電壓和電位傻傻分不清?
肖菲
發(fā)布于2023-07-31 17:51
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標(biāo)簽:電工,電壓電位
電壓和電位同一回事嗎?不是的話,它們的區(qū)別又在哪里呢?很多電工都把電壓和電位混為一談,其實(shí)這是不對的,作為一名合格的電工,我們很有必要區(qū)分兩者。(更多電工課程免費(fèi)試看)
一、電壓和電位的含義
1、電壓
電壓,顧名思義,可以理解為對電荷的壓力。在電路中,電荷其實(shí)就是自由電子,所以電壓其實(shí)就是電路中對自由電子的壓力,就好比氣壓指對大氣的壓力,水壓指對水的壓力。
有了電壓,自由電子才能在這個(gè)壓力的推動(dòng)下定向移動(dòng)。如下圖1-1所示,在壓力一樣(電壓相同)的情況下,不同導(dǎo)體中,被推動(dòng)的電子數(shù)目也不一樣,例如銅的數(shù)目就比鋁的多;在導(dǎo)體一樣的情況下,壓力越大(電壓越大),推動(dòng)電子移動(dòng)的數(shù)目也越多,這就是電壓越大,電流越大的原因。
圖1-1
而對于絕緣體,由于電子被牢牢地束縛在分子中,電壓所提供的力不足以克服這個(gè)束縛力,所以電子不能自由移動(dòng)。當(dāng)然,如果電壓足夠大,所提供的推力大于電子的束縛力,那么電子也是會移動(dòng)的,這就是所謂的絕緣擊穿。
另外,電弧的產(chǎn)生,其實(shí)也是因?yàn)殡妷鹤銐虼?,其提供的壓力大于原子核對電子的束縛力,所以空氣中的分子或原子發(fā)生電離,變成電子和離子,并發(fā)出紫色弧光。
顯然,電壓可以使電子發(fā)生定向移動(dòng),但這個(gè)移動(dòng)并不是無止境的。不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f,電壓其實(shí)就是電場,只有當(dāng)電子處于電場中,才會受到電壓的力。所以電壓是個(gè)范圍量,正確地說,電壓其實(shí)是指兩點(diǎn)(或兩面)之間的電勢差或電位差。
這就好比地球表面的高度差,沿重力場方向(即垂直地面方向),有高度差,我們就會做自由落體運(yùn)動(dòng),這個(gè)重力場方向就如同電場方向,高度差就如同電壓,而我們就如同電子。只不過電場方向可以改變,地球表面的重力場方向不可變罷了。
2、電位
上文說到,電壓又稱電位差,這里的電位差,其實(shí)就是電場中,任意兩個(gè)點(diǎn)之間電位的差值。顯然,電位是針對某點(diǎn)而言的,且電位是相對的,而不是絕對的。
電位又稱電勢,它就好比前文所述重力場中的高度,例如我說高度5米,這個(gè)5米有兩種可能,一是相對于地球表面而言,離地面5米高,一是相對于我所站立的表面而言,若我站在樓頂,那么這個(gè)5米是離樓頂5米高。同樣的道理,電位為5伏,這個(gè)5伏也是相對的,我們必須要知道它是相對點(diǎn)(即零電位點(diǎn),該點(diǎn)電位被假設(shè)為0伏),或者是地球表面,又或者是電路板的某個(gè)公共點(diǎn)……
顯然,電位和電壓之間存在某種關(guān)系,例如上文所說的,電壓就是電位差,但這還不足以讓我們完全理解兩者之間的糾纏。
二、電位和電壓的關(guān)系
上文所述,有電壓就相當(dāng)于有電場,而電壓又是電位差,也就是說,電場中必定存在不同電位的點(diǎn)。其實(shí)在電場中,不同點(diǎn)的電位可能相同,也可能不同。電位相同的這些點(diǎn)的集合,被稱為等勢(勢就是位)面。電位不相同的這些點(diǎn),任意兩點(diǎn)之間就會有電壓。
我們以一個(gè)帶正電的電荷為例,正電荷在周圍激發(fā)電場,如下圖1-2所示。
圖1-2
電場線表示電場的大小和方向,沿電場線方向,電位在降低,但只要這些點(diǎn)離正電荷的距離一樣,它們的電位就都是相等的,這些點(diǎn)連起來恰好為一個(gè)圓,如圖1-2所示。半徑相同的點(diǎn)電位相同,半徑越大的點(diǎn)電位越小,例如圓1的電位就大于圓2、圓3。由于不同圓的電位不相同,所以各個(gè)不同圓之間就存在電壓(電位差),例如圓1和圓2、圓2和圓3、圓1和圓3之間都存在電壓。
雖然不同半徑圓的電位不相同,但它們電位的大小卻不是絕對的,這和我們所選的零電位點(diǎn)有關(guān)。例如我們選圓2作為零電勢面,那么圓1的電位就為正,圓3的電位就為負(fù),若取無窮遠(yuǎn)處為零電勢面,那么圓1、2、3的電位都是正的,但不管它們的電位是正還是負(fù),它們之間的電位差(即電壓)都是不變的。
這就是電壓和電位的區(qū)別,總的來說,它們有共同點(diǎn),也有不同點(diǎn)。
共同點(diǎn)如下:
1、單位相同,電位和電壓的單位都是伏特,因?yàn)殡妷壕褪遣煌娢幌鄿p得到的,所以它們屬于同一量綱。
2、電位和電壓都是用來形容電場能量的,因?yàn)橛须娢换蛘哂须妷?,就可以對電子產(chǎn)生力的作用而做功,電位或電壓越大,電場對電子所做的功就越大。
不同點(diǎn)如下:
1、電位是相對的,某點(diǎn)的電位與所選的零電位參考點(diǎn)有關(guān),而電壓與零電位參考點(diǎn)的選取無關(guān)。
2、電壓是一個(gè)范圍值,一般是指兩點(diǎn)之間,而電位是指一個(gè)點(diǎn),換言之,一旦談及電壓,肯定是指兩點(diǎn)之間,“這點(diǎn)的電壓是多少”這種說法是不對的。但在實(shí)際上,我們經(jīng)常會說火線或零線的某點(diǎn)電壓是多少,這是因?yàn)?,我們默認(rèn)了零電位參考點(diǎn)為中性點(diǎn),而中性點(diǎn)又是直接接地。所以,我們可以說火線或零線某點(diǎn)的電壓是多少,這個(gè)電壓就是相對于地面而言的。
至此,大家對電位和電壓還有那些不明白的嗎?歡迎大家留言評論喲!