1.1.4 电压、电位和电动势

1.电压

电荷之所以能在电路中定向移动，是由于电场力作用的缘故。如图1-4所示，电场力把正电荷从导体的A端移到导体B端，电场力对正电荷做功，正电荷所具有的电势能减小，从而把电能转换成其他形式的能。

图1-4 电压的定义

电场力F把正电荷从A端移到B端所做的功W_AB与被移动的电荷量Q的比值称为A、B两端间的电压，用U_AB表示：

由上式可知，A、B两端间的电压在数值上等于电场力把单位正电荷从A端移到B端所做的功。

在国际单位制中，电压的单位是伏特（V），简称伏。常用电压单位还有千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（μV）等，它们之间的关系是

1kV=103V　1mV=10-3V　1μV=10-6V

电压既有大小也有方向，电压的实际方向为正电荷的运动方向，即电压的方向是由电源的正极到负极。在电路分析中，经常要选定一个方向作为电压的参考方向，在参考方向下，若电压为正，说明电压的实际方向与参考方向相同；若电压为负，说明电压的实际方向与参考方向相反。

2.电位

在分析电路时，经常会用到电位这个物理量，用以分析各点之间的电压。如图1-5所示，在电路中任选一点（如O点）作为参考点，参考点的电位为零，则某点（如A点）到参考点电压就称为该点的电位，用符号U_A 表示，即U_A=U_AO。如果A、B两点的电位分别为U_A、U_B，则U_AB=U_A-U_B。因此，两点间的电压就是这两点的电位之差。因为电压的实际方向是由高电位点指向低电位点的，所以电压又称电压降。

图1-5 电压和电位

图1-6 电源的电动势

3.电动势

如图1-6所示，在电场力的作用下，极板a上的正电荷沿着导线通过灯泡到达极板b，与极板b上的负电荷中和，正、负两极上的电荷都将逐渐减少，两极之间的电压将逐渐降低；当正、负电荷完全中和时，两极板之间的电压为零，电流中断。

为了得到持续不断的电流，极板间必须有一种能将正电荷从负极源源不断地移到正极的非电场力。这个任务是由电源来完成的。在电源内部，由于其他形式能量的作用，产生一种对电荷的作用力，称之为电源力。正电荷在电源力（F_非）的作用下，从低电位移向高电位，从而保持极板a上的正电荷和极板b上的负电荷恒定不变，使电源两端保持恒定的电位差。在不同的电源中，电源力的来源不同，例如：电池中的电源力是化学作用产生的，发电机的电源力则是电磁作用产生的。

电源力在移动正电荷的过程中做功，将其他形式的能量转化为电能。为了衡量电源力做功的能力，我们引入电动势这个物理量。在电源内部，电源力将单位正电荷从电源负极移至正极所做的功称为电源的电动势，用符号E表示，即

电动势的单位是伏特（V），简称伏。电动势的方向由电源负极指向正极。