电位差
电位差(potential difference),亦称为电压或电势差,是描述单位电荷在静电场中因电势不均而产生的能量差异的物理量。其数值等于单位正电荷在电场力作用下从A位置移动至B位置时所做的功,电位差的方向通常被定义为从高电势区域指向低电势区域。在国际单位制中,电位差的单位为伏特(Volt,简称伏),其他常用单位包括毫伏(mV)、微伏(μV)以及千伏(kV)等。
电位差(电压差)的界定
当电荷q在电场中从A点移动到B点时,电场力所做的功W_AB与电荷量q的比值,即为A点和B点之间的电位差(也称作电势之差),用U_AB表示。其计算公式为:W_AB/q = U_AB = φ_A – φ_B(其中A、B、AB均为下标),这里W_AB代表电场力所做的功,q则表示电荷量。
分类
当电压的数值和方向均不随时间发生变化时,这种电压被称为恒定电压或稳恒电压,通常简称为直流电压,以大写字母U表示。相反,当电压的数值和方向随时间发生改变时,则称为变动电压。在电路分析领域中,最重要的一种变动电压是正弦交流电压(简称交流电压),其数值和方向均随时间按照正弦规律进行周期性变化。交流电压的瞬时值通常用小写字母u或u(t)表示。在电路系统中,提供电压的装置被称为电源。
单位
在国际单位制中,电压的主单位是伏特(V),其简称是伏,用符号V表示。1伏特相当于对每1库仑的电荷施加了1焦耳的功,即1 V = 1 J/C。对于高电压,通常使用千伏(KV)作为单位,而对于低电压,则可以使用毫伏(mV)或微伏(μV)作为单位。
它们之间的换算关系如下:
1 kV = 1000 V
1 V = 1000 mV
1 mV = 1000 μV
电压是促使电荷定向移动形成电流的根本原因。电流之所以能够在导线中流动,正是因为导线中存在高电势与低电势之间的差异。这种差异即为电势差,也被称为电压。简而言之,在电路中,任意两点之间的电位差即为这两点的电压。通常情况下,电压用字母V表示。
电源是用于向用电器两端提供电压的装置。电压的大小可以通过电压表(符号:V)进行测量。
串联电路电压规律:在串联电路中,两端的总电压等于各部分电路两端电压的总和。
公式:ΣU = U_1 + U_2

并联电路电压规律:在并联电路中,各支路两端的电压相等,且等于电源电压。
公式:ΣU = U_1 = U_2
欧姆定律:U = IR(其中I代表电流,R是电阻)。但需要注意的是,这个公式仅适用于纯电阻电路。
