什么是电压 – 定义、公式、单位、类型和测量方法

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什么是电压？

电压，也称为电势差、电压力或电张力，定义为电路中两点之间电势的差值。换句话说，将电荷从电路中的一点移动到另一点所需的能量称为电压。

电压用符号V或v表示，其中V用于表示恒定电压，而v用于表示随时间变化的电压。在本文中，我们将学习有关电压的所有内容，以及用于测量电路中电压的方法。

在数学上，电压定义为所做功与电荷的比值，即：

$$\mathrm{电压, V=\frac{所做的功\, (W)}{电荷 \,(Q)}}$$

其中，所做的功以焦耳 (J) 为单位，电荷以库仑 (C) 为单位。因此，电压的单位是焦耳每库仑 (J/C)。

电路中的电压迫使电荷（或电子）流过电路。因此，电压完全负责电流流过电路。如果没有电压，就没有电流流动。

为了理解电路中两点之间的电压，考虑两点，例如A和B。因此，根据电压的定义，相对于点B的点A的电势定义为在电场(E)的影响下将单位电荷从点A移动到点B所需的功。

在数学上，点A和B之间的电压可以表示为：

$$\mathrm{V_{AB}=V_{A}-V_{B}}$$

电压单位

电压的 SI 单位是伏特 (V)。它以意大利物理学家亚历山德罗·安东尼奥·伏打 (1745-1827)的名字命名，他发明了第一个电池，即伏打电堆。但是，电压的基本单位是焦耳每库仑。

电压公式

根据欧姆定律，电压由导体的电阻与其通过的电流的乘积给出，即：

$$\mathrm{电压,V=I\times R}$$

电压也可以用电路中的功率和电流表示为：

$$\mathrm{\because P=VI}$$

$$\mathrm{\therefore 电压,V =\frac{P}{I}}$$

我们也可以用功率和电阻表示电路中的电压。

$$\mathrm{\because P =\frac{V^{2}}{R}}$$

$$\mathrm{\therefore 电压,V =\sqrt{P\times R}}$$

电压类型

根据电压相对于时间的极性变化，它分为两种基本类型，即：

• 直流电压
• 交流电压

当电路中电压的极性不随时间变化时，称为直流电压。之所以这样命名，是因为它只在一个方向上起作用。直流电压可以是恒定电压或脉动电压。对于恒定电压，电压的大小不随时间变化，而对于脉动电压，电压的大小相对于时间变化。

另一方面，当电压的大小连续变化且方向周期性变化时，则电压称为交流电压。交流电压可以具有不同类型的波形，例如正弦波形、方波形、三角波形等等。在实际应用中，由于技术和经济原因，交流电压大多采用正弦波形。

电压源

我们在电路和系统中使用的能源是电压源。最常见的电压源有电池、蓄电池、直流发电机、交流发电机等。在电路中，电压源用图 2 中所示的符号表示。

电压测量

测量电气或电子电路中的电压是基本的测量之一。任何电气或电子电路中的电压始终在两点之间测量。用于电压测量的仪器称为电压表。

在三相电路中，我们可以测量两种电压，即相电压和线电压。相电压是在任一相与零线之间测量的。而线电压是在任意两相之间测量的。现在，让我们讨论用于测量电路中电压的最常用方法。

电压表法

在这种电压测量方法中，使用合适的量程的电压表来测量电路中任意两点之间的电压。在这种方法中，电压表与要测量其电压的电路元件并联连接，如图 3 所示。

当电流流过电路时，连接在两点之间的电压表测量它们之间的电压降。

数字万用表法

如今，由于数字万用表简单易用且用途广泛，因此在电气工程师和专业人士中非常流行。我们可以使用数字万用表测量电路中两点之间的电压。

在这种方法中，数字万用表的两个引线（称为探头）连接到要测量其电压的两点，如图 4 所示。数字万用表测量并以数字形式在 LCD 屏幕上显示电压读数。这种方法的主要优点是，我们只需更改仪表设置即可使用同一设备测量直流电压和交流电压。

总结

以下几点总结了我们在本文中讨论的内容：

• 电压是在电路中将单位电荷从一点移动到另一点所需的功。

• 电压也称为电压力、电势差或电张力。

• 电压的 SI 单位是伏特 (V)。

• 电压是电路中电流流动的必要参数。如果没有电压，就没有电流流动。

• 电压主要分为两种基本类型：直流电压和交流电压。

• 在电气或电子电路中，我们可以使用电压表或万用表测量电压。