第三节 电位与电压
一、电位
电流与水流相似。水总是从高水位流向低水位,同样,在外电路中,电流总是从高电位流向低电位,说明电路中各点也有一定的电位。水位是一个相对值,是相对于其基准点(参考点)而言的,同理,电位也是一个相对值,是相对于其参考点(零电位点)而言的。
我们把电场力将单位正电荷从某点移到参考点所做的功叫做该点的电位。通常用V(或U)带下标的符号表示,如Va、Vb、Ua、Ub等。电位的单位是伏特,简称伏,单位符号是V。
为了求得电路中各点的电位,必须选择一个参考点。参考点的电位规定为零,这样,高于参考点的电位为正电位,低于参考点的电位为负电位。通常以大地或机壳为参考点,分别用符号“ ⊥”或“ ”来表示。
应注意,参考点改变时,电路中各点的电位也将随之改变。
二、电压(电位差)
1. 电压的大小
电路中两点之间的电位之差,称为该两点间的电压,也称电位差。通常用U带下标的符号表示。例如,Uab表示a、b两点间的电压,即
电压的单位也是伏特(V),常用的单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)和微伏(μV),其换算关系为
电压是形成电流的条件。
2. 电压的方向
电压的方向规定为从高电位指向低电位,即电位降低的方向。因此,电压也称电压降。
在实际计算中,有时电压的实际方向难以确定,这时也可先假定电压的参考方向。原则上参考方向可任意选取,但如果已选定电流参考方向,则电压参考方向最好与电流参考方向选取一致,称为关联参考方向。若计算结果为正值,则电压实际方向与参考方向相一致;反之,电压实际方向与参考方向相反。
例题1-2 如图1-7 所示,已知Uac=5V,Uab=2V,试分别以b点和c点为参考点求各点的电位及Ubc。
图1-7 例题1-2图
解:(1)以b点为参考点,则Vb=0。
由Uab=Va−Vb得
又由Uac=Va−Vc得
(2)以c点为参考点,则Vc=0。
由Uac=Va−Vc得
又由Uab=Va−Vb得
可见,电位和电压既有联系又有区别。电路中各点的电位是相对的,与参考点的选择有关;但两点间的电压是绝对的,与参考点的选择无关。电位的参考点可以任意选择,但一个电路中只能选一个参考点。