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電壓是什么？
電壓作為一個(gè)重要的物理量，已經(jīng)運(yùn)用了二百年，一代一代的學(xué)生一直應(yīng)用電壓進(jìn)行物理計(jì)算、做題，物理學(xué)教科書(shū)卻從來(lái)不講授電壓是怎么形成的，這是物理學(xué)的難言之隱，一直回避了一百多年。為什么要回避、其中有什么玄機(jī)？我們先來(lái)看看電壓形成的事實(shí)。
靜電電壓：
在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，把帶電荷的物體與絕緣起來(lái)的金屬體接觸，電荷進(jìn)入金屬體，這時(shí)外來(lái)電荷總是立即在金屬體的平面、柱面上均布、在凸出的表面聚集，同時(shí)產(chǎn)生靜電電壓，能在尖端放電。
實(shí)驗(yàn)事實(shí)是：移走（來(lái)）電荷，金屬體不僅增加了電容，而且還會(huì)形成很高的靜電電壓。移走（來(lái)）電子所占的比例越高，電壓也就越高。
為什么移走（來(lái)）電子就會(huì)形成電壓？金屬導(dǎo)體中的靜電電壓是如何形成？為此，我們有必要看看元素周期表：所有的元素原子，其原子序數(shù)-電子數(shù)必須相同。金屬物質(zhì)雖然價(jià)電子很少，卻嚴(yán)格地遵守大自然的安排、保持核外電子數(shù)與其原子序數(shù)完全一致，每個(gè)電子在其核外的能級(jí)線路規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)。
在常態(tài)，金屬體內(nèi)的電子運(yùn)轉(zhuǎn)伴生著常規(guī)的電磁波，在金屬體內(nèi)形成磁場(chǎng)、構(gòu)成金屬的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。（金屬體內(nèi)常規(guī)的內(nèi)磁場(chǎng)不顯磁性及其作用，請(qǐng)見(jiàn)
4、核外電子的運(yùn)動(dòng)與晶體)而外來(lái)電荷進(jìn)入金屬體，受到金屬內(nèi)常規(guī)磁場(chǎng)的排擠，外來(lái)電荷只能在金屬體的平面、柱面上均布、在凸出的表面聚集。
外來(lái)電荷（多出或缺失電子）破壞了金屬體內(nèi)常規(guī)平衡，多出的電子就擠占、缺少電子的就挪用，造成金屬內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)的混亂，這種非常規(guī)電子運(yùn)動(dòng)伴生著非常規(guī)的電磁波，在金屬內(nèi)表現(xiàn)為靜電電壓；并透過(guò)金屬體、在外表現(xiàn)為電場(chǎng)。這樣的外來(lái)電荷形成靜電電壓和電場(chǎng)，是大自然維持物質(zhì)電荷平衡的本能，所以外來(lái)電荷進(jìn)入金屬體越多、非常規(guī)電子運(yùn)動(dòng)就越劇烈、電壓就越高、外在電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)就越強(qiáng)。
外來(lái)電荷的非常規(guī)電子運(yùn)動(dòng)伴生著非常規(guī)的電壓波、形成電壓。這樣的事實(shí)物理學(xué)為什么要回避？因?yàn)橐话倌陙?lái)，金屬靠自由電子導(dǎo)電理論被奉為圣典。如果金屬內(nèi)的電子有充分的自由，那移走（來(lái)）一些電子，應(yīng)該進(jìn)出自由相安無(wú)事。自由電子理論與靜電電壓事實(shí)完全相悖、全然無(wú)法解釋形成電壓的存在；如果金屬內(nèi)電子沒(méi)有自由，又如何解釋自由電子導(dǎo)電？——只有回避。
發(fā)電電壓
奧斯特發(fā)現(xiàn)了直流電對(duì)導(dǎo)線外小磁針的作用，只要直流電導(dǎo)通，導(dǎo)線周圍立刻會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。電能產(chǎn)生磁-同時(shí)磁能生電，閉合導(dǎo)線切割磁力線，電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。200年前，法拉第發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流是時(shí)代偉大的創(chuàng)舉，今天，我們可以從金屬的微觀構(gòu)成來(lái)檢討感應(yīng)電流、探討發(fā)電及其電壓的產(chǎn)生。
金屬體內(nèi)核外電子常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)伴生著的磁場(chǎng)，在金屬體內(nèi)形成微觀的小磁鐵，構(gòu)成金屬的結(jié)構(gòu)。把閉合導(dǎo)線置于磁場(chǎng)中，金屬內(nèi)部分磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)異名相吸、同名相斥，所以導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)會(huì)有阻力。用外力克服阻力-切割磁力線，使得導(dǎo)線內(nèi)形成相吸引運(yùn)轉(zhuǎn)的電子發(fā)生翻轉(zhuǎn)移動(dòng)，這翻轉(zhuǎn)移動(dòng)是電子的非常規(guī)運(yùn)動(dòng)，非常規(guī)翻轉(zhuǎn)移動(dòng)的電子也會(huì)伴生著非常規(guī)的電磁波，此波在金屬內(nèi)傳導(dǎo)，就形成了導(dǎo)線內(nèi)的電壓波。
綜上述：電壓是物質(zhì)內(nèi)電荷不平衡或外磁場(chǎng)波入侵、擾動(dòng)造成核外電子非常規(guī)運(yùn)動(dòng)所伴生電磁波。這種電磁波能在金屬導(dǎo)體內(nèi)原子之間的通路中傳導(dǎo)，并推動(dòng)電子隨之運(yùn)動(dòng)形成電流。這種非常規(guī)的電磁波可以稱之為電壓波，簡(jiǎn)稱電壓，其物理量為伏特。
電壓波能夠透過(guò)金屬體在外表現(xiàn)為電場(chǎng)或曰電場(chǎng)波，正因?yàn)榻饘賰r(jià)電子少，外層較通透，能夠在內(nèi)傳導(dǎo)電壓波、內(nèi)外能夠?qū)妶?chǎng)波，所以是良好的導(dǎo)體，不是有什么自由電子。
電壓波可以是直流、或是交流、可以是方波、鋸齒波等各種波形，因而能夠形成相應(yīng)波形的電流，電壓波不是所謂的電動(dòng)勢(shì)。電壓波經(jīng)過(guò)配電、變電，成為220V交流電進(jìn)入我們的生活。
2013-10-28
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