目錄 電勢差。 以伏特為單位的電位或電位差 電壓 ,也稱作電勢差或電位差,是衡量單位電荷在靜電場中由於電勢不同所産生的能量差的物理量。此概念與水位高低所造成的“水壓”相似。需要指出的是,“電壓 ”一詞一般衹用於電路當中,“電勢差”和“電位差”則普遍應用於一切電現象當中。
電壓 的國際單位是伏特(V)。1伏特等於對每1庫侖的電荷做了1焦耳的功,即1 V = 1 J/C。
電壓 是推動電荷定嚮移動形成電流的原因 電壓 是怎樣形成的一直是當今物理學竭力回避的問題。因為自由電子理論與電壓 的形成存在着這不可調和的矛盾,現行理論無法自圓其說,於是就緘口不談物質內電壓 的形成,這是當今物理學一個不光彩的側面。
物質在常規狀態下,各結構元的價和電子規律運轉,協調、相安。是電子的轉移後非常規的電子運動産生了靜電,非常規的電子運動伴生的波就是靜電電壓 。
電荷分佈在金屬表面或聚集在尖端,是因為價和電子規律運轉伴生的電磁波的驅使。靜電平衡理論是唬人的。
電壓 是物理學中一極其重要的物理量,從中學到大學每個學生都做了數百道有關電壓 的習題,電壓 是怎樣形成的?教材上卻沒有解釋,每一個學生都對此茫然。
電壓 是怎樣形成的?電壓 從何而來,由何而生?是很多學生提到過的問題,也一直是近百年物理學竭力回避的問題。
為什麽要回避?是因為電壓 的形成與當今核外電子運轉無規律的電子云理論互相矛盾,電壓 的形成與當今的金屬自由電子理論存在着深層的矛盾:金屬內的電子如果有充分的自由,就無法解釋絶緣後的金屬導體移走(來)部分電子會形成很高的電壓 ?金屬內的電子如果沒有自由,又如何解釋自由電子導電?當今物理學在兩難中選擇了回避電壓 。
什麽是電壓 ?在大學教材裏說到:“電壓 是靜電場或電路中兩點間電動勢之差”(有的書上用電位之差)。有電動勢之差才能形成電流。書中提到,電位差是由電源提供的,電源如何在物質內形成電位差,就用做功一語帶過。至於如何做功,做功如何在物質內形成電壓 ,就成了難言之隱,閉口不談了。
在中學物理教科書上衹是把電壓 與水壓相比較,說電壓 是電位(同水位)、是電子的電動勢(同勢能)。這比喻還湊合,但是這物體內電子的電位是如何提升的?物體內電子的電動勢之差是怎麽形成的?卻一直是個睏惑的問題。用電位差解釋直流電從高電位流嚮低還有可說,可如何面對物質內形成的電壓 正弦波,方波?
一、絶緣體的靜電及靜電電壓
要探討論物質內電壓 的形成原理。我們就先來看看物質內形成電壓 的基本實驗——摩擦生電。
在靜電實驗中,絲綢摩擦玻璃棒、毛皮摩擦硬橡膠棒、以及化纖織物與天然織物摩擦後都能帶靜電,同時産生靜電電壓 ,而且化纖織物能産生上萬伏的靜電電壓 。我們就這個實驗事實來看看靜電是怎麽産生的,靜電電壓 是怎麽形成的?
預備知識:1、在中學物理電學的實驗中,當直流導綫導通時,小磁針立即偏轉,斷開時,小磁針立即復原;雜亂的鐵粉在直流導綫周圍形成了規則的同心圓;用右手定測能測定電流方向與磁場之間的確定關係。這是大自然在提示我們:電子的運動伴生着電磁波。
2、在《挑戰量子物理(四)第二章、物質的構成 4 》談到:核外電子的規律運轉同樣也伴生着電磁波。在通常情況下這種電磁波在物質內協調穩定,構成了物體的內聚力(價和力、電磁力),物體對外不顯電性。物體不帶電,與大地的電勢差為零(一般情況下認為大地的電位是零)。
靜電實驗中的合成絶緣體(玻璃棒、硬橡膠棒、以及化纖織物)是由成百上千個結構元錯綜結合而成的大分子聚合物,結構成分復雜,在常溫下、在沒有摩擦的情形下,各結構元的價和運轉協調、相安。核外電子在各自軌道按常規運動,這時物體不帶電,與大地的電勢差為零(沒有電壓 )。
實驗中摩擦的另一方是天然物品(絲綢、毛皮、天然織物)。天然物品是大自然的造物,能與大自然有很好的交流,摩擦時,轉移來的電荷能很快地傳遞到大氣之中。
摩擦時,核外電子速率加快,産生了熱,發生了電子運動的紊亂,發生了電子轉移,形成了多出或缺少電子的狀況。合成絶緣體內多出的電子沒有正當的歸屬,在物體內部亂竄,形成帶負電的靜電;缺少電子的結構元則四處挪用電子,形成帶正電的靜電,多出電子或缺少電子對外形成了物質所帶的電荷,對外顯現為電場。
多出或挪用的電子沒有正當的歸屬,在物質內受到驅趕、換位、擠壓、牽扯等非常規的運動,這種非常規運動的電子伴生着非常規的電磁波。物質內原來協調、穩定運轉的核外電子受到非常規的電磁波的擾動,這個非常規的電磁波就是驅使電子隨波運動的電動勢,這也就是我們所說的電壓 。
本來物體的核外電子數是穩定的,電子運轉伴生的電磁波也協調、穩定,電壓 為零。很明顯,是電子的轉移後非常規的電子運動産生了靜電、非常規的電子運動伴生的波有驅趕電子脫離正常軌道運動的趨勢,非常規的電子運動伴生的波就是靜電電壓 。
物質內能驅使電子的非常規的電磁波的強弱就是電壓 的高低。
如果按現有理論,物質的核外電子是毫無規律的電子云,電子運動的綫路雜亂無章,電子沒有固定的歸屬,摩擦如何能産生靜電;不考慮電子運動伴生的波,靜電電壓 從何而來?
二、金屬與靜電
金屬導體內結構元基本獨立,核外電子高速穩定,有固定的歸屬,不容易轉移、不容易失去,無論怎麽摩擦也不會發生像大分子聚合物那樣電子運動的混亂或電子的轉移,所以摩擦金屬不會産生靜電。
然而金屬導體存在較大的電子空位,帶電荷的物體與金屬接觸,在電壓 的作用下,電荷進入金屬,使金屬導體帶電。同時,多出(或缺少)電子的運動伴生着的非常規的電磁波,多出的電子運動伴生的波有擠占正常電子脫離軌道運動的趨勢(帶負電),缺少電子結構元則挪用相鄰原子的正常電子使其脫離軌道運動的趨勢(帶正電)。非常規的電子運動伴生的波就形成了金屬導體的靜電電壓 。
移來(走)的電子越多,金屬體中電子的擠占(挪用)現象越劇烈,伴生着的非常規的電磁波就越強,物體的電壓 就越高。
非常規的電磁波(電壓 波)可以是高電位,也可以是低電位;可以是直流,也可以是交流;可以是正弦波、方波、尖波等各種形式的波。電壓 波通過電子空位充斥在導體的各個部位,一旦形成通路,導體中的電子就會隨着電壓 波的驅使在電子空位中換位移動形成電流,
如果按現有理論,金屬內充滿着自由電子,原子外層的價電子鬆散,可以脫離原子在導體內自由運動,電子充分自由,沒有固定的歸屬,那麽移來移走些許電子無關痛癢。多出的外來的電子應該舒適的躺在其間;少幾個電子也沒有什麽關係,不存在非常規的電子運動,沒有非常規的電磁波,何以形成靜電電壓 ?
正因為自由電子理論與電壓 的形成存在着這不可調和的矛盾,現行理論無法自圓其說,於是就緘口不談物質內電壓 的形成。這是當今物理學一個不光彩的側面。
三、金屬導體電荷的分佈
把外電荷導入金屬導體,這時立即就有電荷分佈在金屬表面或聚集在尖端,在平面、柱面上均布,在麯率半徑小的表面聚集,同時産生電壓 ,能在尖端放電。這是實驗事實,為什麽外來電荷衹能分佈在表面?
如果按現有理論,金屬內部是充滿鬆散的自由電子的,外來的電子也是電子,長相一樣,性質相同,應該成為自由電子新成員,也應該在金屬內自由分佈,為何會産生歧視,驅趕到表面?如果按現有理論,核外電子是毫無規律的電子云、金屬內部是充滿自由電子的,那麽,外來的電子應該在金屬內自由分佈,又如何會形成尖端放電?
面對導體的靜電感應和電荷趨附表面、趨尖的事實,自由電子理論難以自圓其說,於是就編造出了個靜電平衡理論。
大學的教材把這種現象歸結為“靜電平衡”。靜電平衡理論很奇特,在平常狀態金屬內的“鬆散的、可以脫離原子的自由電子”,在移走(來)了幾個電子後,原來的鬆散電子頓時就失去了自由!靜電平衡的原理何在?為什麽在平常狀態金屬內電子“自由自在”,移走(來)了幾個電子,導體內頓時就成了等勢體?
靜電平衡理論很離奇、很費解,衹要移去(來)幾個電子,就能在皮秒內使幾萬億億個自由電子頓時失去自由,使每秒1000公裏速度(300K)運行的自由電子不再宏觀運動,卻不能交代此時失去自由的電子會以怎樣的綫路運動。而且這些衹是發生在1立方釐米銅材內的故事。(數據摘自《大學物理教程》,吳錫瓏主編,第二册,第二版 第12章)
一般學生對1立方釐米銅材發生靜電平衡,可能沒有多大的感觸。我們不妨想大點,設想一下,一艘下水前的航母衹要移去(來)幾個電子,就能使十幾萬噸鋼鐵的多少億億億個自由電子頓時失去自由,而且是在皮秒內使每秒1000公裏速度運行的自由電子改變運動狀態,其間包含了多大的衝量!這樣的狀況竟是由帶電的小球感應或是移出幾個電子造成,真是太神奇了!符合能量守恆定律嗎?符合動量守恆定律嗎?實在是匪夷所思!
靜電平衡理論費了好大的勁連唬帶混地“解釋”了電荷的趨表,可面對電荷在趨表的同時産生的靜電電壓 ,就閉口不談。
青年學者們讀書要用自己的頭腦深入的想一想,不要盡信書,不要完全的被動的接受。
事實上導體內物質運動狀況正如《挑戰量子物理(四)第二章、物質的構成 4 》所說:金屬導體內核外電子的規律運轉同樣也伴生着電磁波。在通常情況下這種電磁波在物質內協調穩定,構成了物體的內聚力(價和力、電磁力),金屬內充滿電磁波。
外來電荷進入金屬導體,受到金屬體內規律穩定的核外電子運轉所伴生着的電磁波的排擠,無容身之地,被趕到了電磁波不太密集的導體表面,這就形成了外來電荷分佈在金屬表面的自然現象。
因為導體的結構元大小一致,分佈均勻,由此也形成了電荷在球面或大平面、大柱面的表面均勻分佈。(無外磁場、電場的幹擾)
由於金屬體的結構元大小一致,在物體表面麯率半徑不同的地方不可能分佈均勻,在麯率半徑小的地方結構元間靠外表面處的間隙大(可以想象成用磚塊砌圓角),電荷在此聚集較密。在麯率半徑更小的物體尖端,外表面處的結構元間隙更大,電荷聚集更密,密集的電荷在此非常規運動,形成較高的電壓 ,又沒有有效的約束,所以此處電荷容易外溢,形成物體的尖端放電。
分佈在表面或尖端的電荷不會是靜止的,受到核心庫侖力的吸引,這些電子會竄入附近的結構元參與價和運轉,頂替出原來的價和電子,造成了導體表面電子運轉的紊亂,紊亂運轉電子所伴生着的非常規的電磁波形成了導體靜電電壓 。
這樣,用核外電子規律運動的觀點綜合解釋了物質內進入了電荷形成電壓 的原理;解釋了金屬導體內進入了電荷所形成的電荷趨表、趨尖,以及導體內形成電壓 的原理。說理明晰,與實驗事實全面的相符。
科學應該是坦誠、敞亮的,不需要絲毫的遮掩;科學應該是係統的、邏輯的,與自然事實完全相符。那些不能自圓其說,於是就回避、遮掩的就是偽科學。
科學無禁區,我希望我們的科學界正面回答,“電壓 是怎樣形成的,”不要再欺騙我們的孩子,不要回避、鬍弄我們的孩子。科學家首先應該是一個誠信、正直的人。
大傢都知道,水在管中之所以能流動,是因為有着高水位和低水位之間的差別而産生的一種壓力,水才能從高處流嚮低處。城市中使用的自來水,之所以能夠一打開水門,就能從管中流出來,也是因為自來水的貯水塔比地面高,或者是由於用水泵推動水産生壓力差的緣故。電也是如此,電流之所以能夠在導綫中流動,也是因為在電流中有着高電勢能和低電勢能之間的差別。這種差別叫電勢差,也叫電壓 。換句話說。在電路中,任意兩點之間的電位差稱為這兩點的電壓 。通常用字母U代表電壓 ,電壓 的單位是伏特(V),簡稱伏,用符號V表示。高電壓 可以用千伏(kV)表示,低電壓 可以用毫伏(mV)表示,也可以用微伏(μv)表示。電壓 是産生電流的原因。 它們之間的換算關係是:
1千伏 (kV)=1000伏(V)
1伏(V)=1000毫伏(mV)
千伏大於伏特大於毫伏,進率為1000。
1伏(V)=1000000微伏(μv)
1兆伏(MV)=1000000伏(V)
由大到小10的負三次方 每單位
由小到大10的三次方 voltage
兩點間電場強度的綫積分。電壓 代表電場力對單位正電荷由場中一點移動到另一點所做的功。在國際單位製中其單位為伏[特](V)。電壓 的定義公式為
式中Uab代表a點與b點之間的電壓 ,E 為電場強度,dl為積分路徑上的綫元。如果上式為正值,則Uab為自a到b的電壓 降落(簡稱壓降);若上式為負值,則Uab為電壓 升高(簡稱壓升)。
在一靜電場中,每一點對指定的參考點有一定的電位,兩點之間的電壓 就是它們的電位差。即
Uab=φa-φb
式中φa、φb分別為a點和b點的電位。兩點間的電壓 或電位差與電位參考點的選擇無關。
在時變電磁場中,電場不僅有庫侖定律所描述的庫侖電場,還有由電磁感應所産生的感應電場。感應電場的路積分值因路徑而異,即兩點間沿不同路徑可以有不同電壓 。電工設備中一種絶緣結構通常衹能承受小於某規定數值的電壓 ,否則將導致絶緣擊穿而損壞。在導體中的電流密度隨着電場強度的增加而變大。若電壓 過高將使溫度急劇升高亦可能造成損壞。反之,電壓 不足又使設備不能正常運行甚至造成事故。 voltage
靜電場或電路中兩點之間的電勢差。在靜電場或直流電路中 ,任意兩點的電壓 方向不隨時間變化,其方向值恆定。在交流電路中,任意兩點的電壓 隨時間變化 ,電壓 有瞬時值 、峰值、平均值、有效值的區分。對於隨時間按正弦或餘弦函數變化的交流電壓 ,所謂有效值等於峰值除以 。例如,照明用電為220伏,是指電壓 的有效值為220伏。國際單位製(SI)中,電壓 單位是伏(V)。 電壓 ,就像水壓似的,水壓能使靜止的水按一定的方向流動,那麽電壓 就是能使導體中電子按一定方向運動的一個物理量,對它的定義可以簡單的這樣理解的
另外,物理假如是剛接觸(或許不是剛接觸),一定要學進去,最好的方法就是交流着學習,取長補短,以至産生興趣,就能學好了! 這樣對今後的學習就會有很大的幫助
電壓 ,電流,電阻的關係就是歐姆定律(歐姆定理衹適用於純電阻電路或把電能全部轉化為內能的電路,比如電熱絲,但是電動機就不適用)是由電源提供的電壓 !
電壓 =電阻*電流 U=RI
電流=電壓 /電阻 I=U/R
電阻=電壓 /電流 R=U/I
電能=電流*電壓 *通電時間 W=I*U*t
註意,在這個公式裏常犯的錯誤就是這個說法“電阻跟導體兩段電壓 成正比,跟電流成反比”,這個說法是錯的,電阻是導體本身的固有特性,衹和導體的長度、橫截面積、材料和溫度有關(在中學就 接觸這些),和電壓 、電流無關.。
(1V=1000mV,1mV=1000µV。) Voltage represents the force of electric field to the unit positive charge from electric field some ambulation arrive a little bit work. The symbol of voltage is (V) and the unit of Voltage is (V).
補充2學生實驗用電壓 表
1.電源是提供電壓 的裝置。
2.電壓 用字母U表示,單位:伏, 符號:V
3.電壓 的大小用電壓 表測量,符號:V
4.電壓 表的使用
(1)使用前,先校零。
(2)電壓 表必須並聯在被測電路中。
(3)使電流從電壓 表的“+”接綫柱流入,“-”接綫柱流出。
(4)所測電壓 不允許超過它的量程。
(5)在不知電壓 大小的情況下,可用快速試觸最大量程的方法。
(6)電壓 表在量程以內可以直接接在電源的兩端。
5、中學生實驗用的電壓 表的量程與讀數
(1)0~3V,分度值:0.1V
(2)0~15V,分度值:0.5V
6 電壓 表的錯誤使用:
(1)電壓 表與電燈(或其它用電器)串聯:
電燈不亮(或其它用電器不工作),電壓 表指針有較大偏轉(示數接近電源電壓 )
(2)電壓 表與電流表串聯:
電流表幾乎沒有示數(指針指在“0”刻度綫不動),電壓 表指針有較大偏轉(示數接近電源電壓 ) (1)串聯:U總=U1+U2
特點:串聯電路的總電壓 等於各部分電路兩端電壓 之和。(串聯分壓)
(2)並聯:U總=U1=U2
特點:在並聯電路中,各支路兩端的電壓 相等。
計算公式:U=IR=P/I 電壓 可分為高電壓 與低電壓 .
高低壓的區別是:以火綫的對地間的電壓 值為依據的。對地電壓 高於250伏的為高壓。對地電壓 小於250伏的為低壓。
習慣的想法是380伏或 500伏以上的電壓 為高壓。220伏的為低壓。其實質是一種誤解,也是對電的不瞭解。
衹要高於250伏,哪怕是一千 一萬 十萬伏 的衹要對地電壓 高於250伏就是高壓。像我們的家庭用電220伏時一種低壓。工業常用的380伏電壓 其實也是一種低壓。因為它是3根火綫1根零綫,火綫的對地電壓 是220伏所以它也是低壓。 電視信號在天綫上感應的電壓 約0.1mV
維持人體生物電流的電壓 約1mV
幹電池兩極間的電壓 1.5V
電子手錶用氧化銀電池兩極間的電壓 1.5V
一節蓄電池電壓 2V
手持移動電話的電池兩極間的電壓 3.6V
對人體安全的電壓 不高於36V(即≤36V)
家庭電路的電壓 220V
動力電路電壓 380V
無軌電車電源的電壓 550~600V
列車上方電網電壓 1500v
手機電池電壓 3v以上
電視機顯像管的工作電壓 10kV以上
發生閃電的雲層間電壓 可達10^3kV 當電池正常工作時所提供的電壓 ,以V為單位。一般都低於電池的額定電壓 。隨着時間的增加工作中的電池電壓 會逐漸降低。 dianya
電壓
voltage
兩點間電場強度的綫積分。電壓 代表電場力對單位正電荷由場中一點移動到另一點所做的功。在國際單位製中其單位為伏[特](V)。電壓 的定義公式為
□式中□□代表□點與□點之間的電壓 ,E 為電場強度,d□為積分路徑上的綫元。如果上式為正值,則□□為自□到□的電壓 降落(簡稱壓降);若上式為負值,則□□為電壓 升高(簡稱壓升)。
在一靜電場中,每一點對指定的參考點有一定的電位,兩點之間的電壓 就是它們的電位差。即
□□=□□-□□式中□□、□□□分別為□點和□點的電位。 兩點間的電壓 或電位差與電位參考點的選擇無關。
在時變電磁場中,電場不僅有庫侖定律所描述的庫侖電場,還有由電磁感應所産生的感應電場。感應電場的路積分值因路徑而異,即兩點間沿不同路徑可以有不同電壓 。電工設備中一種絶緣結構通常衹能承受小於某規定數值的電壓 ,否則將導致絶緣擊穿而損壞。在導體中的電流密度隨着電場強度的增加而變大。若電壓 過高將使溫度急劇升高亦可能造成損壞。反之,電壓 不足又使設備不能正常運行甚至造成事故。
(王先衝)
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