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什么是電壓？

電荷移動(dòng)需要力，推動(dòng)電荷在電源外部移動(dòng)（也就是導(dǎo)線和負(fù)載）的這種力稱為電場(chǎng)力。電場(chǎng)力將單位正電荷沿電路中的一點(diǎn)推向另一點(diǎn)所做的功成為電壓。就好比水流一樣，水壓可以控制水流的流動(dòng)。而如果電路中沒有電壓就不會(huì)產(chǎn)生電流了。

做功越多電壓就越大（比如強(qiáng)大的水壓可以提高水流將其射出很遠(yuǎn)），所以電路中電壓表現(xiàn)了電場(chǎng)力推動(dòng)電荷做功的能力。為了方便理解我們可以將電壓類比為水壓，電流類比做水流，關(guān)于電壓如何產(chǎn)生的這個(gè)問題會(huì)在下面“電位的基本概念"中介紹到。

電壓計(jì)算公式

和電流有直流和交流的區(qū)別一樣，電壓也有直流電壓和交流電壓之分，這個(gè)在計(jì)算公式中表示的符號(hào)是不同的，直流電壓用大寫字母“U"表示，而交流電壓用小寫字母“u"表示，電壓計(jì)算公式是：

上面公式中的U代表電壓、W代表電功率（單位焦耳）、q代表電量（單位庫(kù)倫），功率除以電量就是電壓了。AB是出點(diǎn)A到點(diǎn)B之間的電壓和這兩點(diǎn)之間的電功率，有時(shí)候一般電路中沒有帶這兩個(gè)參數(shù)的簡(jiǎn)寫形式：，但電工養(yǎng)成嚴(yán)格的共識(shí)書寫習(xí)慣總是利大于弊的。

電壓?jiǎn)挝粨Q算

用上面的公式計(jì)算出了電壓那用什么單位來表示這個(gè)數(shù)值呢（就像電流電位用安培“A"一樣）？當(dāng)然有，電壓的國(guó)際單位為伏特（通常簡(jiǎn)稱伏），用大寫字母V表示。它的常用單位和電流單位安培一樣也有1KV（千伏）、V（伏）、mV（毫伏）、μV（微伏）這幾種，它們之間的劃算如下：

1KV=1000V、1V=1000mV、1mV=1000μV

往下一個(gè)低級(jí)單位換算就除1000即可，重要的是理順kV、V、mV、μV之間的大小順序。電壓的大小除了通過計(jì)算得到外也可以用電工工具：萬用表直接測(cè)量，這個(gè)以后會(huì)介紹。

電位差的基本概念

我們都知道水可以流通是因?yàn)橛兴畨?，那為什么有水壓呢？因?yàn)樗坏母叩筒煌?，而電位也可以類比成這樣。一般情況下物體所帶正電荷越多，其電位越高。如果把兩個(gè)有電位差的不同帶電體用導(dǎo)線連接起來，電位高的帶電體中的正電荷便向低電位的那個(gè)帶電體流去，于是導(dǎo)體總就產(chǎn)生了電流（物質(zhì)中帶電粒子定向有規(guī)則的移動(dòng)就形成電流）。

就如同水會(huì)從高處向低處流一樣，與此類似在電源外部（導(dǎo)線、負(fù)載）電流可以說是從高位流向低位。從這一點(diǎn)出發(fā)，電路中每一點(diǎn)都有一定的點(diǎn)位。電路中某點(diǎn)的點(diǎn)位高低是一個(gè)相對(duì)值，他與所選取的參考點(diǎn)有關(guān)。在電路中任意兩點(diǎn)之間的電位差稱為這兩點(diǎn)之間的電壓。

公式中A和B分別表示電位參考點(diǎn)。電位的單位就是電壓的單位，用伏特（V）表示。

電壓的方向規(guī)定與電場(chǎng)力方向一致，從高電位指向低電位。和電流一樣，在電路圖上所標(biāo)的電壓和電位的方向都是參考方向。用“→"或“+"、“-"表示。應(yīng)當(dāng)指出的是：電壓和電位的區(qū)別在于，電壓是一個(gè)絕對(duì)值，不隨參考點(diǎn)的改變而改變；而電位是一個(gè)相對(duì)值，隨著參考點(diǎn)的改變而改變（因?yàn)閰⒖键c(diǎn)的改變必然影響電位差的結(jié)果）

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例1 利用寧定理（也稱戴維南定理）求下圖所示電路中的電壓U₀

圖1

分析：斷開待求電壓所在的支路（即3Ω電阻所在支路），將剩余一端口網(wǎng)絡(luò)化為戴等效電路，需要求開路電壓U_oc和等效電阻R_eq。

（1）求開路電壓U_oc，電路如下圖所示

由電路聯(lián)接關(guān)系得到，U_oc=6I+3I，求解得到，I=9/9=1A，所以U_oc=9V

（2）求等效電阻R_eq。上圖電路中含受控源，需要用第二（外加電源法（加電壓求電流或加電流求電壓））或第三種（開路電壓，短路電流法）方法求解，此時(shí)獨(dú)立源應(yīng)置零。

法一：加壓求流，電路如下圖所示，

根據(jù)電路聯(lián)接關(guān)系，得到U=6I+3I=9I（KVL），I=I₀′6/(6+3)=(2/3)I₀（并聯(lián)分流），所以U=9′(2/3)I₀=6I₀，R_eq=U/I₀=6Ω

法二：開路電壓、短路電流。開路電壓前面已求出，U_oc=9V，下面需要求短路電流I_sc。在求解短路電流的過程中，獨(dú)立源要保留。電路如下圖所示。

根據(jù)電路聯(lián)接關(guān)系，得到6I₁+3I=9（KVL），6I+3I=0（KVL），故I=0，得到I_sc=I₁=9/6=1.5A（KCL），所以R_eq=U_oc/I_sc=6Ω

最后，等效電路如下圖所示

根據(jù)電路聯(lián)接，得到

注意：

計(jì)算含受控源電路的等效電阻是用外加電源法還是開路、短路法，要具體問題具體分析，以計(jì)算簡(jiǎn)便為好

PLC的輸入輸出信號(hào)可以是開關(guān)量、數(shù)字量或模擬量，其中應(yīng)用的是開關(guān)量。PLC開關(guān)量輸入設(shè)備有兩種形式：一種是無源開關(guān)，如各種按鈕、繼電器觸點(diǎn)、控制開關(guān)等；一種是有源開關(guān)，如各種接近開關(guān)、傳感器、編碼器、光電開關(guān)等。PLC開關(guān)量輸出通常用三種形式：繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出；由于PLC每個(gè)輸出點(diǎn)的負(fù)載能力較小，因此一般能直接驅(qū)動(dòng)很小功率的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，或驅(qū)動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接觸器線圈或指示燈。PLC常用開關(guān)量輸入輸出元器件的符號(hào)如表1所示。