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技术答疑

电压、电位、电动势及其间的关系

众所周知,河水总是从高处流向低处,因此要形成水流,就必须使水流两端具有一定的水位差,即水压。与此类似,电路中要有电流,其导体两端就必须要有电位差,即电压,有了电位差电流才能从电路中的高电位点流向低电位点。
 
在电路中,任意两点之间的电位差称为该两点之间的电压。电压常用字母U表示。电压的基本单位是伏特,简称伏,用字母V表示,常用的单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)等。电压分直流电压和交流电压,电池上的电压为直流电压,它是通过化学反应维持电能量的,而交流电压是随时间周期变化的,发电厂的电压一般为交流电压。直流和交流电压可以通过一定的装置相互转换,整流器是把交流电转换成直流电的装置,相反,逆变器则是把直流电转换成交流电的装置。
 
电位是指在电路中(或电场中)某点与指定参考点之间的电压。电位常用字母φ表示,其单位与电压的单位相同。
 
电压与电位是紧密联系又有区别的。电路中各点的电位与参考点的选择有关,是一个相对量,好像两座山的高度是以地平面起算,还是以海平面起算,其数值是不同的。因此,电位有正、负之分,该点电位高于参考点电位时为正,低于参考点电位时为负。而电路中任意两点间的电压是两点之间的电位差(电压),是个绝对量,与参考点的选择无关,无论两座山的高度是以地平面起算,还是以海平面起算,但这两座山的高度差(电压)总是固定不变的。
 
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在电气工程中,常以大地作为零电位的参考点,凡与大地相连接的点,称为接地点,用符号“”表示,该点的电位就是零电位。如果没有特别说明的话,所谓某点的电压,一般就是指该点与大地之间的电压。
 
在电子线路中,不一定有真正的接地点,而往往把很多元件的一端接在某一条公共线上,形成公共端,通常把它定为零电位的参考点,这条公共线称为地线,用符号“┸”表示。
 
电路中提供电能的装置称为电源。在各种不同的电源中,尽管产生电位差的方法不同,但它们都有一个共同点,就是能把电源内部存在的正、负电荷分别推向电源的两极,使得一个极带一定量的正电荷,另一个极带一定量的负电荷,于是两极间就形成了电场,出现了一定的电位差。电源内部这种能推动电荷移动的作用力称为电源力(或电场力)。
 
电源力将单位正电荷从一个极移动到另一个极所做的功,叫电源的电动势,简称电势。电动势用字母E表示,其单位与电压、电位相同,也是伏(V)。
 
电动势是衡量电源做功能力的物理量,其方向规定为由低电位(负极)指向高电位(正极)。而电压的方向规定为由高电位指向低电位,即表示电压降落的方向,所以电压又称为电压降。
 
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电压、电位、电动势的大小都可以用电压表来测量。测量时,应将电压表跨接(并联)在电路中;测量直流时要分清正、负极。对于高压的电压测量则需在电压互感器的二次侧进行。
 
我国低压供电系统都是采用三相四线制380V/220V供电,其优点就是既可获得380V的线电压,又可获得220V的相电压,而高压系统多采用6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、500kV等。来源:《亮报》
 

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