电压
diàn yā
电压是电位差，是驱动电流流动的每单位电荷所获得的能量，以伏特为单位。
Definition
电压是驱使电荷在导线中流动的推力，电压越大，推力就越大，这很像水压：高压并不意味着水正在流动，而是意味着如果打开水龙头，水就会强劲地流出来。它是电位差，即在两点之间移动的每单位电荷所获得的能量，以伏特为单位，一伏特意味着每库仑一焦耳；电池或发电机产生的电压，会根据欧姆定律 $V = IR$ 驱动电流通过电路，电压总是在两点之间测量的，比如跨越一个灯泡，或跨越电池的两个端子。严格地说，电压是 $\Delta V = V_B - V_A = -\int_A^B \vec{E}\cdot d\vec{l}$，即克服电场做的每单位电荷的功，因此 $\vec{E} = -\nabla V$；一个理想电源提供电动势 $\mathcal{E}$，而一个真实电源由于内阻 $r$ 而提供端电压 $V = \mathcal{E} - Ir$，基尔霍夫电压定律指出，沿任意闭合回路的电位差之和为零，输送给电路元件的功率为 $P = IV$。
Example
一节小小的5号电池提供 $1.5$ 伏，一节汽车电池提供 $12$ 伏，美国的墙壁插座提供约 $120$ 伏，这正是插座危险而电池不危险的原因；一节 $9\ \text{V}$ 的电池驱动一台小马达通过 $0.5\ \text{A}$ 的电流，意味着电阻为 $R = V/I = 9/0.5 = 18\ \Omega$，每库仑电荷向它输送 $9\ \text{J}$ 的能量。一节 $\mathcal{E} = 12.0\ \text{V}$、$r = 0.05\ \Omega$ 的电池给一台吸取 $150\ \text{A}$ 电流的启动马达供电，端电压会跌落到 $V = 12.0 - 150 \times 0.05 = 4.5\ \text{V}$，内部耗散功率为 $I^2r = 1{,}125\ \text{W}$，这正是发动机启动时仪表盘灯光变暗的原因。
Key Insight
一只鸟能安全地停在一条 $10{,}000\ \text{V}$ 的高压电线上，是因为它的两只脚处在相同的电压下，而电流需要的是电压差，鸟身上恰好没有这种差异。高电压也是长距离输电成为可能的原因：在功率 $P = IV$ 固定的情况下，把 $V$ 提高到 $500\ \text{kV}$ 会减小 $I$，从而大幅削减 $I^2R$ 的线路损耗，这正是变压器存在、用来在电压和电流之间做权衡的原因。