【题目编号】MC1-0931
【题目】物理量“电压”描述的是:
【答案】A
[A]加在电路两端的电源驱动电子流动的力量大小
[B]电子器件或装置将其它形式的能量转化为电能的能力
[C]单位时间内流过电路的电子数量
[D]电源所能供应的电子数量最大值
考点速览
这道题问电压(voltage)这个物理量描述什么,四个选项分别指向电压、电动势、电流、电源容量四个不同概念。备考时把电学里这几个基础量摆在一起对照,看清各自的定义域,这类题就不会丢分。
电压是电位差,也是驱动力
电压的严格定义是两点之间的电位差(potential difference):把单位正电荷从一点移到另一点,电场力所做的功就是这两点间的电压,写成电压等于功除以电荷量,单位是伏特,一伏特等于一焦耳每库仑。它刻画的是电场推动电荷定向移动的能力,题目用"驱动电子流动的力量大小"来通俗表述,说的就是这个推动力。
用水路打比方最容易理解:水位差让水从高处流向低处,电压就是电路里的水位差,推动电荷从高电位流向低电位,导线和元件则是那条水渠。电压越高,在同样的电阻下流过的电流越大,这正是欧姆定律描述的关系。天线馈线上的电压、电池两极的电压、电容器两端的电压,讲的都是同一件事:某两点之间单位电荷所获得的能量差。
与它相邻的三个量
电流(current)是单位时间内通过导体横截面的电荷量,等于电荷量除以时间,单位安培。它描述流动的多少,与推动力的大小是两件事——同样粗细的水管里,水压高并不代表流量一定大,还要看管路的阻力。
电动势(electromotive force)是电源内部非静电力把单位正电荷从负极移到正极所做的功,衡量电源把化学能、机械能、光能等非电能转化为电能的本领,单位同样是伏特。它是电源自身的属性,描述电源内部发生了什么。
容量与电荷量描述的是能提供多少电荷,蓄电池常用安时表示。这项参数与两点之间的电位差没有关系,容量大意味着能供电更久,不意味着电压高。
逐项辨析
选项 A 说的是加在电路两端的电源驱动电子流动的力量大小,正对应电压作为电位差的物理含义,是唯一符合电压定义的表述。
选项 B 说的是电子器件或装置把其他形式的能量转化为电能的能力,这是电动势的定义。电源内部确实发生这种能量转化,但它由电动势来刻画,不能记到电压头上。
选项 C 说的是单位时间内流过电路的电子数量,这是电流强度的定义。电流与电压单位不同、物理含义不同,二者通过欧姆定律联系起来,但绝不能互相替代。
选项 D 说的是电源所能供应的电子数量最大值,属于电荷量或电池容量的概念。一节大容量电池与一节小容量电池的端电压可以完全相同,容量只决定能以某个电流放电多久。
易混淆点
电压与电动势在开路状态下数值接近,最容易被当成一回事。差别在于:电动势存在于电源内部,方向由负极指向正极,靠非静电力维持;电压存在于电路中任意两点之间,方向由高电位指向低电位。电源有内阻,一旦有电流通过,端电压会比电动势低一个内阻压降,电流越大端电压越低,这就是电池带载后电压明显下降的原因。
一个便于自检的实例
蓄电池组在发射瞬间的表现最能说明电压与其它量的区别。收发信机一按下发射键,电流骤增,若电源内阻与线缆电阻偏大,端电压会被拉低,显示屏变暗甚至复位重启。此时电池的容量没有变化,电动势也基本没变,变的只是内阻上的压降。换一根更粗更短的电源线,压降立刻减小,这个现象本身就说明电压描述的是两点之间的电位差,而不是电源里存了多少电荷。把这条经验记住,电压与容量就再也不会混。
应试要点
判据很短:题干出现"两点之间""驱动电荷流动""加在电路两端",选电压;出现"把其他形式能量转化为电能的本领",选电动势;出现"单位时间内通过的电荷量",选电流;出现"能供应多少电荷",选容量。四个定义之间不能互串,这就是本类题目的全部得分点。