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電壓（電勢不同產生能量差的物理量）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-16

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電壓

電勢不同產生能量差的物理量

電壓（voltage），也稱作電勢差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場中因電勢不同所產生能量差的物理量。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(guī)定為從高電位指向低電位的方向。電壓的概念與水位高低所造成的“水壓”相似。

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。

“電壓”一詞常用于電路中，而“電勢差”和“電位差”則普遍適用于一切電現(xiàn)象。如果電壓的大小及方向都不隨時間變化，則稱之為穩(wěn)恒電壓或恒定電壓，簡稱為直流電壓，用大寫字母U表示。如果電壓的大小及方向隨時間變化，則稱為變動電壓。

基本信息

中文名	電壓
外文名	voltage
別名	電勢差電位差
拼音	diàn yā
定義	衡量單位電荷在靜電場中由于電勢不同所產生的能量差的物理量

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定義

電壓是電路中自由電荷定向移動形成電流的原因。電勢差（電壓差）的定義如下：

電荷q在電場中從A點移動到B點，電場力所做的功

與電荷量q的比值，叫做AB兩點間的電勢差（AB兩點間的電勢之差，也稱為電位差），用

表示，則有公式：

電壓

其中，

為電場力所做的功，q為電荷量。

同時也可以利用電勢這樣定義：

對電路分析來說，一種最為重要的變動電壓是正弦交流電壓(簡稱交流電壓)，其大小及方向均隨時間按正弦規(guī)律作周期性變化。交流電壓的瞬時值要用小寫字母u或u(t)表示。在電路中提供電壓的裝置是電源。

單位：

電壓在國際單位制中的主單位是伏特（V），簡稱伏，用符號V表示。1伏特等于對每1庫侖的電荷做了1焦耳的功，即1V=1J/C。強電壓常用千伏(kV)為單位，弱小電壓的單位可以用毫伏(mV)微伏(μV)。

它們之間的換算關系是：

1kV=1000V

1V=1000mV

1mV=1000μV

國家電壓頻率

下表列出了一些國家或地區(qū)的單相電壓數(shù)值。

國家或地區(qū)	電壓（V）	頻率（Hz）
澳大利亞	240	50
比利時	230	50
巴西	110/220	60
加拿大	120	60
智利	220	50

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電壓調試

跨步電壓

組裝完畢后，按原理圖及工藝要求檢查整機安裝情況，著重檢查電源線、變壓器連線、輸出連線及A和B兩塊印制板的連線是否正確、可靠，連線與印制板相鄰導線及焊點有無短路及其他缺陷。

通電后，進行如下幾項的調試：

電壓可調

在十字頭輸出端測量輸出電壓(注意，電壓表極性)。所測電壓值應與面板指示相對應。撥動開關S1，輸出電壓值相應變化(與面板標稱值誤差在±10%以內為正常)。

極性轉換

按面板上所示開關S2位置，檢查電源輸出電壓的極性能否轉換，應該與面板所示位置相同。

負載能力

用一支470Ω/2W以上的電位器作負載，接到直流電壓輸出端，串接萬用表500 mA擋。調節(jié)電位器使輸出電流為額定值150 mA；用連接線替下萬用表，測量此時輸出電壓(注意換成電壓擋)。所測各擋電壓下降均應小于0.3 V。

過載保護

將萬用表DC 500 mA串連接入電源負載回路，逐漸減小電位器阻值，面板指示燈A(即原理圖中LEDt)應逐漸變亮，電流逐漸增大到一定數(shù)(<500 mA)后不再增大(保護電路啟動)。當增大阻值后A指示燈熄滅，恢復正常供電。注意，過載時間不可過長，以免電位器燒壞。

充電檢測

用萬用表DC250 mA(或數(shù)字表200 mA)擋作為充電負載來代替電池，LED3～LED5，應按面板指示位置相應點亮，電流值應為60 mA(誤差為±10%)，注意，表筆不可接反，也不得接錯位置，否則沒有電流。

國際單位制電學單位：

國際單位制電學單位
基本單位
單位	符號	物理量	注
安培	A	電流
導出單位
單位	符號	物理量	注

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記憶口訣

電壓比較器

1.電壓表

電壓表，測電壓，電路符號圈中V

測誰電壓跟誰并(聯(lián))，“+”進“-”出勿接反。

通常先畫連電路，最后添加電壓表。

量程選用3V，0.1伏一小格。

量程選用15V，一小格為0.5(V)。

2.探究串、并聯(lián)電路電壓規(guī)律

串聯(lián)電壓之關系，總壓等于分壓和，U=U1+U2.

并聯(lián)電壓之特點，支壓都等電源壓，U1=U2=U.

3.電阻

導體阻電叫電阻，電阻符號是R.

電阻單位是歐姆，歐姆符號Ω。

決定電阻三因素，長度、材料、橫截面(積)。

不與電壓成正比，電流與它無關系。

受到影響是溫度，通常計算不考慮。

4.變阻器

滑動變阻器

使用滑動變阻器，改誰電流跟誰串。

一上一下連接線，關鍵是看連下線。

左連右移電阻變大，右連右移電阻變小。

電位差計

電位差計是電磁學測量中用來直接精密測量電動勢或電位差的主要儀器之一。補償法是電磁測量的一種基本方法。電位差計就是利用補償原理來精確測量電動勢或電位差的一種精密儀器，補償法的測量準確度高。

電位差計

這種方法是將被測電壓與儀器的標準電壓進行比較而實現(xiàn)電壓測量。電路在補償狀態(tài)時，被測電壓回路無電流，測量結果準確度僅取決于電位差計的電源、標準電池、標準電阻和高靈敏度檢流計，故它的測量準確度可達0．01%或更高。可用于精確測量電動勢、電壓、電流、電阻等電學量。其優(yōu)點是，在測量時幾乎不消耗被測對象的能量，不影響被測對象原來的數(shù)值，測量結果穩(wěn)定可靠，且具有很高的精度。

電位差計又叫電位計，它有多種類型，其中十一線電位差計是一種教學儀器，它結構簡單、直觀性強，便于學習和掌握；而箱式電位差計是測量電位差的專用儀器，它使用方便、測量準確、穩(wěn)定性好，在科學實驗和工業(yè)生產中經常用到。

它用途很廣泛，不但可以用來精確測量電動勢、電壓，與標準電阻配合還可以精確測量電流、電阻和功率等，還可以用來校準精密電表和直流電橋等直讀式儀表，有些電器儀表廠則用來來確定產品的準確度和定標，而且在非電參量(如溫度、壓力、位移和速度等)的電測法中也占有極其重要的地位。因此在工業(yè)測量自動控制系統(tǒng)的電路中得到普遍的應用。

電位差計主要結構組件有測量盤、工作電流調節(jié)盤、溫度補償盤、測量選擇開關、極性變換開關、量限變換開關、電鍵按鈕、接線端鈕、面板、屏蔽層及外殼等。開關、按鈕、端鈕等是大家所熟悉的。所謂“盤”實質上是可調電阻，不過它呈圓盤形?？烧{電阻分兩類，一類是滑線式的，是連續(xù)式可調電阻；另一類是步進式的，是階梯式可調電阻。它們做得講究、精密，并且都有分度。如滑線式分度值為滑線全長的1/10或或1/1000或更小，步進式有十位、百位步進盤。

電壓規(guī)律

電壓是推動自由電荷定向移動形成電流的原因。電流之所以能夠在導線中流動，也是因為在電流中有著高電勢和低電勢之間的差別。這種差別叫電勢差，也叫電壓。換句話說。在電路中，任意兩點之間的電位差稱為這兩點的電壓。通常用字母U代表電壓。

電源是給用電器兩端提供電壓或電能的裝置。電壓的大小可以用電壓表（符號：V）測量。

串聯(lián)電路電壓規(guī)律：串聯(lián)電路兩端總電壓等于各部分電路兩端電壓和。

公式：ΣU=U1+U2

并聯(lián)電路電壓規(guī)律：并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等，且等于電源電壓。

公式：ΣU=U1=U2

歐姆定律：U=IR（I為電流，R是電阻）但是這個公式只適用于純電阻電路

串聯(lián)電壓之關系，總壓等于分壓和，U=U1+U2

并聯(lián)電壓之特點，支壓都等于電源壓，U=U1=U2

分類

按大小分

電壓可分為高電壓，低電壓和安全電壓。

高低壓的區(qū)別是：以電氣設備的對地的電壓值為依據(jù)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致發(fā)生觸電危險的電壓。按照國家標準《GB3805-83》安全電壓規(guī)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(guī)定了以下五個等級，即42V、36V、24V、12V和6V。

按功能分

1.阻抗電壓

英文名稱：impedance voltage [at rated current]

名詞定義：雙繞組變壓器中一個繞組短路，以額定頻率的電壓施加于另一個繞組上，并使其中流過額定電流時的施加電壓值。對多繞組變壓器，除試驗的一對繞組外，其余繞組開路，并使其中流過與該對繞組中的額定容量較小的繞組相對應的額定電流時的施加電壓值。各對繞組的阻抗電壓是指相應的參考溫度下的數(shù)值且用施加電壓繞組的額定電壓值的百分數(shù)來表示。

阻抗電壓計算方法：當變壓器二次繞組短路（穩(wěn)態(tài)），一次繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓Uz。通常Uz以額定電壓的百分數(shù)表示，即uz= ( Uz/U1n)×100% 匝電勢：u=4.44×f×B×At,V 其中：B—鐵心中的磁密，T At—鐵心有效截面積，平方米可以轉化為變壓器設計計算常用的公式：

當f=50Hz時：u=B×At/450×10,V

當f=60Hz時：u=B×At/375×10,V

如果已知道相電壓和匝數(shù)，匝電勢等于相電壓除以匝數(shù)。

2.醫(yī)學電壓：

心電圖所稱的電壓，是指心電圖紙上兩條橫線之間的距離。常用來測定心電圖的波幅。單位通常用mm或mV來表示。電壓的數(shù)值與*定準電壓的調節(jié)有關。若輸入1mV的標準電壓使基線上移10mm，則兩條細橫線之間的距離是1mm，電壓為0.1mV。測量心電圖的波幅時，電壓定準方有意義。

常見值

電視信號在天線上感應的電壓約0.1mV

維持人體生物電流的電壓約1.2mV

堿性電池標稱電壓1.5V

電子手表用氧化銀電池兩極間的電壓1.5V

一節(jié)鉛蓄電池電壓2V

手持移動電話的電池兩極間的電壓3.7V

對人體安全的電壓一般不高于36V

家庭電路的電壓220V

動力電路電壓380V

無軌電車電源的電壓550~600V

電視機顯像管的工作電壓10kV以上

列車上方電網電壓25000V

發(fā)生閃電的云層間電壓可達1000kV

參考資料

[1]

什么是電壓？電壓計算公式和單位換算及電位差概念講解_電工學網 · 電工學網[引用日期2021-08-18]

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