第4章：能量与功率

4.4 能量转换与电阻的电压降

图4-11以电子作为电荷进行举例说明，电子从电池的负极流过电路，然后流回正极。当它们从负极出来时，电子具有最高的能量水平。电子流经过每个电阻，这些电阻连接在一起形成电流的路径。它们的一些能量以热的形式被释放。因此，与流出电阻时相比，电子在进入电阻时具有更多的能量，如图4-11所示的强度。

当电子穿过电路回到电池的正极时，电子处于最小的能量水平。
回想一下可知，电压等于单位电荷的能量(V=W/Q),电荷是电子的一种性质。根据电池的电压，一定量的能量被传递给从电池负极流出的所有电子。在整个电路的每个点上流动的电子的数量是相同的，但是它们的能量随着通过电路的电阻而减少。
在图4-111中，$R_1$的左端电压等于$\frac{W_{进入}}{Q}$，$R_1$的右端电压等于$\frac{W_{离开}}{Q}$，进入$R_1$的电子与流出$R_1$的电子数量是相同的，因此$Q$是恒定的。然而，能量$W_{离开}<W_{进入}$，因此，$R_1$右端的电压小于其左端的电压。由于能量损失，电阻两端的电压降低被称为电压降。$R_1$右端的电压（负的）比左端的电压（正的）小。电压降用-和+符号表示（+表示正的电压）。
电子在$R_1$中损失了一些能量，因此它们进入$R_2$时能量降低了。当它们流过$R_2$时，会损失更多的能量，导致$R_2$上也产生电压降。

课后习题

（1）电阻中能量转换的基本原因是什么？
【答】电阻器中的能量转换是自由电子与材料中原子的碰撞引起的。

（2）什么是电压降？
【答】电压降是电子通过电阻时，由于能量损耗造成的电压下降的数值。

（3）与传统的电流方向相联系，电压的极性是什么?
【答】沿着电流方向，电压降由正到负。

分节习题

（30）如图4-14所示的各电路，为电阻的电压降标注出正确极性。

【答】