如果在电线的两点之间测量电压,则在两者之间没有电阻,电压是否为零?


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我有一个串联电路。假设电池的电势差为10 Volts

在电流到达任何电阻器之前,在电线的两点上,我连接了电压表的读取器。由于没有电阻,并且电压的公式为V = IR,这是否意味着电压在这两点之间读数为零?

但是怎么回事-我们知道有10伏的电流流过!

我的老师举的例子是,电力就像一条不断流淌的河水。电压是自来水的力。在河中间堆石头,这就是阻力。但是,如果您不堆积岩石并在两个点进行测量,那并不意味着河流中没有功率(读为:电压)。

有人可以澄清一下吗?

电压表无电阻


严格来说,导线没有0电阻。
伊格纳西奥·巴斯克斯

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电压表测量点之间的差异。想象一下在这两个点测量河水的高度;基本上是一样的。如果改为从这些点之一到电池另一侧的一点进行测量,则会看到10伏的完整差异。
JYelton 2013年

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“有10伏的电流流过”-没有,这就像是说如果步行的话,超市就在10欧姆之遥。
user253751 '16

它取决于超导线的频率和长度。如果长度与发生器的波长相比微不足道,则电压可能几乎为零,但是如果长度较大,则在导线的所有点上电压都不会为零(传播延迟)。
分钟

Answers:


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您似乎将电压和电流混为一谈。

电压更恰当地称为电动势。它本身不流动或传递能量。

电流(通常以安培为单位)是每单位时间移动多少电荷的量度。电流本身也不是能量流。

能量的流动称为动力。要通电,既需要电流()又需要电压()。功效等于两者的乘积:èIE

P=IE

因为我们可以用自己的感觉直接观察机械系统,所以有助于从类似机械系统的角度考虑这一点。机械系统也具有动力,它等于力和速度的乘积:

P=Fv

如果您有力量却没有速度,那么您就没有力量。一个示例是在两个固定支架之间拉伸的橡皮筋。带子在支撑上施加力。这种张力是势能。但是,没有任何东西在移动,并且在拉伸带中存储的所有能量都没有转移到其他任何东西。

但是,如果带子可以移动支撑物,那么现在我们有了速度。当带移动支架时,存储在拉伸带中的能量将转换为支架中的动能。能量转移发生的速度就是功率。

电压是一种移动电荷的力。电流是电荷的速度。阻力是移动支撑架的容易程度。

这是一个更类似于您的电路的机械系统:

电机转动的环被制动器抵抗的示意图

我们有一个固定在电机上的刚性环,该环会施加一些力来转动它。环上还装有一个制动器,可阻止环的转动。为了使这种模拟正确,必须使用制动器,该制动器提供与环在其中移动的速度成比例的力。想象一下,它与风扇耦合,因此当环旋转得更快时,风扇旋转得更快,从而产生更大的空气阻力

如果电机施加的力为,则制动器必须在相反的方向施加相同的力。如果制动器的力不等于电动机的力,则环将受到一个净力,该力会使其加速或减速,直到制动器的力相等,并且环以恒定速度旋转。因此,如果电动机的力是恒定的,则环的速度取决于制动器的强度。这类似于欧姆定律。1kN

环上还有哪些其他作用力?由于我们正在考虑一种没有摩擦的理想系统,因此没有任何系统。如果要在点A和点B插入应变仪,则需要测量它们之间的差。B受到压缩,因为电动机将其推向制动器以抵抗其阻力,而A受到拉伸,因为电动机将其从制动器中吸出。

但是B和C有什么区别?空无一人。如果这在直观上不明显,请考虑必须在环上切一个缝隙并插入手,以便本机将其砸碎。是否有您更愿意这样做的地方?不,无论您在戒指左侧的什么位置,您的手都会被同样地砸碎。

应变仪测得的力类似于电压。我们只能测量相对于其他电压的电压。这就是为什么您的电压表有两个探头。无论您将黑线放在哪里,都将其定义为“ 0V”。因此,您在问题中呈现的场景就像测量B和C之间的差异:它为零。

这似乎有点奇怪,因为我们知道在环的整个侧面上都有压缩力。似乎这应该对某些事情有益。但是请考虑一下:地球大气层中所有气体的重量导致海平面上的压力约为每平方英寸15磅。这是否意味着我们可以制造仅因为承受这种压力而通电的机器?号为了做好工作,这大气压,我们需要一个的压力。没有差异,我们就无法移动。再次考虑以上权力的定义,这应该变得很清楚。


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+1非常喜欢这个答案。您将公式编织成答案的方法也很棒。
JYelton

感谢最后一段。很高兴看到您了解我的困难所在
CodyBugstein

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您的电压表和您的老师都正确,但是对水的类比只能走这么远。一个很大的缺点是,与水不同,它没有绝对电压。电压始终是两点之间的相对电压。

没有“周围有10伏电流”之类的东西。电压是推动电荷产生电流的力。电流是实际流动的电荷。没有电流的电压和没有(或没有可测量的)电压的电流都是很有可能的。

如果正确应用,在这种情况下,您老师的河流类比实际上仍然有效。电压是河流中将水推向下游的压力。在河流中,您可以将此压力视为水面的高度。当您在河中堆放岩石时,河的表面将高于岩石上方的表面。如果您使用岩石上方和下方之间的相对压力表进行测量,则会显示为压力差。

电线就像一条没有石头的河。一点和上游几英尺处的压力仍然基本相同。那就是您的电压表向您显示的内容。真实河流和铜线之间的区别是,铜线是一条更理想的河流,这与真实水所能做的不同。导线没有摇动(不是电阻器),以至于流过的电压很少。实际上,电线上两点之间的电压差很小,但是电线是很好的导体,以至于普通的万用表无法测量该电压差。如果用几十米长的电线代替短线,然后跨过它测量,则万用表可能会显示较小的电压。


因此,当一条电线在街道上方延伸时说“高压”时,如果我只抓住其中两点不包围电阻器的地方,为什么会被触电?如果我抓住,应该有零电压
CodyBugstein 2013年

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@Imray,在理想的世界中,您不会。看看所有栖息在那根电线上的鸽子。他们每个人都在两个点上抓住了它,并且由于高压电线通常是不绝缘的,因此它们也可能处于电线的电位上。但是,您的身体从那根电线垂下来,在风中摇摆,可能靠近其他导体或靠近(接地的)金属塔。现在,您要依靠气隙来防止电流流过您。空气间隙的失败会导致您丧命。
RBerteig

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@ Imray:是的,两只手抓住同一根电线之间的电压为零或很小。那不会伤害你的。但是,这两只手和其他物体(例如,其他电线,地面,附近的树木等)之间存在很大的电压差。如果您与这些物体中的任何一个足够近,则您会被打断。
Olin Lathrop

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实际上,水的类比在这里仍然可以完美运行。“电压” (又称电位差)将类似于这两点之间的压力差。由于它们之间没有阻力,压力差将为0有这样的事,作为绝对电压在单个点处,这将是类似的绝对压力在单个点。
BlueRaja-Danny Pflughoeft13年

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有10伏的电流流过!

电压不会“流动”。这是electrovoltaic潜力的量度,因此只存在两分。

就像尝试测量一座山的高度一样。没有“绝对高度”之类的东西,只有相对于其他东西的高度,例如它周围的平原,海平面等。


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关于电压的事情是,必须始终相对于某物进行测量。换句话说,电表测量的是电压差,而不是单个的电压电平。在理想情况下,示例中的仪表读数为零。但是,即使导线的电阻也很小,因此如果您使用的是具有微伏特精度的仪表,那么电压读数将非常小。

用电压差的解释切线,电压水平实际上并没有伤害到人。电压差异伤害了人们。这是技术人员可以在500,000条电压线上工作而不会被炸毁的方式。他们将其电压水平提高到500 KV,因此整个身体的电压为零。

这是我的一位物理老师告诉我们的一个示例,可以帮助您理解这一概念。想象您在帝国大厦的顶层。这个高度不会伤害你。但是,如果您要跳下去,那么身高的差异会杀死您。这与电压相同。


2

实际上,沿着导线的任何两点之间都有一个电压降-但它会很小,因为导线的电阻很小(即使导线中也有一些卵石)。

示例:如果两个插脚之间的电线的电阻很小(例如1/1000欧姆),并且流过1 Amp的电流,则两个插脚之间的电压降将为1/1000伏(0.001V)。电压表的插脚。

如果将电压表设置为10V范围,则不会看到该电压降,并且电表读数为零。

如果您可以得到一个电压表来测量到mV甚至uV范围,那么您会发现,当沿着导线移动仪表的插脚时,只要电流流过电路,电压就会发生变化。

如果没有电流流动(即电路断开),您将不会得到电压的这种变化。


0

这是因为伏特计正在测量两个探头之间的电压差。由于导线之间没有电阻等电路元件来降低电压,因此电压差为零,并且电压读数为零。关于河流的类比,因为没有岩石(AKA电阻器),所以水的量以及探针之间的水流速度将是相同的。


如果电压表测量两点间的电压差,那么仅测量一个特定点上的电压是否有这样的事情?
CodyBugstein 2013年

2
要测量单点电压,您只能测量是否存在。您始终需要接地来测量您的电压相对于基准(0伏)的变化量。使用万用表可以得到黑色和红色导线。黑色导线是您的参考电压0伏,而读取导线是您的测量值。电压表的输出就是两条导线之间的电压差。因此,您始终需要一个已知的电压作为参考。
cr8zydrummer 2013年

-1

如果测量电压,那么根据定义电压就是测量值。如果仅基于其他原因(例如导线的电阻率和距离以及流过的电流)将其称为零,则不再考虑测量值。

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