各个元件上,因为每个元件都会导致电压下降,因此每个元件都具有电压降。所有元件的电压降之和等于总电压(但电池有自身的“内阻”,这会稍微复杂一些,我们将在后面看到)。
在并联电路中,每个支路的电压降等于电动势,因为相同的“力”推动着电路的每条路径。载流子(电流)的数量不同,但推动它们的“力”(电压)不变。
1. 一个电池的电动势为 5V。电路中所有元件的总电压降是多少?
2. 电阻两侧的电压(相对于电池的电压)分别为 -6V 和 -5V。电阻两端的电压降是多少?
3. 在电路中的某个点,5C 的电荷具有 10 kJ 的势能。该点的电压是多少?
4. 为什么电子会移动到导线中更远 1 厘米的地方?