電壓

電壓

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由於電勢不同所產生的能量差的物理量。其大小等於單位正電荷因受電場力作用從A點移動到B點所做的功,電壓的方向規定為從高電位指向低電位的方向。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。此概念與水位高低所造成的“水壓”相似。需要指出的是,“電壓”一詞一般只用於電路當中,“電勢差”和“電位差”則普遍套用於一切電現象當中。

基本介绍

  • 中文名:電壓
  • 外文名:voltage
  • 別名:電勢差或電位差
  • 其他定義:兩點間電場強度的線積分
  • 符號:U
  • 單位:V(伏特)
定義,國家電壓頻率,電壓規律,分類,按大小分,按功能分,常見值,國際單位制,記憶口訣,電位差計,

定義

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:
電荷q 在電場中從A點移動到B點,電場力所做的WAB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UAB表示,則有公式
其中,WAB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
如果電壓的大小及方向都不隨時間變化,則稱之為穩恆電壓或恆定電壓,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。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伏特等於對每1庫侖的電荷做了1焦耳的功,即1 V = 1 J/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)。
它們之間的換算關係是:
1kV=1000V
1V=1000mV
1mV=1000μv

國家電壓頻率

下表列出了一些國家或地區的單相電壓數值。
國家或地區
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
中國內地
220
50
中國香港
230
50
中國台灣
110
60
埃及
220
60
法國
230
50
德國
230
50
印度
230
50
伊拉克
220
50
義大利
127/220
50
日本
100
50/60
韓國
110/220
60
墨西哥
127
60
荷蘭
230
50
挪威
230
50
菲律賓
110/220
60
俄羅斯
220
50
西班牙
127/220
50
瑞士
220
50
美國
120
60
英國
230
50

電壓規律

電壓是推動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V代表電壓。
學生實驗用電壓表學生實驗用電壓表
電源是給用電器兩端提供電壓的裝置。電壓的大小可以用電壓表(符號:V)測量。
串聯電路電壓規律:串聯電路兩端總電壓等於各部分電路兩端電壓和。
公式:ΣU=U1+U2
並聯電路電壓規律:並聯電路各支路兩端電壓相等,且等於電源電壓。
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於純電阻電路
串聯電壓之關係,總壓等於分壓和,U=U1+U2.
並聯電壓之特點,支壓都等電源壓,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
高低壓的區別是:以電氣設備的對地的電壓值為依據的。對地電壓高於或等於1000伏的為高壓。對地電壓小於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生觸電危險的電壓。 按照國家標準《GB3805-83》安全電壓規定了為防止觸電事故而採用的,由特定電源供電的的電壓系列。我國對工頻安全電壓規定了以下五個等級,即42V,36V,24V,12V以及6V。

按功能分

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於另一個繞組上,並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,其餘繞組開路,並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值且用施加電壓繞組的額定電壓值的百分數來表示。
阻抗電壓計算方法:當變壓器二次繞組短路(穩態),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/450×105,V
電壓
當f=60Hz時:u=B×At/375×105,V
如果已知道相電壓匝數,匝電勢等於相電壓除以匝數。
2.醫學電壓:
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。電壓的數值與*定準電壓的調節有關。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
鹼性電池標稱電壓 1.5V
電子手錶用氧化銀電池兩極間的電壓 1.5V
高壓電線高壓電線
一節鉛蓄電池電壓 2V
手持行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於 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
發生閃電的雲層間電壓可達 1000kV

國際單位制

安培A 電流
伏特 V 電勢,電勢差,電壓 =W/A
歐姆Ω 電阻,阻抗, 電抗 = V/A
法拉 F 電容 =C/V
亨利 H 電感
西門子 S 電導,導納, 磁化率 = Ω
庫侖 C 電荷, 帶電量 = A·s
歐姆·米 Ω· m
西門子/每米 S / m 電導率
法拉/每米 F / m 電容率 介電常數 ε
反法拉 F 電彈性 = F
瓦特 W 電功率,電能 = J/s
千瓦·時 KW·h 電功,電能 = 3.6 MJ

記憶口訣

電壓表,測電壓,電路符號圈中V.
測誰電壓跟誰並(聯),“+”進“-”出勿接反。
(註:實際上電壓表不是開路,有電流流過,但由於電壓表電阻在10kΩ以上,因此在國中物理中被視為斷路。理想中的電壓表電阻無限大,但這種電壓表是不存在的)
通常先畫連電路,最後添加電壓表。
量程選用3V,0.1伏一小格。
量程選用15V,一小格為0.5(V)。

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電壓測量。電路在補償狀態時,被測電壓迴路無電流,測量結果準確度僅取決於電位差計的電源、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。可用於精確測量電動勢、電壓、電流、電阻等電學量。其優點是,在測量時幾乎不消耗被測對象的能量,不影響被測量原來的數值,測量結果穩定可靠,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,便於學習和掌握;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、穩定性好,在科學實驗和工業生產中經常用到。
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錶和直流電橋等直讀式儀表,有些電器儀表廠則用它采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。因此在工業測量自動控制系統的電路中得到普遍的套用。
電位差計主要結構組件有測量盤、工作電流調節盤、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、禁止層及外殼等。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。可調電阻分兩類,一類是滑線式的,是連續式可調電阻;另一類是步進式的,是階梯式可調電阻。它們做得講究、精密,並且都有分度。如滑線式分度值為滑線全長的1/100仍或1/1000或更小,步進式有十位、百位步進盤。

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