电压定义

将能够驱动电流在两个地点之间流动的电动力学称为电压。电压也称为单位电荷的能量。在静电场中，两个地点之间的电位差等于它们之间的电压。在电场和磁场随时间变化的更广泛背景下，这些术语不再可以互换使用。

电压是电源施加在电路上的压力。因此，由于压力，电子电荷被迫通过导电回路。在电路中，电流由电子的运动产生。因此，当存在电压时，电流会做功。下面的电路图说明了施加电压时的电子流。

电势是静电场中定向单位电荷所需的力。电压可以用伏特计测量。伏特是测量的基本单位。

一条路径的电压是通过将沿着它传输少量电荷所需的总能量除以电荷量来计算的。这在数学上表示为沿该路径的磁场的时间变化率和电场的线积分。在一般情况下，两点之间的电压必须考虑恒定的（恒定）电场和动态的（随时间变化的）电磁场。

历史

历史上，电压也被称为“应力”和“压力”。“高压”(HT) 一词在基于真空管的电子学中经常使用，即使压力已不再相关，但张力仍在使用。

水力类比

水流经由机械泵驱动的封闭管道回路是电回路的简单类比。水回路可用于描述这一点。两个地点之间的电压差相当于水压差。当两个地点之间存在水压差时，水流（由泵引起）从第一个地点到第二个地点可以用来驱动涡轮机，例如。类似地，由电电池引起的电压差驱动的电流可以做功。例如，汽车电池产生的电流可以驱动汽车中的起动机。

这个水流类比有助于理解许多电气原理。在此类系统中，移动水的功等于压力乘以输送的水的体积。类似地，在电路中，传输电子或其他电荷载流子所需的功等于“电气压力”（电压的旧称）乘以传输的电荷量。电压是衡量一个人做功能力的一种简便方法。就“流量”而言，“压力差”越大（例如电压或水压差），它们之间的“流量”就越大（无论是电流还是水流）。

应用

现在，“电压”再次被广泛使用，指的是“电压差”。在使用“电压”这个缩写词时，必须了解电压所指的或测量的两个点。为了测量电压差，需要将伏特计的电极分别连接到第一点和第二点。

两点之间的电压

定义电气设备上“降落”的伏特数是“电压”一词的典型应用（例如电阻器）。在这种情况下，“电压”，或者更确切地说，“设备上的电压降”，可以被解释为两次读数之差。对于第一次测量，伏特计的一个电极连接到设备的第一个端子，另一个电极连接到地。第二次测量类似，但它是通过将第一个伏特计电极连接到设备的第二个端子来完成的。两次读数之间的差异称为电压降。使用与地隔离的伏特计，可以直接安全地测量设备上的电压降。

电压相加

连接电回路中两点之间的“理想导体”，即没有电阻且不被变化的磁场包围的导体，使得它们之间的电压差为零。可能存在额外的零电压差的成对点。如果两个这样的点通过导体连接，则不会有电流通过连接。

A 到 B 和 B 到 C 的电压相加得到 A 到 C 的电压。基尔霍夫电路定律可用于计算各种电路电压。当讨论交流电 (AC) 时，瞬时电压和平均电压之间存在区别。直流电 (DC) 和交流电 (AC) 可以瞬时相加，但平均电压只能在它们应用于具有相同频率和相位的信号时才有意义。

测量仪器

伏特计、电位计和示波器是用于测量电压变化的工具。根据欧姆定律，通过固定电阻器的电流（伏特计用于测量电压）与电阻器两端的电压差成正比。在电桥电路中，电位计将未知电压与已知电压进行平衡。示波器放大电压差，并用于偏转电子束，使其偏离预定路径，偏转幅度与电压差成正比。

电路的电压是诊断电气和电子电路问题最重要的因素。我们可以通过多种方式测量电压。数字万用表或模拟万用表都可以。

万用表常用于测量电压。连接正负测试导线后，选择电压测量范围。使用模拟表进行测量时，应选择最高测量范围。如果仪表没有响应，请减小仪表量程。一旦电压在测量范围内，继续减小量程。

电压类型

电压有两种类型

• 直流电压 (DC)
• 交流电压 (AC)

交流电压 (AC)

交流电是输送到世界各地家庭的电力类型。交流电是此应用的最佳选择，因为它可以长距离传输。交流电电路中的电流在导线上双向流动，并来回振荡。电器仍然可以供电，因为电能总是单向流动。由于电流的方向和提供给电路每个组件的能量量都必须变化，因此电路中任何两点之间的电压都在不断变化。交流电压的正弦时间变化。

交流电压的波形如下所示

• 交流电压的方向在规则的间隔后会反转。
• 交流电压由涡轮机驱动的发电机产生。
• 家庭和工作场所的应用使用交流电压。
• 主要电压供应因国家而异。在美国，使用 120 伏特。
• 通过整流过程，交流电压可以变成直流电压。

直流电压 (DC)

直流电电路是电流只在一个方向流动的电路。普通电池有两个端子，一个正极和一个负极，并且只能在一个方向上将电荷推过电路。因此，直流电电路的电动势 (emf) 可以由电池提供。具有固定电阻的直流电电路将经历恒定的电流流。因此，每单位电荷所做的功和输送到电阻器的能量都将保持不变。

• 直流电压（在数字万用表上显示为 V 线破折号和 mV）
• 由于直流电是单向的，因此它只沿一个方向传播。
• 电池将化学能转化为电能。电池电压是直流电。
• 直流电源有极性。它有正负两个端子。应将正确的直流电源极性连接到任何由直流电供电的设备。
• 常见于直流电机和电池供电的便携式设备（如汽车、手电筒和相机）。
• 对于大功率电机，交流电转换为直流电以实现直流电机运行。
• 发电机将旋转运动转化为动力。通过加热水产生的蒸汽产生旋转，水通过燃气、石油、煤炭、核电或水流（水力发电）加热。