什么是電壓?電工基礎(chǔ)入門學(xué)習(xí)-云南電工作業(yè)操作證考試報(bào)名
什么是電壓?電工基礎(chǔ)入門學(xué)習(xí)?
電壓(voltage),也稱作電勢(shì)差或電位差,是衡量單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。
其大小等于單位正電荷因受電場(chǎng)力作用從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所做的功,電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。
電壓的國(guó)際單位制為伏特(V,簡(jiǎn)稱伏),常用的單位還有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。此概念與水位高低所造成的“水壓”相似。需要指出的是,“電壓”一詞一般只用于電路當(dāng)中,“電勢(shì)差”和“電位差”則普遍應(yīng)用于一切電現(xiàn)象當(dāng)中。
任何用電器、電件在通過(guò)電流時(shí),在其兩端均存在電壓。
電壓是電路中形成電流的原因,是驅(qū)動(dòng)電路中的電荷發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)的原因,而電源的作用是為用電器兩端提供電壓。
通俗理解:
一:引出問(wèn)題
電荷定向移動(dòng)形成電流,那么電荷為什么能定向移動(dòng)呢?肯定有一個(gè)類似“推力”東西在起作用。(這樣提問(wèn),讓學(xué)生能理解電壓是形成電流的原因,電壓是原因,電流是結(jié)果)
二:用水壓類比
在黑板上畫出兩個(gè)水位不同的水槽A、B,A水位高,B水位低。從A槽畫出一水管經(jīng)過(guò)閥門和水輪機(jī),回到B槽。
當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí),水管中有水,但不流動(dòng),因此沒(méi)有水流;當(dāng)閥門打開(kāi)時(shí),在水壓的作用下,水管中的水發(fā)生定向移動(dòng)形了水流,從B槽流向B槽,推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
重點(diǎn)解釋水壓是怎么形成的:由于AB有水位差⊿h,則水對(duì)B槽管口壓力比水對(duì)B槽管口壓力大,兩者之間產(chǎn)生壓力差,即⊿P=ρg⊿h,這個(gè)壓力差就是水壓。所以,我們可以得出下面一個(gè)關(guān)系圖:
水位差→水壓→水發(fā)生定向移動(dòng)→水流
提出一個(gè)問(wèn)題:過(guò)一會(huì)兒水會(huì)流完的,到AB兩邊水位相平時(shí),即水位差消失時(shí),水壓沒(méi)有了,于水流就停止了。那么,我們?nèi)绾巫屗鞒掷m(xù)呢?(大家思考并回答)
我們可以在AB兩個(gè)槽之間裝一個(gè)抽水機(jī),通過(guò)它不斷地將B槽中的水抽到A槽,使A槽中的水始終比B槽中水位高,于是水壓始終存在,水流就可以持續(xù)了。因此,抽水機(jī)是提供水壓的將裝置。于是,我們又可以完善下面的關(guān)系圖:
抽水機(jī)→水位差→水壓→水發(fā)生定向移動(dòng)→水流
我們可以得出兩個(gè)結(jié)論:
1.水壓是形成水流的原因;
2.抽水機(jī)是提供水壓的裝置。
三:再用類比解釋電壓的作用和形成
通過(guò)上面水壓的講解,對(duì)電壓的理解應(yīng)該水到渠成。
在黑板上畫一個(gè)類似水管的電路,其中A端聚集正電荷,B端聚負(fù)電荷。電路從A端經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)和電燈,回到B端。(AB兩端暫時(shí)不畫上電源)
當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),電路中有電荷,但沒(méi)有定向移動(dòng),即沒(méi)有電流。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),在電壓作用下,推動(dòng)電路中的電荷定向移動(dòng)形成了電流,電燈亮。
重點(diǎn)解解釋電壓是怎么形成的:由于A端聚正電荷,A端電位就高(圖中可以把正電荷的符號(hào)畫在A的上方),B端聚集負(fù)電荷,B端電位就低(把負(fù)電荷的符號(hào)畫在B端的下方,學(xué)生通過(guò)水位類比,能夠接受“電位”)。于是,AB兩端就存在電位差,對(duì)A端的“壓力”大于對(duì)B端的“壓力”,出現(xiàn)“壓力差”,這個(gè)“壓力差”,就叫做電壓。進(jìn)一步補(bǔ)充說(shuō)明:我們還可以通過(guò)電荷間的相互吸引,也可近似地解釋電壓的產(chǎn)生。我們可以得到下面的關(guān)系圖:
電位差→電壓→電荷發(fā)生定向移動(dòng)→電流
提出一個(gè)問(wèn)題:過(guò)一會(huì)兒電流會(huì)停止,因?yàn)锳B兩端正負(fù)電荷中和,電位相平,電壓消失。要讓電流持續(xù)在,就必須讓電壓持續(xù)存在。怎樣讓電壓持續(xù)存在呢?(學(xué)員思考并回答)
我們可以在AB兩端裝上電源(抽水機(jī)),電源可以在A端不斷聚集正電荷,在B端聚集負(fù)電荷,就像抽水機(jī)一樣,于是電壓就可以持續(xù)存在了。因此,電源是提供電壓的裝置。
再提出一個(gè)問(wèn)題:電源為什么能夠提供電壓?以干電池為例解釋。
我們可以在黑板上畫出干電池的結(jié)構(gòu)示意圖(圖:體現(xiàn)有金屬帽的碳棒、鋅筒、化學(xué)藥品)。金屬鋅與化學(xué)藥品發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成新物質(zhì),在反應(yīng)過(guò)程中,將正電荷聚集在碳棒上,就是電源的正極;將負(fù)電荷聚集在鋅筒上,整個(gè)鋅筒就是負(fù)極,從而使電源兩極存在電壓。同理,發(fā)電機(jī)也是一樣,只發(fā)電機(jī)把正負(fù)電荷分開(kāi)是靠機(jī)械作用實(shí)現(xiàn)的。可以叫學(xué)生記錄下面一段話:
電源內(nèi)部通過(guò)某種作用,將正電荷聚集在正極上,負(fù)電荷聚集在負(fù)極上,使兩極之間產(chǎn)生電壓。化學(xué)電池是通過(guò)化學(xué)作用將正負(fù)電荷分開(kāi)的,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;摩擦起電和發(fā)電機(jī)是通過(guò)機(jī)械作用,將正負(fù)電荷分開(kāi)的,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
我們可得出下面一個(gè)關(guān)系圖:
電源→電位差→電壓→電荷發(fā)生定向移動(dòng)→電流
我們可總結(jié)出下面兩個(gè)結(jié)論:
1.電壓是形成電流的原因;
2.電源是提供電壓的裝置。
四.補(bǔ)充
對(duì)于電壓的講解,只能以類比的方式,以清析的思維,與大家互動(dòng)。我覺(jué)得應(yīng)該注意下面的幾個(gè)問(wèn)題:
1.既是類比,我們?cè)谡Z(yǔ)言表述過(guò)程中,對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)多用“相當(dāng)于”“類似于”等字眼,切不可說(shuō)“就是”等等確切的字眼。
2.注意與高中知識(shí)的接軌,這里提出“電位”的概念,雖然不是很科學(xué),但可以讓電工入門對(duì)電位電壓差有一個(gè)感性的初步認(rèn)識(shí)。