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电压公式的计算公式（学习电工知识电压）

2024-08-07 10:15:35 100

电力基础

在开始探索电气和电子世界时，至关重要的是要了解电压，电流和电阻的基本知识。这是操纵和利用电力所需的三个基本组成部分。起初，这些概念可能很难理解，因为我们无法“看到”它们。人们无法用肉眼看到流过电线的能量或坐在桌子上的电池的电压。即使是天空中的闪电，尽管可见，但实际上并不是从云层到地球发生的能量交换，而是空气中对通过它的能量的反应。为了检测这种能量转移，我们必须使用万用表，频谱分析仪和示波器等测量工具来可视化系统中电荷的变化。但是不要害怕

电荷

电是电子的运动。电子产生电荷，我们可以利用电荷进行工作。您的灯泡，立体声音响，电话等都在利用电子的运动来完成工作。它们都使用相同的基本电源进行操作：电子的运动。

本教程的三个基本原理可以使用电子或更具体地讲，它们产生的电荷来解释：

电压是两点之间的电荷差。
电流是电荷流动的速率。
电阻是材料抵抗电荷（电流）流动的趋势。

因此，当我们谈论这些值时，我们实际上是在描述电荷的运动，从而描述电子的行为。电路是一个闭环，允许电荷从一个地方移动到另一个地方。电路中的组件使我们能够控制该电荷并使用它来工作。

乔治·欧姆（Georg Ohm）是一名巴伐利亚人的科学家，研究电力。欧姆首先描述由电流和电压定义的电阻单位。因此，让我们从电压开始，然后从那里开始。

电压

我们将电压定义为电路两点之间的势能量。一分比另一分多。两点之间的电荷差称为电压。它以伏特为单位进行测量，从技术上讲，这是两点之间的势能差，每经过一个电荷库仑，它将赋予一焦耳能量（如果没有意义，请不要慌张，所有这些都将予以解释）。单位“伏特”以意大利物理学家亚历山德罗·沃尔塔（Alessandro Volta）的名字命名，他发明了第一个化学电池。电压在方程式和示意图中以字母“ V”表示。

描述电压，电流和电阻时，常见的比喻是水箱。在这样的类比，电荷由水所表示的量，电压由水表示压力和电流通过水表示流量。因此，对于此类比喻，请记住：

水=费用
压力=电压
流量=当前

考虑一个比地面高一定高度的水箱。该水箱的底部有一个软管。

软管末端的压力可以表示电压。水箱中的水代表电荷。水箱中的水越多，充气量越高，在软管末端测得的压力就越大。

我们可以将这个储罐想象成一个电池，一个储存一定量能量然后释放它的地方。如果我们排空一定量的油箱，则在软管末端产生的压力会下降。我们可以认为这是电压的下降，例如当电池电量耗尽时手电筒变暗时。流经软管的水量也减少了。压力越小，意味着流动的水就越少，这将我们带入潮流。

当前

我们可以将水箱中流经软管的水量视为电流。压力越高，流量越高，反之亦然。用水，我们可以测量一定时间内流经软管的水量。利用电，我们可以测量一段时间内流经电路的电荷量。电流以安培为单位（通常简称为“安培”）。安培被定义为每秒6.241 * 10 ^ 18个电子（1库仑）通过电路中的一个点。安培在方程式中用字母“ I”表示。

现在说，我们有两个水箱，每个水箱底部都有一条软管。每个水箱的水量完全相同，但是一个水箱的软管比另一个水箱的软管窄。

我们在两个软管的末端都测量了相同的压力，但是当水开始流动时，软管较窄的水箱中的水流量将小于软管较窄的水箱中的水流量。较宽的软管。在电气方面，通过较细软管的电流小于通过较粗软管的电流。如果我们希望通过两个软管的流量相同，则必须使用较窄的软管增加水箱中的水量（充入量）。

这会增加较细软管末端的压力（电压），从而将更多的水推入水箱。这类似于导致电流增加的电压增加。

现在我们开始看到电压和电流之间的关系。但是，这里要考虑的第三个因素是：软管的宽度。以此类推，软管的宽度就是阻力。这意味着我们需要在模型中添加另一个术语：

水=电荷（以库仑为单位）
压力=电压（以伏特为单位）
流量=电流（以安培为单位，简称“安培”）
软管宽度=阻力

抵抗性

再次考虑我们的两个水箱，一个水箱较窄，另一个水箱较宽。

有理由认为，在相同的压力下，我们无法通过一个狭窄的管道容纳比一个更大的管道更大的容积。这就是抵抗。即使水与带有较宽管的水箱处于相同压力下，该较窄的管也会“阻止”通过它的水流。

在电气方面，这由具有相等电压和不同电阻的两个电路表示。电阻较高的电路将允许较少的电荷流过，这意味着电阻较高的电路将有较少的电流流过。

这使我们回到了乔治·欧姆。欧姆将“ 1欧姆”的电阻单位定义为导体中两点之间的电阻，施加1伏电压将推动1安培，即6.241×10 ^ 18个电子。该值通常在示意图中以希腊字母“Ω”表示，称为欧米茄，发音为“ ohm”。

欧姆定律

欧姆结合电压，电流和电阻的元素，得出了以下公式：

哪里

V =电压（伏）
I =电流（安培）
R =欧姆电阻

这称为欧姆定律。例如，假设我们的电路的电势为1伏，电流为1安培，电阻为1欧姆。使用欧姆定律，我们可以说：

假设这代表我们的水箱上有一条宽软管。储罐中的水量定义为1伏，软管的“窄度”（流动阻力）定义为1欧姆。使用欧姆定律，这给我们提供了1安培的流量（电流）。

使用这个类比，现在让我们看一下带有窄软管的水箱。因为软管较窄，所以其流动阻力较高。让我们将此电阻定义为2欧姆。储水箱中的水量与其他储水箱中的水量相同，因此，使用欧姆定律，我们对软管较窄的储水箱的方程为

但是目前是什么？因为电阻更大，电压相同，所以我们得到的电流值为0.5安培：

因此，在具有较高电阻的储罐中电流较低。现在我们可以看到，如果我们知道欧姆定律的两个值，则可以求解第三个值。让我们通过实验来证明这一点。

欧姆定律实验

对于此实验，我们要使用9伏电池为LED供电。LED易碎，在烧坏之前只能流过一定数量的电流。在LED文档中，始终会有“电流额定值”。这是在特定的LED耗尽之前可以流过的最大电流。

所需材料

为了执行本教程结尾列出的实验，您将需要：

万用表
9伏电池
560欧姆电阻（或下一个最接近的值）
LED灯

注意： LED是所谓的“非欧姆”设备。这意味着流过LED本身的电流的方程式不像V = IR那样简单。LED将一种称为“压降”的东西引入电路，从而改变流过电路的电流量。但是，在此实验中，我们只是试图保护LED免受过电流影响，因此我们将忽略LED的电流特性，并使用欧姆定律选择电阻值，以确保流经LED的电流安全地处于20mA

对于此示例，我们有一个9伏电池和一个红色LED，其额定电流为20毫安或0.020安。为了安全起见，我们宁愿不要以最大电流驱动LED，而要以其建议电流驱动它，该电流在其数据表中列为18mA或0.018安培。如果仅将LED直接连接到电池，则欧姆定律的值如下所示：

因此：