電壓

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喺好多電器入面,電芯都係電壓嘅來源。

電壓粵拼din6 aat3英國話voltage[1][2][3],又叫做電勢差或者電位差,係古典電磁學上一個好緊要嘅概念。佢描述緊一個單位電荷喺一個電場入面嘅唔同位置之間嘅能量差:簡單啲講,如果一個電場內部各位置之間嘅電壓數值愈高嘅話,噉就表示嗰個電場所引致嘅能量釋放或者吸收愈犀利,所以電壓亦都描述咗一個電場有幾勁。

例如而家有一舊電芯俾人駁落去一個電路嗰度,佢會喺個電路入面產生一股電場。呢股電場會對佢內部嗰啲帶電荷嘅粒子施一股靜電力。根據牛頓力學,當有一舊嘢受到一個力場嘅力嘅作用嗰陣,假如冇其他嘅作用喺佢身上,佢會順住股力場嘅力嘅方向嚟郁,而佢噉做會令到佢釋放勢能(Potential energy;能量嘅一種);而如果佢因為受到某啲外力而抗拒住股力場噉嚟郁-即係向住同股力場嘅力相反嘅方向郁-嘅話,佢就會吸收勢能。因為喺正常情況下唔會有乜嘢外力施喺啲帶電粒子身上,所以粒電芯所產生嘅電場同埋跟住會造成嘅電壓會令到個電路入面嘅質子電子等嘅粒子大規模噉向住某啲特定方向郁,形成電流

國際單位制嗰度,電壓嘅單位係伏特(Volt)。如果一個電場入面某兩個位置之間嘅電壓係「1 伏特」,噉就表示咗喺呢個電場入面,當有 1 庫侖噉多嘅電荷喺嗰兩個位置之間順住個電場嘅力嚟郁嗰陣,佢總共會釋放 1 焦耳噉多嘅勢能;而如果佢沿住同一條線抵抗住個電場噉嚟郁,佢總共會吸收 1 焦耳嘅勢能。

用嚟代表電壓嘅數學符號VVU、同埋 U,英文通常會用 V(「Voltage」嘅第一個字母),而國際電化學詞彙同一啲語言就興用 U拉丁話「urgēre」嘅第一個字母)。當中香港慣咗用前者,而中國大陸慣咗用後者。

應用[編輯]

技術人員喺度整緊高壓電纜;高壓電纜,顧名思義,係電壓極之高嘅電纜。

電器[編輯]

喺現實生活嘅應用上高,通常啲電器都會指明佢哋嘅電壓。嗰個數值通常係指由嗰件電器嘅電流入口至佢嘅電流出口嘅電壓值-亦即係話一件電器佢上面標明嘅電壓講明咗當佢駁咗電嗰陣,每一個單位嘅電荷流過會釋放幾多能量。如果將一柞電器用串聯嘅型式駁埋一齊喺同一個電路上面,流過佢哋嘅會係同一條電流,而標示電壓值(假設呢個值準確噉反映到佢嘅實際電壓)愈高嘅電器用走嘅能量就會愈多[4]

常見電壓值[編輯]

一般電筒嘅電芯電壓係 1.5 伏特(DC)左右-好低,通常唔足以對人類造成任何危險;車嘅電池電壓會喺 12 伏特(DC)左右;喺屋企嗰啲插頭嘅電通常係由電力公司供應,而佢哋嘅電壓,視乎國家同地區,由 110 至 120 伏特(AC)去到 220 至 240 伏特(AC)不等-而呢個數值嘅電壓經已足以電死人。

用嚟俾電落去火車嗰度嘅架空電纜再勁些少,電壓有得去到成 12 至 50 伏特(AC;kV)到 1.5 至 3 千伏特(DC);而高壓電纜電壓嘅就更加係高得好交關,可以係屋企電壓嘅幾百倍,通常去到成 110 至 1,200 千伏特[5]-俾呢種電壓嘅電電到恐怕會電到個人身體某啲地方燒燶。

電磁學研究[編輯]

定義[編輯]

將一個粒子 產生嘅電場抽象化嘅圖;圖入面嗰啲線(電場線)表達咗股電場產生嘅力嘅方向。一粒帶電粒子 要喺呢個電場入面郁就要作功-即係話會有能量俾 釋放或者吸收。
睇埋:古典電磁學#電壓

物理學上,電壓係噉樣定義[6],首先:

嘅定義;詳情睇牛頓力學);

呢條式個 代表嘅就係「將一股力 施喺一舊嘢上面,令後者行距離 用嘅能量」。喺空間入面指定是但兩個點 ,如果而家冇任何嘅外力,一粒帶電粒子(有住 噉多嘅電荷)喺一股電場入面,受到股電場嘅力影響,而由 直線噉移去 嗰度,佢所釋放嘅勢能就係:

呢條式當中, 係「粒帶電粒子喺 嗰點受嘅靜電力」(而 之間是但一點),而 係一個差唔多係等如無窮小量,代表咗兩點之間嘅距離嘅一極細橛。基於 ,噉「一個單位嘅電荷受到股電場嘅力影響而由 移去 嗰度佢所釋放嘅電勢能」就係

)-就係「電壓」嘅定義;

呢條式用積分(詳情睇微積分)形式寫出嚟嘅話係

);重有得寫做
); 係電場嘅強度。

實際計起數上嚟嗰陣時,計嗰個人可以揀電場入面是但一點做電勢嘅零點-即係當嗰一點嘅電勢等如零,並且用佢做參照計埋其他嗰啲點嘅電勢(而電壓係指各點之間嘅電勢差距)。喺電機工程等嘅領域嗰度計有關電器嘅數嗰陣,啲人通常會攞地下嚟做零點[7]

電勢差[編輯]

電壓有陣時又會嗌做「電勢差」或者「電位差」(英國話:Electric potential difference),噉係因為呢幾個字喺意思上一樣:電勢能(Electric potential energy)係指喺某一個位置一粒帶電粒子因為受到個電場影響而有嘅勢能,而嗰個位置嘅「電勢」指嘅係喺嗰個位置一個單位嘅電荷因為受到個電場影響而有嘅勢能。「電勢差」就係指兩點之間嘅電勢嘅差距,等如「一個單位嘅電荷喺嗰兩點之間嘅電勢能差距」-即係定義上嘅電壓。

量度[編輯]

兩個伏特計

可以用嚟度電壓嘅架生包括咗伏特計(Voltmeter)、電位差計(Potentiometer)、同埋示波器等(Oscilloscope)[8]。當中伏特計嘅做法係度通過一個有住固定電阻嘅嘢嘅電流,因為根據歐姆定律(Ohm's law),通過一舊嘢電壓喺數值上係等如通過佢嘅電流同埋佢嘅電阻嘅;電位差計嘅做法就係喺一個電橋電路上面平衡一個已知嘅電壓值同一個想度嘅電壓值;最後,示波器嘅一種做法係將個電壓放大先,跟手就用佢產生嘅靜電力嚟改變啲電子束嘅運行方向(電子係帶負電荷嘅粒子,所以會受電場嘅靜電力影響),而條電子束嘅運行軌道拗彎嘅程度會同電場施嘅力成正比-順理成章亦都同電場嘅強度以及個電壓成正比,噉就有得用電子束嘅運行方向嘅改變幅度嚟計出個電壓嘅數值。

睇埋[編輯]

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  1. IEV (International Electrotechnical Vocabulary) ref 121-11-27
  2. Demetrius T. Paris and F. Kenneth Hurd, Basic Electromagnetic Theory, McGraw-Hill, New York 1969.
  3. P. Hammond, Electromagnetism for Engineers, p. 135, Pergamon Press 1969.
  4. ELECTRICITY AND ELECTRICAL HAZARDS
  5. National Institute for Occupational Safety and Health - Fatality Assessment and Control Evaluation: Cases of high-voltage related casualties. Retrieved on November 24, 2008.
  6. Griffiths, David J. (2013). Introduction to Electrodynamics (4th ed.). Boston, Mas.: Pearson.
  7. ALL ABOUT CIRCUITS - Ground and Other Reference Points
  8. NATIONAL INSTRUMENTS - How To Measure Voltage