電勢
电势是每单位电荷的电动势能(EPE)。(能量的单位是焦耳,电荷的单位是库仑。)电动势能告诉带电物体每带一个库仑的电荷,它的电动势能是多少,或者说每库仑有多少焦耳的能量。电势的单位,焦耳/库仑,它被命名为伏特,以纪念亚历山德罗-沃尔塔。一伏特等于一焦耳每库仑。
一个很好的比喻是磨盘池塘里的水。在池塘中,由于水高于海平面,所以水具有重力势能。当水越过瀑布时,它就会失去能量。山上可能有一个池塘,水有100升,池塘里有1000焦耳的能量,所以每升有10焦耳的能量。另一个池塘可能有100升水,但却只有500焦耳的能量,因为这个池塘在较低的山谷中。这个池塘每升有5焦耳的能量。同样,我们可能有100库仑的电荷,有1000焦耳的电动势能储存在某个地方,也许是在电路中。电势能将是每库仑10焦耳的能量。在另一个地方,也许是同一电路中的另一个地方,可能会有每库仑5焦耳的电动势能。
就像质量从一个势能较高的地方,飞机或宇宙中的某个地方落到势能较低的地方,地面或宇宙中的不同地方,电荷也是如此。电荷总是会到电势或电位较低的地方去。这种去向也叫"坠落"。一组电荷或带电物体会从电势为10焦耳/库仑的地方落到电势为5焦耳/库仑的地方,或者从电势为10伏的地方落到电势为5伏的地方。如果一个物体上有 20 库仑的电荷,它将从电位为 10 伏特的地方的 200 焦耳(20 c x (10 j/c) = 200 焦耳)的电动势能(EPE)下降到电位为 5 伏特的地方的 100 焦耳(20 c x (5 j/c) = 100 焦耳)的电动势能。
虽然这个概念对重力也是有效的,但我们并不使用它。几乎总是认为和使用物体的总重力势能,GPE,而不是使用每公斤的GPE更有用。在电学中,使用电动势能,即每个电荷的电动势能,而不是使用总电动势能,往往更有用。
电势不等于电动势能。它是单位电荷的电动势能。电势不等于电动势差。电势差也叫电压(见电压页)。
请注意,伏特和电压是两码事。伏特是我们衡量某物的单位。电势和电压都是我们测量的东西,而伏特是两者的测量单位。是的,有点混乱,但事实就是这样。单位伏特的符号是用V写的(9伏或9V)。当电压用在公式中时,电压的符号是小写的v.(如电压=电流×电阻或v=ir)这就区分了伏特(V)和电压(v)的区别,当只有一个字母符号时,就可以用这个符号。电气工程师用符号'e'来表示电压(如e=ir),以更清楚地区分两者的区别。
问题和答案
问:什么是电势?答:电势是指每单位电荷的电势能(EPE)。
问:电势能和电荷的单位是什么?
答:能量的单位是焦耳,电荷的单位是库仑。
问:电势如何告诉我们带电物体的情况?
答:电势告诉我们带电物体每带一个库仑电荷的电势能是多少,或每库仑有多少焦耳的能量。
问:电势的单位叫什么?
答:电动势的单位是每库仑焦耳,它被命名为伏特,以纪念亚历山德罗-伏特。
问:一伏特等于多少钱?
答:一伏特等于每库仑一焦耳。
问:亚历山德罗-沃尔塔是谁?
答:Alessandro Volta是意大利物理学家,他在1800年发明了第一个电池。