电压、功和电流
电池将化学能转化为电能,在其两个端子之间产生电压,即电势差。电阻器是一种对电流产生指定量电阻的元件。当我们将电阻器的两个端子连接到电池的两个端子时,电荷载流子在电路中移动,我们称之为电流。
电压表示将电荷从一点移动到另一点的能力。例如,5 V 电池每库仑充电可做 5 焦耳功。当电流流过电阻器时,我们可以测量保持电流流过电阻器所需的功量(每单位电荷)。
这就是电压降的本质:电池(或电压源)为移动电荷的工作提供能量。当电流流动时,电阻器等组件会消耗能量,与流经给定组件的电流相关的每单位电荷的功量就是该组件的压降。
组件降低的电压占电池产生的电压的一部分。换句话说,电池所做的功被分配给电路中的各个组件。
我们可以直观地认识到,通过更大的电阻驱动给定量的电流将需要更多的工作。因此,如果两个电阻器串联(意味着它们具有相同的电流),则电阻较大的电阻器具有较大的压降。这是分压器电路工作的基础。
电压降的极性
电阻器始终充当负载,即消耗能量的组件。如果我们采用传统的电流流动模型,其中电流从较高电压流向较低电压,则电阻器两端的电压降在电流进入电阻器时为正,在电流离开电阻器时为负:
电流模型描述了电流进入电阻器时电压降为正,电流退出时电压降为负。
这种极性与源电压“相反”:如果我们以相同的极性方向连接电池,它将以相反的方向驱动电流(或者它会抵消源电压,具体取决于您如何思考)。
电容器和电感器存储能量,因此它们可以充当负载或电源。当它们作为负载时,它们具有与电阻器相同的压降极性。
当作为负载时,电容器和电感器具有与电阻器相同的压降极性。
当电容器开始放电时,其电压降极性不会改变。尽管它充当电源,但它会产生方向与充电电流方向相反的电流。
然而,当电感器放电时,它会尝试维持电流。因此,电感器压降的极性发生变化,因为它产生的电流方向与电源产生的充电电流方向相同。
描述电感器在放电时如何尝试维持电流。