電勢差

電勢差

帶電體在電路中兩點間電勢的差
帶電體或導體在電路中兩點之間電勢的差。電勢差的單位是伏特。也叫電位差、電壓。[1]其大小等于單位正電荷因受電場力作用從A點移動到B點所做的功,電壓的方向規定為從高電位指向低電位的方向。電壓的國際單位制為伏特(V,簡稱伏),常用的單位還有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。此概念與水位高低所造成的“水壓”相似。需要指出的是,“電壓”一詞一般隻用于電路當中,“電勢差”和“電位差”則普遍應用于一切電現象當中。
    中文名:電勢差 外文名:voltage 适用領域:電路 所屬學科:物理 别名:電壓或電位差 其他定義:兩點間電場強度的線積分 符 号:U 單 位:伏特(簡稱:伏;符号:V)

公式

Uab=φa-φb

電荷q在電場中由一點A移動到另一點B時,電場力所做的功與電荷量的比值叫做A、B兩點的電勢差。關系式為:Uab=Wab/q。

物理意義

1.由電場中兩點位置決定,反映電場能的性質。

2.與檢驗電荷電量、電性無關。

3.表示移動單位電量正電荷,電場力做的功。

由此得出:順電場線移動正電荷做正功,反之則反;但功跟電量比值不變,由兩點位置決定,且為正值。

逆電場線移動正電荷做負功,反之則反;但功跟電量比值不變,由兩點位置決定,且為負值。

4.電勢差的數值與零電勢點的選取無關。

與電場強度的關系

大小關系

UAB=Ed或E=UAB/d

勻強電場中,把一點電荷q從A移到B,則電場力做功為:W=qUAB且與路徑無關。另外,由于是勻強電場。所以移動電荷時,電場力為恒力,可仍用求功公式直接求解,假設電荷所走路徑是由A沿直線到達B,則做功W=F·AB·cosθ=E·q·AB·cosθ=E·q·BC,兩式相比較,E=UAB/BC=U/d,這就是電場強度與電勢差之間的關系。

說明:①在勻強電場中,任意兩點間的電勢之差,等于電場強度跟這兩點沿電場強度方向上的距離的乘積。即d必須是沿着場強方向的距離,如果電場中兩點不沿場強方向,d的取值應為在場強方向的投影,即為電場中該兩點所在的等勢面的垂直距離。

②公式E=UAB/d表明,勻強電場的電場強度,在數值上等于沿着電場方向上單位距離的電勢降落,正是依據這個關系,電場強度的單位還有V/m。

③雖然公式U=Ed隻适用勻強電場,但在非勻強電場問題中,也可以用此式來比較電勢差的大小。例如圖是一非勻強電場,某一電場線上A、B、C三點AB=BC,比較UAB和UBC的大小。可以設想,AB段的場強要比BC段的場強大,因而,UAB=E1·AB,UBC=E2BC,UAB>UBC。這裡的E1、E2,分别指AB段、BC段場強的平均值。

事實上,在同一幅等勢面圖中,往往把每兩個相鄰等勢面間的電勢差取一個定值,如果等勢面越密,即相鄰等勢面的間距越小,那麼場強E=U/d就越大。

④場強與電勢無直接關系。因為某點電勢的值是相對選取的零電勢點而言的,選取的零電勢點不同,電勢的值也不同,而場強不變。零電勢可以人為選取,而場強是否為零則由電場本身決定。初學容易犯的一個錯誤是把電勢高低與電場強度大小聯系起來,誤認為電場中某點電勢高,場強就大;某點電勢低,場強就小。

方向關系

①場強方向就是電勢降低最快的方向。

隻有沿場強方向,在單位長度上的電勢差最大,也就是說電勢降低最快的方向為電場強度的方向,但是,電勢降低的方向不一定是場強方向。

②電場線與等勢面垂直。

判斷高低

已知電流方向,如何判斷電勢高低,要分外電路和内電路。

在外電路:沿着電流的方向,電勢降低。

在内電路:沿着電流的方向,電勢升高。

是标量

電勢差是标量,但有正、負,正、負隻表示哪點電勢高,哪點電勢低,在某一電場中如果Uab>0,則Uab=φa-φb>0,即φa>φb,而Uab=φa-φb<0,則表示φa<φb。

電壓大小分類

電壓可分為高電壓,低電壓和安全電壓。

高低壓的區别是:以電氣設備的對地的電壓值為依據的。對地電壓高于或等于1000伏的為高壓。對地電壓小于1000伏的為低壓。

其中安全電壓指人體較長時間接觸而不緻發生觸電危險的電壓。按照國家标準《GB3805-83》安全電壓規定了為防止觸電事故而采用的,由特定電源供電的的電壓系列。我國對工頻安全電壓規定了以下五個等級,即42V、36V、24V、12V和6V。

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