举例2:
下图为以B点为参考点,B点的电位为0V(即φB=0V),则A点的电位为-0.5V(即φA=-0.5V),C点的电位为0.5V(即φC=0.5V),D点的电位为1V(即φD=1V)。
上图中,若以C点为参考点,C点的电位即为0V(即φC=0V),则A点的电位为-1V(即φA=-1V),B点的电位为-0.5V(即φB=-0.5V),D点的电位为0.5V(即φD=0.5V)。若以D点为参考点,D点的电位为0V(即φD=0V),则A点的电位为-1.5V(即φA=-1.5V),B点的电位为-1V(即φB=-1V),C点的电位为-0.5V(即φC=-0.5V)。
二、电动势
1、定义
电动势是表示单位正电荷经电源内部,从负极移动到正极所做的功,其标志着电源将其他形式的能量转换成电路的动力,即电源供应电路的能力。
要想得到持续的电流,离不开电源,电源具有电动势。或者说,电源内部非静电力移送单位正电荷,将其从电源的负极移至正极所做的功,叫电源的电动势。电源是个特殊的设备,它的作用就是利用电源中的化学能、光能、机械能等其它能源转换成“电源力”。
下图中的这台超级“水泵”就类似于电动势,将水从A抽到B;而电池将化学能转化为电能,即电源力,努力做功将“正电荷”使劲往“正极”抽,而这个功就是电动势(也称为电源电动势)。
电动势方向指电位升高的方向。在电源内部,由低电位端指向高电位端,即由电源负极指向电源正极。
2、单位
电动势是描述电源性质的重要物理量,它反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量,用字母“E”表示,单位为“V”(伏特,简称伏),其他常用的单位有kV(千伏)、mV(毫伏)、μV(微伏)。
1kV=1000V;
1V=1000mV;
1mV=1000μV。
3、电动势计算公式
电动势用公式表示,即:
E=W/Q
式中,
E为电动势,单位为伏特(V);
W为将正电荷经电源内部从负极引到正极所做的功,单位为焦耳(J);
Q为移动的正电荷数量,单位为库仑(C)。
4、举例
下图为由电池、开关、可变电阻器构成的电路模型。
在闭合电路中,电动势是维持电流流动的电学量,电动势的方向规定为经电源内部,从电源的负极指向电源的正极。
电动势等于路端电压与内电压之和,用公式表示为:
E=U路 U内=IR Ir
式中:
U路:表示路端电压(即电源加在外电路端的电压);
U内:表示内电压(即电池因内阻自行消耗的电压);
I:表示闭合电路的电流;
R:表示外电路总电阻(简称外阻);
r:表示电源的内阻。
对于确定的电源来说,电动势E和内阻r都是一定的。若闭合电路中外电阻R增大,电流I便会减小,内电压U内减小,故路端电压U路增大。
若闭合电路中外电阻R减小,电流便会增大,内电压U内增大,故路端电压U路减小。
当外电路断开,外电阻R无限大,电流I便会为零,内电压U内也变为零,此时U路端电压就等于电源的电动势。
三、电压
1、定义
在电路中任意两点间的电位之差称为两点间的电压,即高电位与低电位之间的差值。
电压的物理意义是电场力对电荷所做的功。
电路中某点的电压,就是指该点与参考点之间的电位差。一般来讲,在电力工程中,规定以大地作为参考点,认为大地的电位等于零。如果没有特别说明,所谓某点的电压,就是指该点与大地之间的电压。