电动势和电压的区别
电动势 (EMF) 和 电压 是电气和电子工程中的两个基本方面。它们可能看起来一样,但它们是不同的电量。为了理解电动势和电压之间的区别,我们首先需要了解它们的含义。
什么是电动势?
电动势 (EMF) 代表电动势。电源(例如电池)对每个库仑电荷提供的能量的度量称为电源或电池的电动势。电动势用字母“E”表示。电动势的 SI 单位与电压相同,即伏特。
电动势是产生并维持电路中两点之间电位差或电压的因素。在实际电路中,当没有电流从电源流出时,即电源连接在开路状态下,电动势是电源(例如电池)两端之间的最大电位差。发电机、电池等电源用于产生电动势。
参考电路,电动势可以表示为:
$$\mathrm{\mathit{E\, \mathrm{=}\, I\left ( R\mathrm{\, +\, }r \right )}}$$
$$\mathrm{\mathit{\Rightarrow E\, \mathrm{=}\, V\mathrm{\, +\, }Ir}}$$
什么是电压?
电路中两点之间的电位差称为电压。电压也称为电位差或电压或电势。如果在电场中将单位正电荷 (Q) 从一点移动到另一点所做的功为 W 焦耳,则两点之间的电压由下式给出:
$$\mathrm{电压,\mathit{V}\, \mathrm{=}\,\frac{所做的功\left ( \mathit{W} \right )}{电荷\left ( \mathit{Q} \right )}}$$
电路中两点之间的电压或电位差是由电动势 (EMF) 或电荷积累引起的。基本上,电压可以被认为是迫使电荷在电路中流动的电压力。电压用字母“V 或 v”表示,以伏特 (V) 为单位测量。电压可以分为两种类型,即交流电压或直流电压。
从上面的电路,电压或电位差 (V) 可以表示为:
$$\mathrm{\mathit{V\mathrm{\, \mathrm{=}\, }IR\mathrm{\, \mathrm{=}\, }E-Ir}}$$
电动势和电压的区别
下表显示了电动势或 EMF 与电位差或电压之间的主要区别:
差异依据 | 电动势 (EMF) | 电压 |
---|---|---|
定义 | 电动势 (EMF) 是电源(例如电池)对每个库仑电荷提供的能量的度量。 | 电路中两点之间的电位差称为电压。 |
其他名称 | 电动势 (EMF) 没有其他名称。 | 电压也称为电位差或电压或电势。 |
所做的功 | 电动势 (EMF) 是在电源中移动电荷从一点到另一点所做的功。 | 电压是在通过导线移动电荷从一点到另一点所做的功。 |
功能 | 电动势 (EMF) 产生并维持电路中两点之间的电位差或电压,即如果没有电动势 (EMF),则不会有电压。 | 电压导致电流在电路的两点之间流动。如果没有电压,则不会有电流流动。 |
表示 | 电动势 (EMF) 通常用“E”或“e”或“ε”表示。 | 电压用字母“V”或“v”表示。 |
表达式 | 电源的电动势 (EMF) 由下式给出:$\mathrm{\mathit{E\, \mathrm{=}\, I\left ( R\mathrm{\, +\, }r \right )}}$ 其中,I 是电路电流,R 是负载端子上的电阻,r 是电源的内阻。 电源的电动势 (EMF) 也可以用所做的功和电荷表示为: $\mathrm{\mathit{E\, \mathrm{=}\, W/Q}}$ | 两点之间的电压由电流和两点之间的电阻的乘积给出,即 $\mathrm{\mathit{V\, \mathrm{=}\, IR}}$ |
幅度 | 在电路中,电动势 (EMF) 的幅度始终大于电压。 | 电压始终小于电动势 (EMF)。 |
电路电阻的影响 | 电源的电动势 (EMF) 与电路的电阻无关。 | 电压取决于电路电阻的值。因此,电路电阻的变化会改变两点之间的电压。 |
测量设备 | 使用电位器或电动势 (EMF) 计来测量电源的电动势 (EMF)。 | 使用电压表测量电路中两点之间的电压。 |
恒定性 | 电源的电动势 (EMF) 始终是恒定的。 | 两点之间的电压根据两点之间的电阻而变化。 |
遵循的操作 | 电动势 (EMF) 遵循库仑力操作。 | 电压遵循非库仑力操作。 |
依赖性 | 电动势 (EMF) 取决于磁场的变化(在发电机中)、化学能(在电池中)、光强度(在光伏电池中)等。 | 两点之间的电压取决于两点之间的电流和电阻。 |
因果关系 | 电动势 (EMF) 是两点之间电压的原因。 | 电压是电动势 (EMF) 的结果。 |
存在 | 即使电路中没有电流流动,即电路是开路时,电动势 (EMF) 也存在于电路中。 | 当电路中的电流为零时,电路中不存在电压。 |
能量获得与损失 | 电动势 (EMF) 在电路中获得能量。 | 电压在电路中损失能量。 |
使用术语 | 术语“电动势 (EMF)”仅用于能量源。 | 电压可用于表示电路中任意两点的电位差。 |
结论
从以上讨论可以得出结论,电动势 (EMF) 和电压都以伏特为单位测量,但它们并不相同。电压和电动势 (EMF) 之间的主要区别之一是,电动势 (EMF) 是对每个库仑电荷提供的能量,而电压是从一点到另一点移动单位电荷所需的能量。