話說電子的流動是電壓(voltage)產生的推力做的好事,那麼這個推力哪裡來的呢?(圖1)
圖1 電路中的推力哪裡來
其實,電壓也是一種壓力(pressure),推動電荷在電路里移動。電池這種裝置就能提供電壓,擔此重任。
如下視頻所說,Voltage is a difference in electrical potential engery, per unit of charge, between two points. 電壓是是兩點間以庫侖電荷為計量單位的電勢能量差或電動勢(electromotive force)。
▲ 視頻:電壓是什麼
上面這句關於電壓的英文定義有三個要點:
1. electrical potential engery (電勢能量)
電勢的“勢”表示潛在的能量,就象彈弓鉚足了勁,等待迸發力量。電荷量越多,電壓越大,潛在能量越大,驅動電荷移動的力越大。
沒有接任何負載的電池具有電動勢能量,可以提供電壓,產生推力。
能量的定義是什麼?Energy is the ability to work(能量是做功的能力),做功可以移動物體、加熱食物等等。能量大小用焦耳(Joule)計量,1焦耳可以將手電筒點亮1秒;3焦耳可以將手電筒點亮3秒;煮茶1分鐘需要90000焦耳的能量。
2. per unit of charge(單位電荷量)
電壓是每庫侖電荷傳輸的能量,以伏特(Volt)計。比如,1.5伏的電池,從電池中流出的每庫侖電荷,傳輸1.5焦耳的化學能,被轉換成電壓(電勢能量),這個電壓推動電子在電路里流動,遞送能量至燈泡(bulb),發出光和熱(圖2)。
圖2 電壓的定義
U:電壓,V(伏特)
W:電能(量),J(焦耳)
Q:電(荷)量,C(庫侖)
1V=1J/1C
3. difference between two points(兩點差)
換句話說,電壓總是相對的,9V電池表示兩個電極之間的電壓是9V。經常選地(ground)作為公共點(common)。
經常看見這個符號“HIGH VOLTAGE”吧?(圖3)為什麼沒寫“HIGH CURRENT”?有此符號的地方好象一顆原子彈,蘊藏著無比威力,就等著你用身體引爆。
圖3 高壓有電危險標誌
電壓本質上是能量(energy)、力量(power),傳輸靠的是電流。
除了為電流提供推力,電壓的另一個功德是運載有用的信息,此時幾乎不用電流,比如,用0V表示二進制的“0”,用5V表示二進制的“1”。
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