龍士筆記

第一章、電學概論

1-5 電壓

1-5.1 電壓的定義

1.要使導體內的電荷開始流動形成電流，必須在導體兩端供給一個驅動的力量，
   這個驅使電荷移動的力量稱為電壓（voltage），
   簡單的說「電壓就是把電荷從一端壓到另一端」，從高電位流向低電位。

2.電壓是一個通稱名詞，為了區別不同的物理意義，還有電位、電位差、
   電動勢、端電壓及電壓降等稱呼，所用的單位都是伏特（Volt, V）。

1-5.2 電位與電位差

1.電位以大地(或無窮遠處)為參考點稱為零電位或接地，以”⏚”表示接地(earthing)符號。

   有關電位的定義有下列兩種：

2.電位差定義：將正電荷由一點移到另一點所需的功，即為兩點之間的電位差。
   假設將電荷Q從B點移到A點，其位能由W_B變為W_A，則A、B兩點的電位差V_AB為：

A點移至B點，則其電位差表示為V_BA，V_BA=V_B-V_A。故V_AB=-V_BA。

V_AB>0時，表示A點電位高於B點電位，電流由A點流向B點。
V_AB<0時，表示B點電位高於A點電位，電流由B點流向A點。

例題1

將3庫侖之電荷由B點移至A點，需作功18焦耳，則A、B兩點間之電位差為多少伏特?

解：

例題2

如圖(1)所示，試求：(1)V_A  (2)V_B  (3)V_C  (4)V_D  (5)V_AC  (6)V_AD ?

解：

(1)V_A=V_AB=9V                     (2)V_B=0V          

(3)V_C=V_CB=6V                     (4)V_D=V_DB=V_DC+V_CB=3+6=9V

(5)V_AC=V_A-V_C=9-6=3V      (6)V_AD= V_A-V_D=9-9=0V

1-5.3 電動勢、電壓降與端電壓

1.電動勢（electromotive force, emf 或E）

   電池或發電機所提供的電壓稱為電動勢；電動勢可以對電荷提供能量，
   驅使電荷移動形成電流，完成作功程序。

2.電壓降（voltage drop, V_r）

   在電荷移動過程中，當通過電路元件時會使元件作功，
   將電能轉換成其他形式（如發光、發熱或轉動等）的能量，
   因而使電荷所帶電能減少，元件兩端產生電位差，這個電位差稱之為電壓降。

3.端電壓（terminal voltage, V_t）

   外部電路元件（負載）兩端點間的電位差稱為端電壓。

  #端電壓(Vt) = 電動勢(E) – 電壓降(Vr)

例題3

如上圖所示，開關S打開時(1)V_BC=12V，開關S閉合時，V_BC=10.8V，
則電動勢、端電壓與電壓降分別為何?

解：

(1)開關Ｓ打開時，沒有電荷流通。

    此時端電壓等於電動勢，固電動勢等於12V。

(2)開關Ｓ閉合時，有電荷流通。

    即為外布電路元件的端電壓，故端電壓為10.8V。

(3)電壓降為兩者之差。12-10.8=1.2V

參考資料：https://sites.google.com/a/ksvs.kh.edu.tw/dian-zi-ke-wang-ye/jiao-xue-zi-yuan/ji-ben-dian-xue