电荷在导体中定向移动而形成电流的原因,我们对照图12a水流的形成来理解这个问题。
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从图12a可以看到外水由一A槽经C管向8槽流去。水之所以能在C管中进行定向移动,是由于A槽水位高,B槽水位低所致:A,B两槽之间的水位差即水压,是实现水形成水流的原因。与此相似,当图12b中的开关S闭合后,电路里就有电流。这是因为电源的正极电位高,负极电位低。两个极间电位差电压使正电荷从正极出发,经过负载R移向负极形成电流。所以,电压是自由电荷发生定向移动形成电流的原因。在电路中电场力把单位正电荷由高电位a点移向低电位b点所做的功称为两点间的电压,用Uab表示。所以电压是a与b两点间的电位差,它是衡量电场力做功本领大小的物理量。
电压用字母U表示,单位为伏特,电场力将1库仑电荷从a点移到b点所做的功为1焦耳,则ab间的电压值就是1伏特,简称伏,用字母V表示。常用的电压单位还有千伏kV,毫伏mV等。它们之间的关系为:
1kV103VlV103mV电压与电流相似,不但有大小,而且有方向。对于负载来说,电流流人端为正端,电流流出端为负端。电压的方向是由正端指向负端,也就是说负载中电压实际方向与电流方向一致。在电路图中,用带箭头的细实线表示电压的方向。
四、电动势、电源
在图12a中,为使水在C管中持续不断地流动,必须用水泵把B槽中的水不断地泵入A槽,以维持两槽间的固定水位差,也就是要保证C管两端有一定的水压。在图12b中,电源与水泵的作用相似,它把正电荷由电源的负极移到正极,以维持正、负极间的电位差,即电路中有一定的电压使正电荷在电路中持续不断地流动。
电源是利用非电力把正电荷由负极移到正极的,它在电路中将其他形式能转换成电能。电动势就是衡量电源能量转换本领的物理量,用字母E表示,它的单位也是伏特,简称伏,用字母V表示。
电源的电动势只存在于电源内部。人们规定电动势的方向在电源内部由负极指向正极。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向,如图12b所示。当电源两端不接负载时,电源的开路电压等于电源的电动势,但二者方向相反。
生活中用测量电源端电压的办法,来判断电源的状态。比如测得工作电路中两节5号电池的端电压为28V,则说明电池电量比较充足。
五、电阻
一般来说,导体对电流的阻碍作用称为电阻,用字母R表示。电阻的单位为欧姆,简
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称欧,用字母表示。如果导体两端的电压为1伏,通过的电流为1安,则该导体r