[科普中国]-端电压

简介

端电压指电源正负两极之间的电压，又称路端电压或端压。它等于电场力沿外电路把单位正电荷从电源正极移动到电源负极所作的功。即等于外电路上的电压降。1

路端电压有开路端电压和闭路端电压之分，都用字母表示。2

端电压计算当电源放电时(对外电路作功)，它等于电源的电动势减去电源内阻上的电压降，即 (放电)。当电源充电时，它等于电源的电动势与电源内阻上的电压降之和，即 (充电)。蓄电池和新的干电池内阻很小，，其端压与电动势近似相等。对有内阻电源，当外电路断开时，，路端电压在数值上才等于电源的电动势，即。一般情况下，，两者之差是。1

电动势与路端电压电动势是对电源而言，它就是电源把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时，非静电力所做的功；电压是针对一般电路中的两个点而说的，即某段电路两端的电压，也就是电场力把单位正电荷从某点沿电路移到另一点时，所做的功。实际电路中：电源电动势约等于电路的开路电压；路端电压是指电源外电路两端的实际电压，其又有开路端电压（简称开路电压）和闭路端电压（简称端电压）之分。电压表不能直接测量电源的电动势，而实际测量开路电压时，电压表的内阻不可能无穷大（未真正开路），所测结果存在一定误差。2

电源的电动势 等于电源没有接入电路时电源两极间的电压。路端电压（简称端电压）是外电路两端的电压，又叫做外电压；路端电压有开路端电压和闭路端电压之分，都用字母表示。2

全电路的欧姆定律：

或者

其中 是外电路的电压降即端电压， 是内电路的电压降。2

当外电阻 变成无穷大时（外电路断开）， 变为零； 。表明：外电路断开时的路端电压等于电源的电动势。这时，将电压表直接接在电源两极上，测出来的路端电压并不准确的等于电动势。但由于电压表的电阻很大，很小， 很小，所以 和 相差很小。如果要求不高，用这种方法测电动势很方便。2

从能量守恒角度分析，开路时 ，电池内部的化学能转化为静电场的静电能，并形成一定的电势差 ，这时的电势差等于电源的电动势，即开路时端电压等于电动势，若把开路时的端电压记为开，则有 ；闭路时 ，由化学能转化为静电场的静电能不仅形成一定的电势差 （端电压），还包括电流（非静电力的作用）在电源内部的消耗，即 ，符合能量守恒定律。2

简而言之，电源电动势描述非静电力（电池内的化学能）做功的能力；路端电压描述静电力（电场能）在外电路做功的能力。当开路，（电流在电源内部的消耗为零）时，才有开路电压等于电动势。电压表实际测量电源电动势时，其内阻很大但不可能无穷大到开路，所测结果是端电压而非电源电动势，然而其值很接近电源电动势。2