imulsion
2012-12-10 19:17:21 UTC
一個奇怪的問題，但這是什麼？我的物理老師說，這有點像“推動”，將電子推向電路。我可以有一個更複雜的解釋嗎？非常感謝您的幫助。
一個奇怪的問題，但這是什麼？我的物理老師說，這有點像“推動”，將電子推向電路。我可以有一個更複雜的解釋嗎？非常感謝您的幫助。
您的老師是對的。
電流是電荷（通常是電子）在移動。他們不會無緣無故地自己做那件事，只不過購物車本身就在商店的地板上移動。在物理學中，我們將推動電荷的力稱為“電動勢”或“ EMF”。它幾乎總是以伏特為單位表示，因此我們通常幾乎沒有捷徑可以說“電壓”。從技術上講，EMF是物理量，伏特是可以量化的單位。
EMF可以通過多種方式生成：
可以放大此效果以使電子變高電壓，是范德格拉夫發生器工作方式的基礎。
從一個或多個物料獲得的總電壓，即使溫差很小。通過將許多這樣的前後組合放在一起，可以獲得有用的電壓。一次往返稱為熱電偶 i>，可用於感測溫度。許多在一起是一個熱電偶發生器。是的，那些確實存在。
電子管部分使用此原理。您可以將其加熱到幾乎那個點，從而在施加一點額外的電壓時飛走，而不是加熱電子使它們自己飛走。這是真空管二極管的基礎，對大多數真空管很重要。這就是為什麼這些燈管帶有加熱器，並且您可以看到它們發光的原因。需要發光的溫度才能達到顯著的熱電子效應。 。一些麥克風按照該原理工作。空氣中變化的壓力波我們稱為聲音壓扁，並且交替擠壓石英晶體，這導致其產生很小的電壓波。我們可以放大它們以最終產生可以記錄的信號，使用揚聲器來驅動它們，以便可以聽到它們，等等。
此原理也用於許多燒烤架點火器中。彈簧機構會用力擊打石英晶體，使其產生足夠的電壓以產生火花。
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使用流體類比，電壓是壓力，電流是流量。
“電壓”是一個衍生數量。不了解其物理量就很難理解其物理意義。
這一切都始於兩點電荷之間的力。讓點 \ $ P_1 \ $ span>和 \ $ P_2 \ $ span>的費用為 \ $ q_1 \ $ span>和 \ $ q_2 \ $ span>。讓它們之間的距離為 \ $ r \ $ span>。基本定理說，這兩個電荷之間的力與電荷量成正比，與電荷之間距離的平方成反比。即：
\ $ F = k \ dfrac {q_1 q_2} {r ^ 2} \ $ span>
讓 \ $ P_1 \ $ span>的位置和費用是固定的。現在，作用力取決於 \ $ P_2 \ $ span>的位置和電荷。因此，我們定義了一個稱為“靜電場”的矢量場。向量場的方向與 \ $ P_1 \ $ span>和 \ $ P_2之間的力的方向相同\ $ span>當 \ $ q_2 \ $ span>為正單位費用時。當 \ $ q_2 \ $ span>為時，場的大小就是每次充電的力 \ $ q_1 \ $ span>單位正電荷。即：
\ $ \ bar {E} = \ lim \ limits_ {q_1 \ to 0} \ dfrac {\ bar {F}} {q_1} \ quad \ mbox {（} q_2 \ mbox {是單位正電荷）} \ $ span>
我們將 \ $ q_1 \ $ span>方法設為零，以便忽略其他一些電磁效應；不要讓它讓您感到困惑。這就像“一種能夠在單位電荷中產生一些力的光環”。它的方向與它產生的力的方向相同，並且其大小與該力的大小成比例。
現在，我們發現我們定義的這些量與其他一些物理量非常相似。我們知道的數量。例如，上方的力與地球和太空物體（如月球）之間的力非常相似。並且 \ $ \ bar {E} \ $ span>字段與地球的引力場非常相似。
然後定義電的概念產生的電勢類似於空間物體相對於地球的電勢。地球周圍空間中某個點的潛力是每單位質量的能量，它將一個物體（具有單位質量）從無窮遠帶到該點。當我們在靜電學中對其定義時，點 \ $ P_2 \ $ span>的電勢變為：
\ $ V_2 =-\ int \ limits _ {\ infty} ^ {P_2} \ bar {E} d \ bar {\ ell} \ $ span>
然後，兩個獨立的 \ $ P_2 \ $ span>和 \ $ P_3 \ $ span>） =“ math-container”> \ $ \ bar {E} \ $ span>字段（由 \ $ q_1 \ $ span>引起）是：
\ $ V_2-V_3 = \ left（-\ int \ limits _ {\ infty} ^ {P_2} \ bar {E} d \ bar {\ ell} \ right） -\ left（-\ int \ limits _ {\ infty} ^ {P_3} \ bar {E} d \ bar {\ ell} \ right）= \ int \ limits_ {P_3} ^ {P_2} \ bar {E} d \ bar {\ ell} \ $ span>
請注意，電場是無捲曲的，這意味著它始終可以表示為標量場的梯度（ \ $ \ bar {E} =-\ bar {\ nabla } V \ $ span>）。這些線積分與路徑無關。
因此，這是勢場的定義。即使沒有電荷，一個點也將始終具有電位。將其視為“從無窮遠處將單位電荷帶到那裡所需的能量”。兩點之間的電位差相似。它是將單位電荷從一個點傳送到另一點所需的能量。或以更具體的例子（如天體）來思考。在地表以上100公里和200公里之間的電位差不過是給定高度上兩個1千克物體之間的勢能差。
當我們進入現實世界時，一個點的電位是所有個體中的一部分周圍電荷引起的電勢（適用疊加理論）。
只要電荷（即電子）不平衡，就會出現電壓。由於相同的電荷會排斥而相反的電荷會吸引，因此任何帶電粒子的集合都會在彼此之間產生某種作用力。如果負到正的不平衡，則形成一種“壓力”或“推動”。在導電材料中，電子自由地流過該材料，而不是固定在原子上，因此將流向最小“壓力”點。
一些複雜的考慮因素：
我聽到的定義是：
電壓是工作的潛能（充電）。
換句話說，電壓是電荷單位的能量，即\ $ V = {dE \ over dQ} \ $，其中\ $ E \ $是能量，\ $ Q \ $是電荷。
實際上我們不能。
靜電力與電勢梯度成正比，但與電勢不成正比。一個庫侖電荷的力與電勢梯度成正比：
\ $ F = Q \ times {d [V] \ over dl} \ $
實際上，1V表示如果您有1焦耳的電能，它將在+1庫侖電荷下轉換為機械能[因此將加速或增加其1 / 2mV ^ 2乘1 [J]。它實際上類似於能量。
快速的第一個近似的經驗法則答案是：電壓是電壓力。
但在此基礎上擴展：電壓不像壓力，不完全是。相反，這是一個數學/物理學概念，稱為“電勢”。電壓更像是重力場中的高度，其中每個電子或質子都像一塊巨石。海拔不是壓力，重量或力量。如果巨石在山頂，則巨石位於高電勢位置。這意味著巨石正在存儲勢能（PE），並且如果允許其下坡（移動到低電位位置），將以動能（KE）的形式釋放該能量。將其提升到相同的電壓（高度）會具有更高的PE。
更精確：電壓是電勢。它不是力（它不像巨石的下壓力或重量，也不像電場中施加的電荷的大小。）而且電壓也不是勢能，因為如果我們拿走巨石，重力，高度和潛力仍然存在。潛力本身就是該領域的一部分。電壓模式可能會懸空。
電壓是一種描述/可視化/測量電場的方式。
為了描述電場，我們可以繪製相反電荷之間的磁通線。或者，我們可以繪製等電位表面的電壓模式，使其垂直於磁通線。無論我們在哪裡找到一些電力線，我們都會找到電壓。
什麼不是電壓？什麼是典型的誤解？這是一個很大的問題：“電壓是一種勢能。”不，錯了。相反，電壓是數學概念上的“電位”，它不是能量，也不是“可能做某事”。這是另一個誤解：“電壓是每單位電荷的勢能。”不，錯了。那隻是Volt單位的物理定義，將其與Joule和Coulomb單位聯繫在一起。實際上，它卻是相反的：通過將電荷乘以電壓變化來發現能量（能量在一定的電壓差上移動所完成的功）！電能取決於電壓！但是電壓本身不需要移動電荷，也不需要存儲勢能，因為電壓是描述空白空間中電場的一種方式。用於描述電壓的測試電荷是虛無窮小電荷。另一個誤解是：“電壓出現在電線表面”。錯誤的是，電壓實際上延伸到電線周圍的空間中。在9V電池端子之間的中間位置，您會發現一個4.5V的電勢，它一個人懸在空曠的空間中！但是典型的電壓表無法檢測空間電壓，因為這需要具有無限Z（inp）或至少幾百兆歐的電壓表。普通的10Meg DMM電壓表會吸收大量電流，會短路任何純電場，因此必須接觸導體表面才能測量電壓。
什麼是電壓？它是一堆看不見的膜，堆滿了已充電的電容器極板之間的空間。電壓是圍繞任何帶電物體的同心洋蔥層的模式，洋蔥層垂直於電場的通量線延伸。因此，“電壓層堆疊” 是描述電場的一種方式。另一種比較熟悉的方法是使用“力量線”。
加上Gunnish的話：
A點電壓實際上是對從0V推入正電荷（通常定義為距離A無限遠，
電壓在電子設備中很重要，因為如果我們在A點處以正電荷開始，它就能完成0V的同樣工作量（例如打開LED）在此過程中。）
推動選舉的是勢能的差異，就像您被重力推動/拉向地球的方式一樣。這可能為電子在另一個方向上移動提供了有利條件，這也部分解釋了為什麼電子在導線中“隨機”移動。