关于电压的定义.docx

1、关于电压的定义关于电压的定义在研讨电路问题中，往往要用到电压这个物理量，但目前电磁学书却没有给电压一词做出明确的定义，如何定义电压是一个值得商榷的问题电势场内任意两点A、B的电势差又称为A、B两点之间的电压VAB电压与电势差是同义词电场不是保守场，不能引入电势，电势差UAUB没有意义如果仍用（1）式的形式来定义电压，那么场强从A到B的线积分一定与路径有关，A、B两点之间的电压没有确定的值因此，定义场中任意两点A、B之间沿给定路径L的电压为一般说来，电压随积分路径L的不同而改变不难看出，定义（1）是定义（2）的特殊情形应该指出，（2）式右端是总电场成纵向场强（库仑场强）的场强这种意见是不可取的就

2、以稳恒电路为例，根据电流连续性方程，电路中电荷的分布不随时间变化，它所激发的电场是恒定电场，因而它也是保守场，场内任意两点之间的电压（电势差）由（1）不是保守场，它的线积分已被定义为电源的电动势其方向为从B到A（在电源内）实际上测量电源两端电压时，V特计接在电源两端A、B，所取的路径AVB在电源外部，因此A、B两点之间有确定的电压值，即式中I是通过电路的电流强度，R是外电路的电阻由此可见，没至于电源内部任意两点之间的电压，一般说来，没有实际价值除了稳恒电路外，在似稳电路理论中也常用两点之间的电压一词似稳电路含有电容元件和电感元件，前者使传导电流中断，位移电流取代了传导电流，后者由磁通的变化而感

3、生涡旋电场所以在以稳电路中电场已不是保守场，不存在恒定电场中关于电势的概念，电势差一词也就失去意义了按照（2）式，电压与路径有关；但人们仍惯用“两点之间的电压”一词，下面讨论将指出这是一种有条件的近似描述有关似隐电路的原理要求满足似稳条件2，电磁场的变化频率较低，一般为1091010周，同时还要求电路中只含有集中参量似稳电路中电容元件和电感元件都是集中元件，占据体积很小，因而可撇开这些小范围不管，只从外部看一个元件，则由一端流入的电流等于另一端流出的电流，电流强度i似乎连续电容器两端的电压对于电感元件，避开元件内部磁场集中区，在外部取积分路径，这种取法与实验中测量电压的方法完全吻合如图2，用V

4、特计测量电感元件两端A、B的电压所取积分路径为AVB按定义（2）式分为这说明在磁场集中区之外，横场（感应场）近似与路径无关，即将（5）、（6）两式代入（4）式，得程中可以取元件内路径，在磁场集中区沿线圈（匝数很多）走向大线积分只能取外路径，且走向与那里的场强方向无密切关联，因而所以，（7）式可写为从以上讨论可知，在似稳电路中采用一系列近似处理的方法，使得电压的定义与恒定电场中关于电压的定义保持形式上的一致，应该强调只是形式上的一致对于具有电源和集中元件RLC串联的似稳电路，如图3，从上述讨论可知，基尔霍夫电压定律仍保持有通常所叙述的形式，即鉴于上述情况，文3主张用跟路径无关的纵向场强使得电压与

5、库仑电势差的定义统一不难看出，这种定义有时与V特计的实际测量不符，尤其忽视了似稳电场并非恒定电场的根本事实，在似稳电场中所引入的“库仑电势差”已失去恒定电场中电势差的意义这种定义会造成基本概念上的混乱，因而是不可取的此外，在传输线上定义的“倾向电压”只有用总场强的线积分所定义的电压才能得出通常的“电报方程高频双线传输线，如图4，略积分，即 由于磁场没有沿传输线方向的分量，所以在垂直于传输线的平面内从横向电压的定义（11）式出发，可以得到横向电压沿传输线方向变化的“电报方程”2，式中L*为双线间单位长度上的自感亦即（13）式最后两项不为零（13）式与（12）式比较，用纵在物理通报刊登的两篇文章、

6、中曾对同一个特例发表过不同的看法，我也想对该例谈一点意见，同文、作者商榷如图5，在区域A2B1A处放置一均匀环状导线，其中有图示方向的中箭头所示方向的电动势和稳恒电流I文1认为A、B两点之间的电压与路径有关，即VA2BVA1B，并经讨论得出VA2B=IRA2B=A2B，又强调“千万注意，这时的VA2B0”文4认为A、B两点之间的电压根本无法定义，而且没有实际意义实际上A、B两点之间的电压可以用V特计进行测量，所取的路径AVB应在磁场集中区外部，如图5虚线所示按照定义（2）式，代入上式，得由于测量电压的路径AVB在磁场集中区外部，的线积分基本上与路径无关，路径AVB有一定的任意性，而 图5中A、

7、B两点之间的电压也可用基尔霍夫方程组求得同样的结果设L1和L2分别为A1B和A2B的弧长，它们的电阻分别为R1 和R2环上的总电动势为A1B和A2B上的电动势分别为等效电路如图6按基尔霍夫定律，选节点A、回路AR2BVA和AVBR1A，列出方程组解得通过V待计的电流强度式中为导线的电阻率，S为导线的截面积由此得VAB=I3RV=0综上所述，只有在静电场和恒定电场中才可引入电势差的概念，而且电势差就是电压；但在具有似稳条件的“路”内仍然使用电压这个概念，而电势差的概念不宜使用对于具有分布参量或迅变电磁场的“路”内一般不宜引入电压，应该用场的分析来处理电压这个物理量是应电路测量与计算的需要而提出来的，因此不能抛开电路的实际测量去研讨电压，否则将可能出现谬误用总场强的线积分来定义电压，不仅在应用电压概念的各种情况下都可以取得形式上的统一，而且在理论上也比较严密，同时计算结果与测量电压的V特计的读数一致，尤其关于高频传输线上的“横向电压”一定要用总场强的线积分来定义