电压到底是什么？

有点奇怪的问题，但这是什么？我的物理老师说，这有点像“推动”，将电子推向电路。我可以有一个更复杂的解释吗？任何帮助深表感谢。

你的老师是对的。

电流是电荷（通常是电子）在移动。他们不会无缘无故地自己做那件事，只不过购物车本身就在商店的地板上移动。在物理学中，我们所说的是推动收费的力电力，或“EMF”。它几乎总是以伏特为单位表示，因此我们通常几乎没有捷径可以说“电压”。从技术上讲，EMF是物理量，伏特是可以量化的单位。

可以通过几种方式生成EMF：

1. 电磁。 当导体（如电线）在磁场中横向移动时，会沿着电线的长度产生电压。像发电厂中的发电机和您汽车中的交流发电机都遵循这一原理。

2. 电化学。 化学反应会引起电压差。电池按照此原理工作。

3. 光伏。 在正确的位置将光子碰撞到半导体二极管中，您将获得电压。这就是太阳能电池的工作方式。

4. 静电的。 将两种正确的材料擦在一起，一个将电子散布到另一个上。表现这种现象的两种材料是塑料梳子和猫。这是当您在正确的地毯上打乱然后在碰到金属物体时突然打起来时会发生的情况。在您的衬衫上摩擦一个气球可以做到这一点，然后让气球“粘”在其他东西上。在那种情况下，EMF不能使电子运动，但它仍然会拉动电子，然后电子又会拉动被卡住的气球。

   可以按比例放大此效果以产生变化的高压，这是Van de Graaff发电机工作方式的基础。

5. 热电。 沿大多数导体的温度梯度会产生电压。这称为Siebeck效应。不幸的是，您无法利用这一点，因为要使用该电压，最终会出现一个闭环。然后，由于环路的一部分温度升高而获得的任何电压都会被环路另一部分的温度降低所抵消。诀窍是使用两种不同的材料，这些材料由于相同的温度梯度（不同的Siebeck系数）而呈现出不同的电压。使用一种材料进入热源，另一种材料返回热源，您会得到可以在相同温度下使用的净电压。

   即使有很高的温差，您一次又一次获得的总电压也很小。通过将许多此类前后组合放在一起，可以获得有用的电压。一次往返称为热电偶，可用于感测温度。许多在一起是一个热电偶发生器。是的，那些确实存在。已经有航天器以此原理为动力，其热源来自放射性同位素的衰变。

6. 热电子的。如果加热的温度足够高（100摄氏度），则其表面上的电子移动得太快，有时会飞走。如果他们有一个降温的地方（这样他们就不会再从那里飞走了），那么您就有一个热电子发生器。这听起来可能有些牵强，但是也有航天器以此原理为动力，而热源又是放射性同位素的衰变。

   电子管部分使用此原理。您可以加热到几乎那个点，而不是加热电子使它们自己飞走，以便在施加一点额外的电压时飞走。这是真空管二极管的基础，对大多数真空管很重要。这就是为什么这些灯管带有加热器，并且您可以看到它们发光的原因。它需要发光的温度才能达到热电子效应明显的位置。

7. 压电的。 某些材料（例如石英晶体）在挤压时会产生电压。一些麦克风按照此原理工作。空气中变化的压力波我们称为声音挤压，并且交替挤压石英晶体，从而使其产生微小的电压波。我们可以放大它们，最终发出可以录制的信号，使用它们来驱动扬声器，以便可以听到它们，等等。

   该原理也用于许多烧烤架点火器中。弹簧机构用力猛击石英晶体，使其产生足够的电压以产生火花。

用流体类比，电压是压力，电流是流速。

“电压”是派生的数量。不了解其物理量就很难理解其物理意义。

$P_1$$P_2$$q_1$$q_2$$r$

$F = k\dfrac{q_1 q_2 }{r^2}$

$P_1$$P_2$$P_1$$P_2$$q_2$$q_1$$q_2$

$\bar{E} = \lim \limits_{q_1 \to 0} \dfrac{\bar{F}}{q_1} \quad \mbox{(} q_2 \mbox{ is unit positive charge)}$

为了忽略其他一些电磁效应，我们使接近零。不要让它让您感到困惑。这就像“一个能够在单位电荷中产生一些力的光环”。它的方向与其产生的力的方向相同，并且其大小与力的大小成正比。$q_1$

现在我们看到我们定义的这些数量与我们知道的其他一些物理数量非常相似。例如，上方的力与地球和太空物体（如月球）之间的力非常相似。而场非常类似地球的重力场。$\bar{E}$

然后出现了定义电势的想法，该想法类似于空间物体相对于地球的电势。地球周围空间中某点的潜力是单位质量带来的能量（将具有单位质量的物体）从无穷远带到该点。当我们在静电学中定义它时，点的电势变为：$P_2$

$V_2 = - \int \limits_{\infty}^{P_2} \bar{E} d\bar{\ell}$

然后，字段（由引起）中的空间中两个独立点（和）之间的电势差为：$P_2$$P_3$$\bar{E}$$q_1$

$V_2 - V_3 = \left(-\int \limits_{\infty}^{P_2} \bar{E} d\bar{\ell}\right) - \left(-\int \limits_{\infty}^{P_3} \bar{E} d\bar{\ell}\right) = \int \limits_{P_3}^{P_2} \bar{E} d\bar{\ell}$

请注意，电场是无卷曲的，这意味着它始终可以表示为标量场的梯度（）。这些线积分与路径无关。$\bar{E} = - \bar{\nabla} V$

因此，这就是势场的定义。即使没有电荷，一个点也将始终具有电位。将其视为“从无穷远处将单位电荷带到那里所需的能量”。两点之间的电位差相似。它是将单位电荷从一个点传送到另一点所需的能量。或者在一个更具体的例子（如天体）上进行思考。在给定高度处，两个高度为1kg的物体之间的势能差仅是地球表面上方100 km和200 km高度之间的差。

当我们进入现实世界时，一个点的电势是由周围的电荷所引起的所有单个电势中的一些（适用叠加理论）。

只要电荷（即电子）不平衡，就会出现电压。由于相同的电荷会排斥而相反的电荷会吸引，因此任何带电粒子的集合都会在彼此之间产生某种作用力。如果负负不平衡，就会形成一种“压力”或“推动”。在导电材料中，电子自由地流过该材料，而不是固定在原子上，因此将流向最小“压力”点。

一些复杂的注意事项：

• 电和化学紧密相连。例如，在电池中，化学不平衡会通过迫使带电粒子进入一侧而在端子之间产生电不平衡（电压）。化学也以其他方式影响电气条件。
• 电流（I）是电子的流动，但是，电子（由于它们为负）在与“电流”相反的方向上流动。这样，即使实际流量为负，电流仍为正电荷的概念流量，但方向相反。这表明负“推”与正“拉”完全相同。

我听到的定义是：

电压是工作的电位（带电）。

换句话说，电压是赋予电荷单位的能量，即，其中为能量，为电荷。 E$V = {dE \over dQ}$$E$$Q$

快捷的第一个近似的经验法则答案：电压是电压。

但是，扩大对：电压是不一样的压力，不完全是。相反，这是一个数学/物理学概念，称为“电位”。电压更像是重力场中的高度，其中每个电子或质子都像一块巨石。海拔不是压力，重量或力量。如果巨石在山顶，则巨石位于高电势位置。这意味着巨石正在存储势能（PE），并且如果允许其下坡（移动到低电位位置），将以动能（KE）的形式释放该能量。将其提升到相同的电压（海拔） PE会更高

更精确地说：电压是电势。它不是力（它不像巨石的下压力或重量，也不像电场中施加的电荷的大小。）而且电压也不是势能，因为如果我们拿走巨石，重力，高度和潜力仍然存在。潜力本身就是该领域的一部分。电压模式可能会悬空。

电压是描述/可视化/测量电场的一种方式。

为了描述电场，我们可以画出相反电荷之间的磁通线。或者，我们可以绘制等电位表面的电压模式，使其垂直于磁通线。每当我们找到一些电力线时，我们也会找到电压。

什么不是电压？ 什么是典型的误解？这是一个很大的问题：“电压是一种势能。” 不，错了。相反，电压是数学概念上的“电位”，它不是能量，也不是“可能做某事”。这是另一个误解：“电压是每单位电荷的势能。” 不，错了。那只是Volt单位的物理定义，将其与Joule和Coulomb单位联系在一起。实际上，它却是相反的：通过将电荷乘以电压变化来发现能量（能量在一定的电压差上移动所完成的功）！电能取决于电压！但是电压本身不需要移动电荷，也不需要存储势能，因为电压是描述空白空间中电场的一种方式。用于描述电压的测试电荷是虚无穷小电荷。另一个误解是：“电压出现在电线表面”。错误的是，电压实际上延伸到电线周围的空间中。在9V电池端子之间的中间位置，您会发现一个4.5V的电势，它一个个地悬在空旷的空间中！但是典型的电压表无法检测空间电压，因为这需要具有无限Z（inp）或至少几百兆欧的电压表。普通的10Meg DMM电压表会吸收大量电流，会短路任何纯电场，因此必须接触导体表面才能测量电压。会发现一个4.5V的电势，独自悬在空旷的空间中！但是典型的电压表无法检测空间电压，因为这需要具有无限Z（inp）或至少几百兆欧的电压表。普通的10Meg DMM电压表会吸收大量电流，会短路任何纯电场，因此必须接触导体表面才能测量电压。会发现一个4.5V的电势，独自悬在空旷的空间中！但是典型的电压表无法检测空间电压，因为这需要具有无限Z（inp）或至少几百兆欧的电压表。普通的10Meg DMM电压表会吸收大量电流，会短路任何纯电场，因此必须接触导体表面才能测量电压。

什么是电压？它是一堆看不见的膜，堆满了已充电的电容器极板之间的空间。电压是围绕任何带电物体的同心洋葱层的模式，洋葱层垂直于电场的通量线延伸。因此，“电压层堆叠”是描述电场的一种方式。另一种比较熟悉的方法是使用“力量线”。

其实我们做不到。

静电力与电势梯度成正比，但与电势不成正比。一库仑电荷上的力与电势梯度成正比：

$F= Q \times {d[V]\over dl }$

实际上，1 V表示如果您有1焦耳的电能，它将在+1库仑电荷下转换为机械能[因此将加速或将其1 / 2mV ^ 2增大1 J]。它实际上类似于能源。

冈尼什说：

如果将正电荷从0V（通常定义为距离A无限远或接地）推到A，则A点的电压实际上是对功的度量。

电压在电子产品中很重要，因为如果我们从A点的正电荷开始，它就能完成0V的同样工作量（例如，在此过程中打开LED）。

推动选举的是势能的差异，就像您被重力推动/拉向地球的方式一样。这可能会有利于电子在另一个方向上移动，这也部分解释了为什么电子在导线中“随机”移动。