电压
电压(voltage),也称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功,电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特(V,简称伏),常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。
“电压”一词一般只用于电路当中,“电势差”和“电位差”则普遍应用于一切电现象当中,也就是说专词专用,以免混淆。
直流电压与交流电压
如果电压的大小及方向都不随时间变化,则称之为稳恒电压或恒定电压,简称为直流电压,用大写字母U表示。
如果电压的大小及方向随时间变化,则称为变动电压。
对电路分析来说,一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压),其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。在电路中提供电压的装置是电源(电压源)。
因为有这两种电压的存在,所以才有了几种不同的名称,同时不同的名称也代表不同的含义。所以我们分为两个方面讨论:
直流电压:根据定义直流电压的的大小及方向都不随时间变化,因此就没有瞬时值的概念,在作用时间内电压值处处相等。或者也可以说存在瞬时值,只是处处都相等,就没有必要在去讨论这个瞬时值的概念了。同时也没有最大值以及平均值,有效值都没有讨论的意义,所以我们只讨论交流电。
交流电的瞬时值、最大值、有效值和平均值
交变电流的大小和方向都随时间作周期性变化,所以要准确描述交变电流的产生的效果,需要用到“最大值、有效值、瞬时值、平均值”四个物理量。交流电的“最大值、有效值、瞬时值、平均值”常称为交流电的“四值”。这四个类似但又有区别的物理量,容易造成混乱,理解好“四值”对于学习交流电有极大的帮助 。
1.瞬时值:交流电流、电压、电动势在某一时刻所对应的值称为它们的瞬时值。瞬时值随时间的变化而变化。不同时刻,瞬时值的大小和方向均不同。交流电的瞬时值取决于它的周期、幅值和初相位。以正弦交流电为例(从中性面开始计时) 。则有:其瞬时值为:
2.最大值:交变电流的最大值是指交变电流在一个周期内所能达到的最大值,它可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低。以正弦交流电为例。则有:
3.有效值:交变电流的有效值是根据电流的热效应来定