Работата на силите на електростатичното поле за преместване на заряда q 0 от точка 1 до точка 2 на полето

Нека изразим потенциалната енергия чрез потенциалите на полето в съответните точки:

По този начин работата се определя от произведението на заряда и потенциалната разлика между началната и крайната точка.

От тази формула, потенциалната разлика

Потенциалната разлика е скаларна физическа величина, числено равна на съотношението на работата на силите на полето за преместване на заряда между дадените точки на полето към този заряд.

В SI единицата за потенциална разлика е волт (V).

1 V е потенциалната разлика между две такива точки на електростатичното поле, когато заряд от 1 C се движи между тях, работата на 1 J се извършва от силите на полето.

Разликата в потенциала, за разлика от потенциала, не зависи от избора на нулева точка. Потенциалната разлика често се нарича електрическо напрежениемежду дадените точки на полето:

Волтажмежду две точки на полето се определя от работата на силите на това поле за преместване на заряд от 1 C от една точка в друга. В електростатично поле напрежението по затворена верига винаги е нула.

Работата на силите на електрическото поле понякога се изразява не в джаули, а в електрон волта. 1 eV е равно на работата, извършена от силите на полето, когато електрон се движи (e = 1,6 10 -19 C) между две точки, напрежението между които е 1 V.

1 eV = 1,6 · 10 -19 C · 1 V = 1,6 · 10 -19 J.

1 MeV = 10 6 eV = 1,6 · 10 -13 J.

Електрическо поле може да бъде изобразено графично не само с помощта на линии на напрежение, но и с помощта на еквипотенциални повърхности.

Еквипотенциалносе нарича въображаема повърхност, във всяка точка на която потенциалът е един и същ. Потенциалната разлика между всякакви две точки на еквипотенциалната повърхност е нула.

Следователно работата по преместване на заряда по еквипотенциалната повърхност е 0. Но работата се изчислява по формулата

Следователно линиите на опън са перпендикулярни на еквипотенциалните повърхности. Първата еквипотенциална повърхност на метален проводник е повърхността на най -заредения проводник, която може лесно да се провери с електрометър. Останалите еквипотенциални повърхности са изтеглени така, че потенциалната разлика между две съседни повърхности е постоянна.

Снимки на еквипотенциалните повърхности на някои заредени тела са показани на фиг. 1.

Еквипотенциалните повърхности на хомогенно електростатично поле са равнини, перпендикулярни на линиите на интензивност (фиг. 1, а).

Еквипотенциалните повърхности на полето с точков заряд са сфери, в центъра на които има заряд q (фиг. 1, б).

Лекция № 5 потенциал и потенциална разлика на електростатичното поле. Потенциална разлика в напрежението

потенциална разлика, електродвижеща сила, напрежение, съпротивление. Устойчивост спрямо температура. Свръхпроводимост.

Потенциална разлика

електрическо електрическо (напрежение) между две точки - равно на работата на електрическото поле върху движението на единичен положителен заряд от една точка на полето в друга.

Електромоторната сила (ЕДС) е физическа величина, която характеризира работата на външни (непотенциални) сили в източници на постоянен или променлив ток. В затворена проводима верига ЕМП е равно на работата на тези сили за преместване на един положителен заряд по веригата.

ЕМП може да се изрази чрез силата на електрическото поле на външни сили (Eex). В затворен контур (L) тогава ЕМП ще бъде равна на :, където dl е елемент от дължината на контура. ЕМП, както и напрежението, се измерва във волта.

електрическото напрежение е физическа величина, която е числено равна на съотношението на работата, извършена по време на прехвърлянето на заряд между две точки на електрическото поле, и величината на този заряд.

Електрическото съпротивление е физическа величина, която характеризира свойствата на проводник да предотвратява преминаването на електрически ток и е равна на отношението на напрежението в краищата на проводника към силата на тока, протичащ през него. Съпротивлението за вериги с променлив ток и за променливи електромагнитни полета е описано от гледна точка на импеданс и характерен импеданс. Съпротивление (резистор) също се нарича радио компонент, предназначен да въведе активно съпротивление в електрическите вериги.

Съпротивлението (често обозначавано с буквата R или r) се счита, в определени граници, за постоянна стойност за даден проводник; може да се изчисли от къде

R - съпротивление;

U е разликата в електрическите потенциали в краищата на проводника;

I е силата на тока, протичащ между краищата на проводника под влияние на разликата в потенциала.

Съпротивлението R на равномерен проводник с постоянно напречно сечение зависи от свойствата на проводниковото вещество, неговата дължина и напречно сечение, както следва:

където ρ е съпротивлението на проводниковото вещество, L е дължината на проводника и S е площта на напречното сечение. Реципрочното съпротивление се нарича проводимост. Тази стойност е свързана с температурата по формулата на Нернст-Айнщайн: където

T е температурата на проводника;

D е коефициентът на дифузия на носителите на заряд;

Z е броят на електрическите заряди на носителя;

д - елементарен електрически заряд;

В - Концентрация на носители на заряд;

kB е константата на Болцман.

Следователно съпротивлението на проводника е свързано с температурата чрез следната връзка:

Свръхпроводимостта е свойството на някои материали да имат строго нулево електрическо съпротивление, когато достигнат температура под определена стойност (критична температура).

47. Разклонени вериги. Правилата на Кирхоф и тяхното физическо съдържание.

Най -простата разклонена верига. Има три клона и два възела. Всеки клон има свой собствен ток. Клонът може да бъде определен като участък от верига, образуван от последователно свързани елементи (през които протича същия ток) и затворен между два възела. От своя страна възел е точка от веригата, в която се сближават поне три клона. Ако точка се постави в пресечната точка на две линии на електрическата диаграма (Фигура 2), тогава има електрическа връзка на двете линии на това място, в противен случай не е така. Възел, в който се сближават два клона, единият от които е продължение на другия, се нарича подвижен или изроден възел.

Законите на Кирхоф (или правилата на Кирххоф) са съотношения, които се изпълняват между токове и напрежения в секции на всяка електрическа верига. Правилата на Кирхоф ви позволяват да изчислявате всякакви електрически вериги с постоянен и квазистационарен ток. Те са от особено значение в електротехниката поради своята универсалност, тъй като са подходящи за решаване на много проблеми в теорията на електрическите вериги. Прилагането на правилата на Kirchhoff към линейна верига ви позволява да получите система от линейни уравнения за токове и съответно да намерите стойността на токовете във всички клонове на веригата. Формулирано от Густав Кирххоф през 1845 г.

Първият закон на Кирххоф (законът на Кирххоф за токовете, ZTK) гласи, че алгебричната сума от токове във всеки възел на всяка верига е нула (стойностите на изходящите токове се вземат с обратния знак):

С други думи, колко ток тече в възел, толкова много изтича от него. Този закон следва от закона за запазване на таксата. Ако веригата съдържа p възли, тя се описва с p - 1 токови уравнения. Този закон може да се приложи към други физически явления (например водопроводни тръби), където има закон за запазване на количество и поток от това количество.

Вторият закон на Кирххоф (законът на напреженията на Кирххоф, ZNK) гласи, че алгебричната сума на спада на напрежението по всяка верига от затворена верига е равна на алгебричната сума на ЕМП, действаща по същата верига. Ако във веригата няма ЕМП, общият спад на напрежението е нула:

за постоянни напрежения

за променливо напрежение

С други думи, когато преминава веригата по контура, потенциалът, променяйки се, се връща към първоначалната си стойност. Ако веригата съдържа разклонения, от които източниците на ток се съдържат в разклоненията в количество, тогава тя се описва с уравненията на напреженията. Специален случай на второто правило за верига, състояща се от една верига, е законът на Ом за тази верига.

Законите на Кирххоф са валидни за линейни и нелинейни вериги за всякакъв вид промяна във времето на токове и напрежения.

Например, за схемата, показана на фигурата, в съответствие с първия закон се изпълняват следните отношения:

Моля, обърнете внимание, че за всеки възел трябва да бъде избрана положителна посока, например тук токовете, които се вливат в възел, се считат за положителни, а изходящите токове се считат за отрицателни.

В съответствие с втория закон са верни следните съотношения:

studfiles.net

3.3. Потенциални. Потенциална разлика.

Силата, с която системата от заряди действа върху някакъв заряд, който не е включен в системата, е равен на векторната сума на силите, с които всеки от зарядите на системата действа върху заряда поотделно (принципът на суперпозицията).

Тук всеки термин не зависи от формата на пътя и следователно не зависи от формата на пътя и сумата.

Така че електростатичното поле е потенциално.

Работата на силите на електростатичното поле може да се изрази чрез намаляване

Потенциалната енергия се определя с точност до константа на интегриране. Стойността на константата в израза Ep. са избрани по такъв начин, че когато зарядът се премести в безкрайност (т.е. при r = ∞), потенциалната енергия става

Различните тестови заряди q ", q" ", ... ще имат различни енергии En", En "" и така нататък в една и съща точка на полето. Съотношението En / q "pr. Ще бъде еднакво за всички такси. Следователно беше въведена скаларна стойност, която е

От този израз следва, че потенциалът е числено равен на потенциалната енергия, притежавана от единичен положителен заряд в дадена точка на полето.

Замествайки в (3.3.1.) Стойността на потенциалната енергия (3.2.3), получаваме за

Потенциалът, подобно на потенциалната енергия, се определя с точност до константа на интегриране. Съгласихме се да считаме, че потенциалът на точка, отдалечена до безкрайност, е равна на нула. Следователно, когато казват „потенциалът на такава точка“, те имат предвид потенциалната разлика между тази точка и точка, отдалечена до безкрайност. Друго определение на потенциала:

φ = Aq∞ или A∞ = qφ,

тези. потенциалът е числено равен на работата, която силите на полето извършват върху единичен положителен заряд, когато се отстрани от дадена точка до безкрайност

dA = Fl dl = El qdl

(напротив, същата работа трябва да се извърши за преместване на единичен положителен заряд от безкрайност към дадена точка на полето.

Ако полето е създадено от система от заряди, тогава, използвайки принципа на суперпозицията, получаваме:

тези. потенциалът на полето, създаден от системата от заряди, е равен на алгебричната сума от потенциалите, създадени от всеки от зарядите поотделно. Но, както си спомняте, напрежението се увеличава, когато полетата се наслагват - във вектор.

Нека се върнем към работата на силите на електростатичното поле върху заряда q ". Нека изразим работата

където U е потенциалната разлика или се нарича още напрежение. Между другото, добра аналогия:

A12 = mgh2 −mgh3 = m (gh2 - gh3)

gh - има значението на потенциала на гравитационното поле, а m - заряд.

Така че потенциалът е скаларна величина, затова използвайте и изчислете φ

по -лесно от Е. Устройствата за измерване на потенциалната разлика са широко разпространени. Формулата A∞ = qφ може да се използва за установяване на мерните единици на потенциала: единицата φ се приема като потенциал в такава точка на полето, за преместване на която от ∞ на единица положителен заряд е необходимо да се извърши работа равна на единство.

Така че в SI - единица потенциал 1V = 1J / 1C, в CGSE 1 единица пот. = 300V.

Във физиката често се използва единица енергия и работа, наречена eV - това е работата, извършена от силите на полето върху заряд, равен на заряда на електрона, когато преминава потенциална разлика от 1B, т.е.

1eV = 1,6 10-19 C B = 1,6 10-19 J

3.4. Връзката между напрежението и потенциала.

Така че електростатичното поле може да бъде описано или с помощта на вектор

количеството E или като се използва скаларното количество φ. Очевидно е, че трябва да има известна връзка между тези количества. Нека го намерим:

Нека представим движението на заряд q по произволен път l.

Работата, извършена от силите на електростатичното поле върху безкрайно малък сегмент dl, може да бъде намерена, както следва:

El е проекцията на E към drl; dl е произволна посока на движение на заряда.

От друга страна, както показахме, тази работа, ако се извършва от електростатично поле, е равна на намаляването на потенциалната енергия на заряд, изместен на разстояние dl.

Оттук и размерът на силата на полето V / m.

За ориентация dl - (посока на движение) в пространството, трябва да знаете проекцията E върху координатната ос:

където i, j, k са единичните вектори на осите.

По дефиницията на градиента сумата от първите производни на всяка функция по координатите е градиентът на тази функция, тоест:

gradφ = ∂∂φx ri + ∂∂φy rj + ∂∂φz kr

функции. Знакът минус показва, че E е насочено към намаляване на потенциала на електрическото поле.

3.5. Силови линии и еквипотенциални повърхности.

Както вече знаем, посоката на силовата линия (линия на напрежение) в

всяка точка съвпада с посоката E. От това следва, че интензитетът E

е равна на потенциалната разлика на единица дължина на полевата линия.

Максималната промяна на потенциала настъпва по линията на силата.

Следователно винаги е възможно да се определи E между две точки чрез измерване на U между тях и колкото по -точни са точките, които са по -близо. В еднородно електрическо поле силата

линиите са прави. Следователно тук дефиницията на E е най -проста:

При движение по тази повърхност с dl потенциалът няма да се промени: dφ = 0. Следователно проекцията на вектора E върху dl е 0, тоест El = 0. Следователно

следва, че E във всяка точка е насочено по нормалата към еквипотенциалната повърхност.

Могат да се изчертаят толкова много еквипотенциални повърхности. От

плътността на еквипотенциалните повърхности може да се прецени по стойността на E, това ще бъде при условие, че потенциалната разлика между две съседни еквипотенциални повърхности е равна на постоянна стойност. В една от лабораторните работи ще симулираме електрическо поле и ще открием еквипотенциални повърхности и силови линии от електроди с различна форма - много ясно ще видите как могат да бъдат разположени еквипотенциални повърхности.

Формулата E = −gradφ - изразява връзката между потенциала и интензитета и позволява използването на известните стойности на φ за намиране на силата на полето във всяка точка. Можете да решите и

обратният проблем, т.е. от известните стойности на E във всяка точка на полето, намерете разликата φ между две произволни точки на полето. За да направим това, ще използваме факта, че работата, извършена от силите на полето върху заряда q при преместването му от точка 1 до точка 2, може да се изчисли като:

От друга страна, работата може да бъде представена като:

A12 = q (φ1 - φ2)

Интегралът може да бъде взет по всяка линия, свързваща точки 1 и точка 2, тъй като работата на силите на полето не зависи от пътя. За да заобиколим затворения контур φ1 = φ2, получаваме:

тези. стигна до добре известната теорема за циркулацията на вектора на напрежението.

Следователно, циркулацията на вектора на силата на електростатичното поле по всеки затворен контур е нула. Силовото поле, притежаващо това

собствеността се нарича потенциал. От изчезването на циркулацията на вектора E,

следва, че линиите E на електростатичното поле не могат да бъдат затворени: те започват с положителни заряди и завършват с отрицателни заряди или отиват до безкрайност.

studfiles.net

потенциална разлика в електротехниката и физиката

Понятието "потенциал" е широко използвано във физиката за характеризиране на различни полета и сили. Най -известните са следните приложения:

• Електромагнитно - характеристика на електромагнитното поле;
• Гравитационен - ​​характерен за гравитационните полета;
• Механичен - определяне на силите;
• Термодинамична - мярка за вътрешната енергия на телата в термодинамична система;
• Химически;
• Електрод.

Потенциална разлика

От своя страна електромагнитната е разделена на две понятия:

• Електростатичен (скаларен), като характеристика на електрическото поле;
• Вектор, характеризиращ магнитното поле.

Силата на променящото се електрическо поле се открива чрез електрически потенциал, докато статичното поле се характеризира с електростатично.

Потенциална разлика

Потенциалната разлика или напрежението е една от основните концепции на електротехниката. Може да се определи като работа на електрическото поле, изразходвана за прехвърляне на заряд между две точки. След това, на въпроса какво е потенциал, може да се отговори, че това е работата по прехвърляне на единичен заряд от дадена точка до безкрайност.

Както при гравитационните сили, заряд, подобно на тяло с потенциална енергия, има определен електрически потенциал, когато се въведе в електрическо поле. Колкото по -голяма е силата на електрическото поле и колкото по -голяма е величината на заряда, толкова по -голям е неговият електрически потенциал.

За определяне на напрежението има формула:

която свързва работата на A за преместване на заряда q от една точка в друга.

След конвертирането получаваме:

Тоест, колкото по -високо е напрежението, толкова повече работа с електрическото поле (електричество) трябва да се изразходва за прехвърляне на заряди.

Това определение ви позволява да разберете същността на захранването. Колкото по -високо е неговото напрежение, потенциалната разлика между клемите, толкова повече работа може да осигури.

Потенциалната разлика се измерва във волта. За измерване на напрежението са създадени измервателни устройства, които се наричат ​​волтметри. Те се основават на принципите на електродинамиката. Токът, преминаващ през телената рамка на волтметъра, под действието на измереното напрежение, създава електромагнитно поле. Рамката е между полюсите на магнитите.

Взаимодействието на полетата на рамката и магнита кара последните да се отклоняват под определен ъгъл. По -голямата разлика в потенциала създава по -голям ток, в резултат на което ъгълът на отклонение се увеличава. Мащабът на устройството е пропорционален на ъгъла на отклонение на рамката, тоест потенциалната разлика и е градуиран във волта.

Волтметър

В ръцете на съвременен електротехник има не само показалец, но и цифрови измервателни уреди, които не само измерват електрическия потенциал в определена точка от веригата, но и други величини, които характеризират електрическата верига. Точковите напрежения се измерват по отношение на други, на които условно се присвоява стойност нула. Тогава измерената стойност между нула и потенциални проводници ще даде желаното напрежение.

Горното се отнася за напрежението като потенциална разлика между два заряда. В електротехниката тази разлика се измерва в участък от верига, когато през нея протича ток. В случай на променлив ток, тоест промяна във времевата амплитуда и полярност, напрежението във веригата се променя според същия закон. Това е вярно само ако във веригата има активни съпротивления. Реактивните елементи в променливотокова верига причиняват фазово изместване по отношение на протичащия ток.

Потенциометри

Напрежението на източниците на захранване, особено автономни, като батерии, химически източници, слънчеви и топлинни батерии, е постоянно и не може да се регулира. За да се получат по-ниски стойности, в най-простия случай се използват потенциометрични делители на напрежение, като се използва тритерминален променлив резистор (потенциометър). Как работи потенциометърът? Променливият резистор е резистивен елемент с два извода, по който може да се движи плъзгач за контакт с трети извод.

Потенциометър-реостат

Променливият резистор може да се включи по два начина:

• Реостат;
• Потенциометър.

В първия случай променливият резистор използва два извода: единият е основният, другият е от плъзгача. Преместването на плъзгача по тялото на резистора променя съпротивлението. Чрез последователно свързване на реостата към електрическата верига с източника на напрежение е възможно да се регулира токът във веригата.

Превключване на реостат

Включването с потенциометър изисква използването на трите щифта. Основните клеми са свързани паралелно със захранването, а под напрежението се отстранява от плъзгача и един от клемите.

Принципът на действие на потенциометъра е следният. През резистора, свързан към източника на захранване, протича ток, който създава спад на напрежението между плъзгача и крайните клеми. Колкото по -ниско е съпротивлението между плъзгача и щифта, толкова по -ниско е напрежението. Тази верига има недостатък, тя силно натоварва захранването, тъй като за правилното и точно регулиране се изисква съпротивлението на променливия резистор да бъде няколко пъти по -малко от съпротивлението на натоварването.

Потенциометрично превключване

Забележка! Името "потенциометър" в този случай не е напълно правилно, тъй като името предполага, че това е устройство за измерване, но тъй като по принцип е подобно на модерен променлив резистор, това име е здраво закрепено за него, особено в любителското заобикаляща среда.

Много понятия във физиката са сходни и могат да служат като пример помежду си. Това важи и за такова понятие като потенциал, което може да бъде както механично, така и електрическо. Самият потенциал не може да бъде измерен, затова говорим за разликата, когато един от двата заряда се вземе като отправна точка - нула или земя, както е обичайно в електротехниката.

Видео

elquanta.ru

ПОТЕНЦИАЛ. ПОТЕНЦИАЛНА РАЗЛИКА.

Електростатичното поле има енергия. Ако в електростатичното поле има електрически заряд, тогава полето, действайки върху него с известна сила, ще го премести, вършейки работа. Цялата работа е свързана с промяна в някакъв вид енергия. Работата на електростатичното поле за преместване на заряда обикновено се изразява чрез величина, наречена потенциална разлика.

където q е стойността на премествания заряд,

j1 и j2 са потенциалите на началната и крайната точка на пътя.

За краткост по -долу ще обозначаваме. V е потенциалната разлика.

V = A / q. ПОТЕНЦИАЛНАТА РАЗЛИКА МЕЖДУ ТОЧКИТЕ НА ЕЛЕКТРОСТАТИЧНОТО ПОЛЕ Е РАБОТА, КОЯТО ЕЛЕКТРИЧЕСКИТЕ СИЛИ ПРАВЯТ, КОГАТО ЗАРАНЯВАНЕТО МЕЖДЕ ИМЕ ЕДНО ПИСАНЕ.

[V] = V. 1 волт е потенциалната разлика между точките, при движение между които заряд от 1 кулон, електростатични сили извършват работа в 1 джаул.

Потенциалната разлика между телата се измерва с електрометър, за който едното тяло е свързано с проводници към тялото на електрометъра, а другото със стрелка. В електрическите вериги разликата на потенциала между точките във веригата се измерва с волтметър.

С разстоянието от заряда електростатичното поле отслабва. Следователно, енергийната характеристика на полето също се стреми към нула - потенциалът. Във физиката потенциалът на безкрайно отдалечена точка се приема за нула. В електротехниката се смята, че повърхността на Земята има нулев потенциал.

Ако зарядът се движи от дадена точка към безкрайност, тогава

A = q (j - O) = qj => j = A / q, т.е. ПОТЕНЦИАЛЪТ НА ТОЧКА Е РАБОТА, КОЯТО ТРЯБВА ДА СЕ ИЗВЪРШВА ОТ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ СИЛИ, ПРЕМЕСТЯВАЩА ТАКСА В ЕДНО ПИСАНЕ ОТ ДАВАНА ТОЧКА КЪМ БЕЗКРАЙНОСТ.

Нека в еднородно електростатично поле с интензитет E положителен заряд q се движи по посоката на вектора на интензитета на разстояние d. Работата на полето за преместване на заряда може да бъде открита както чрез силата на полето, така и чрез потенциалната разлика. Очевидно за всеки метод за изчисляване на работата се получава същата стойност.

A = Fd = Eqd = qV. =>

Тази формула свързва силните и енергийните характеристики на полето. Това също ни дава единица напрежение.

[E] = V / m. 1 V / m е интензитетът на такова равномерно електростатично поле, чийто потенциал се променя с 1 V при движение по посоката на вектора на интензитета с 1 m.

ЗАКОН НА ОХМ ЗА РАЗДЕЛ НА ВЕРИГАТА.

Увеличаването на потенциалната разлика в краищата на проводника причинява увеличаване на тока в него. Ом експериментално доказа, че токът в проводник е правопропорционален на потенциалната разлика в него.

Когато различни потребители са свързани към една и съща електрическа верига, силата на тока в тях е различна. Това означава, че различните потребители по различни начини предотвратяват преминаването на електрически ток през тях. ФИЗИЧЕСКАТА СТОЙНОСТ, ХАРАКТЕРИЗИРАЩА КАПАЦИТЕТА НА ПРОВОДНИКА ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА ПРОХОДА НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИЯ ТОК, ЧРЕЗ ТОВА СЕ НАРИЧА ЕЛЕКТРИЧЕСКО УСТОЙЧИВО. Съпротивлението на даден проводник е постоянна стойност при постоянна температура. С повишаване на температурата устойчивостта на металите се увеличава, а на течностите намалява. [R] = Ом. 1 Ohm е съпротивлението на такъв проводник, през който протича ток от 1 A ​​с потенциална разлика в краищата си от 1V. Най -често се използват метални проводници. Свободните електрони са носители на ток в тях. Когато се движат по проводник, те взаимодействат с положителни йони на кристалната решетка, като им дават част от енергията си и губят скорост. За да се получи желаното съпротивление, се използва кутия за съпротивление. Кутията за съпротивление е набор от телени бобини с известни съпротивления, които могат да бъдат свързани към веригата в желаната комбинация.

Ом експериментално установи, че ТЕКУЩАТА СИЛА В ХОМОГЕНЕН СЕКЦИЯ НА ВЕРИГАТА Е ПЪРВО ПРОПОРЦИОНАЛНА НА ПОТЕНЦИАЛНАТА РАЗЛИКА В КРАЙНИТЕ НА ТОЗИ РАЗДЕЛ и обратно пропорционална на съпротивлението на този раздел.

Еднороден участък от верига е участък, където няма източници на ток. Това е законът на Ом за хомогенен участък от верига - основата на всички електрически изчисления.

Включително проводници с различна дължина, различни напречни сечения, изработени от различни материали, беше установено: УПОТРЕБАТЕЛСТВОТО НА ПРОВОДНИКА Е ПРАВО ПРОПОРЦИОНАЛНО НА ДЪЛЖИНАТА НА ПРОВОДНИКА И НАЗАД ПРОПОРЦИОНАЛНО НА ОБЛАСТТА НА НЕГОТО НАПРЕЧЕНИЕ. УСТОЙЧИВОСТТА НА КУБ С РЕБО В 1 МЕТЪР, НАПРАВЕН ОТ ВСЯКАВА ВЕЩЕСТВО, АКО ТОКЪТ Е ПРЕДВАРИТЕЛНО КЪМ СВОИТЕ ПРОТИВОЙНИ РЪБИ, СЕ НАРИЧА СПЕЦИФИЧНАТА УСТОЙЧИВОСТ НА ТАЗИ ВЕЩЕСТВО. [r] = Ohm m. Често се използва несистемна единица за съпротивление-съпротивлението на проводник с площ на напречното сечение 1 mm2 и дължина 1 m. [r] = Ohm mm2 / m.

Съпротивлението на веществото е таблична стойност. Съпротивлението на проводник е пропорционално на неговото специфично съпротивление.

Действието на плъзгащи и стъпаловидни реостати се основава на зависимостта на съпротивлението на проводника от неговата дължина. Плъзгащият реостат е керамичен цилиндър с никелинова тел, навита около него. Реостатът е свързан към веригата с помощта на плъзгач, който включва по -голяма или по -малка дължина на намотката във веригата. Проводникът е покрит със слой котлен камък, който изолира намотките една от друга.

А) ПОСЛЕДНО И ПАРАЛЕЛНО ВРЪЗКА НА ПОТРЕБИТЕЛИТЕ.

Често няколко електрически консуматора са включени в електрическа верига. Това се дължи на факта, че не е рационално да има собствен източник на ток за всеки потребител. Има два начина за включване на потребителите: сериен и паралелен и тяхната комбинация под формата на смесена връзка.

а) Последователна връзка на потребителите.

Когато са свързани последователно, потребителите образуват непрекъсната верига, в която потребителите са свързани един след друг. При връзка маргаритка, няма разклонения на свързващите проводници. Помислете за простота верига от два потребителя, свързани последователно. Електрически заряд, преминал през един от потребителите, също ще премине през втория, защото в проводника, свързващ потребителите, не може да има изчезване, поява и натрупване на заряди. q = q1 = q2. Разделяйки полученото уравнение по времето, когато токът преминава през веригата, получаваме връзката между тока, протичащ през цялата връзка, и токовете, протичащи през нейните участъци.

Очевидно работата по преместването на един положителен заряд по цялото съединение се състои в работата по преместването на този заряд по всичките му участъци. Тези. V = V1 + V2 (2).

Общата потенциална разлика при потребителите, свързани последователно, е равна на сумата от потенциалните разлики при потребителите.

Разделяме двете страни на уравнение (2) на тока във веригата, получаваме: U / I = V1 / I + V2 / I. Тези. съпротивлението на цялата последователно свързана секция е равно на сумата от съпротивленията на потребителите на нейните компоненти.

Б) Паралелно свързване на потребителите.

Това е най -често срещаният начин за включване на потребителите. С тази връзка всички потребители са свързани към две общи точки за всички потребители.

При преминаване през паралелна връзка електрическият заряд, преминаващ през веригата, се разделя на няколко части, отивайки към отделни потребители. Съгласно закона за запазване на заряда, q = q1 + q2. Разделяйки това уравнение на времето за преминаване на заряда, получаваме връзката между общия ток, протичащ през веригата, и токовете, протичащи през отделни потребители.

В съответствие с дефиницията на потенциалната разлика V = V1 = V2 (2).

Съгласно закона на Ом за участък от веригата, ние заместваме токовете в уравнение (1) със съотношението на потенциалната разлика към съпротивлението. Получаваме: V / R = V / R1 + V / R2. След намаляване: 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2,

тези. стойността, обратна на съпротивлението на паралелна връзка, е равна на сумата от стойностите, обратни на съпротивленията на отделните й клонове.

ПОТЕНЦИАЛНА РАЗЛИКА ПОТЕНЦИАЛНАТА РАЗЛИКА е електрическа (за потенциално електрическо поле тя е същата като електрическото напрежение) между две точки на пространството (верига); е равна на работата на електрическото поле върху движението на единичен положителен заряд от една точка на полето в друга. В SI се измерва във волта. Потенциалната разлика на електрическото поле на Земята между две нива, раздалечени едно от друго с размера на ръста на човек,> 200 V. Въпреки това, човек не усеща тази потенциална разлика и не го шокира, тъй като е добър проводник и като всеки проводник, изкривява електрическото поле, така че всички точки на повърхността му да са с еднакъв потенциал.

Съвременна енциклопедия. 2000 .

Вижте какво е „ПОТЕНЦИАЛНА РАЗЛИКА“ в други речници:

Потенциална разлика- електрически (за потенциално електрическо поле, същото като електрическото напрежение) между две точки в пространството (верига); е равен на работата на електрическото поле върху движението на единичен положителен заряд от една точка на полето в друга. V …… Илюстриран енциклопедичен речник

потенциална разлика- Електрическо напрежение в безвихорно електрическо поле, характеризиращо се с независимост от избора на интеграционния път. [ГОСТ R 52002 2003] Теми на електротехниката, основни понятия Синоними електрическа потенциална разлика ... Ръководство за технически преводач

ПОТЕНЦИАЛНА РАЗЛИКА, (електрическо напрежение), разликата в НАПРЕЖЕНИЕТО (ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ПОТЕНЦИАЛ) между две точки във верига или в електрическо поле. Обикновено се изразява във VOLTS. Равно на работа при преместване на единичен електрически заряд от ... ... Научно -технически енциклопедичен речник

Електрическото (електрическо напрежение) между две точки е равно на работата на електрическото поле чрез преместване на един положителен заряд от една точка на полето в друга ... Голям енциклопедичен речник

Между две точки на стационарен електрически. или гравити. полето се измерва от работата, извършена от силите на полето при преместване на единица поз. заряд или съответно единична маса от точка с висок потенциал до точка с по -нисък ... ... Физическа енциклопедия

потенциална разлика- elektrinių potencialų skirtumas statusas T sritis Стандартизация и метрология apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas (ai) Grafinis formatas atitikmenys: англ. разлика в електрическия потенциал; потенциална разлика вок. електрическо ....... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

потенциална разлика- потенциални състояния на скиртуми като T sritis automatika atitikmenys: англ. потенциална разлика; разлика в напрежението vok. Potentialdifferenz, f; Потенциално незавършено, m rus. потенциална разлика, f; потенциална разлика, f pranc. différence des …… Automatikos terminų žodynas

Между две точки на електрическото поле (електрическо напрежение), то е равно на работата на електрическото поле при преместване на единичен положителен заряд от една точка на полето в друга. * * * ПОТЕНЦИАЛНА РАЗЛИКА ПОТЕНЦИАЛНА РАЗЛИКА електрическа ... ... енциклопедичен речник

потенциална разлика- potencialų skirtumas statusas T sritis chemija apibrėžtis Dydis, lygus elektrinio lauko darbui, kurio reikia perkelti vienetinį teigiamą elektros krūvį iš vieno lauko taško į kitą. atitikmenys: англ. потенциална разлика рус. потенциална разлика ... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

потенциална разлика- потенциални състояния на скиртуми като T sritis fizika atitikmenys: англ. потенциална разлика вок. Potentialdifferenz, f; Потенциално незавършено, m rus. потенциална разлика, f pranc. différence de potentiel, f ... Fizikos terminų žodynas

Книги

• Шаман в голям град, Филип Богачев, „Веднъж, преди няколко десетки месеца, след като приключи работата по тази книга, една жена дойде при мен. Тя ме избра за консултант, защото бях запознат с нея като ... Категория: Личностно израстванеИздател:

Извеждането на формулата за потенциала на електрическото поле на точков заряд в зависимост от разстоянието е доста сложно и няма да се спираме на него. Силата на полето на точков заряд намалява с разстоянието и за намиране на потенциала е необходимо да се изчисли работата на променливата кулонова сила.

Изразът за потенциала на полето на точков заряд има формата:

Очевидно потенциалът на точките на полето с положителен заряд също е положителен и отрицателен.

Формула (8.25) съответства на определен избор на нулевото потенциално ниво. Прието е да се счита потенциалът на точките на полето, безкрайно отдалечени от заряда, за равен на нула: и Такъв избор на нулевото ниво е удобен, но не е необходим. Би било възможно да се добави постоянна стойност към потенциала (8.25). От това потенциалната разлика между всяка точка на полето не се променя и тя има практическо значение.

Ако потенциалът на безкрайно отдалечени точки се вземе за нула, потенциалът на полето на точков заряд ще има просто физическо значение. Замествайки стойността във формула (8.24), получаваме

Следователно потенциалът на електростатичното поле на разстояние от точков заряд е числено равен на работата на полето при преместване на единичен положителен заряд от дадена точка в пространството до безкрайно отдалечена точка.

Формула (8.25) е валидна и за потенциала на полето на равномерно заредена топка на разстояния, по -големи или равни на нейния радиус, тъй като полето на равномерно заредена топка извън нея и на нейната повърхност съвпада с полето на точков заряд поставени в центъра на сферата.

Разгледахме потенциала на полето на точков заряд. Зарядът на всяко тяло може да бъде психически разделен на такива малки елементи, че всеки от тях ще бъде точков заряд. Тогава потенциалът на полето в произволна точка се определя като алгебрична сума от потенциалите, създадени от отделни точкови заряди

Тази връзка е следствие от принципа на суперпозиция на полета

Потенциална енергия на взаимодействие на два точкови заряда.Познавайки израза за потенциала на полето на точков заряд, е възможно да се изчисли потенциалната енергия на взаимодействие на два точкови заряда. Това може да бъде по -специално енергията на взаимодействие на електрон с атомно ядро.

Потенциалната енергия на заряда в електрическото поле на точков заряд е равна на произведението на заряда от потенциала на зарядното поле

Използвайки формула (8 25), получаваме израз за енергията:

Ако зарядите имат същите знаци, тогава потенциалната енергия на тяхното взаимодействие е положителна. Колкото по -голямо е, толкова по -малко е разстоянието между зарядите, тъй като работата, която кулоновите сили могат да извършат, когато зарядите се отблъснат един от друг, ще бъде по -голяма. Ако зарядите имат противоположни знаци, тогава енергията е отрицателна и нейната максимална стойност, равна на нула, се постига при Колкото повече, толкова повече работа ще се извърши от силите на привличане, когато зарядите се приближат

От механиката е известно, че работата на консервативните сили е свързана с промяна в потенциалната енергия. Системата "заряд - електростатично поле" има потенциална енергия (енергия на електростатично взаимодействие). Следователно, ако не вземем предвид взаимодействието на заряда с гравитационното поле и околната среда, тогава работата, извършена, когато зарядът се движи в електростатичното поле, е равна на промяната в потенциалната енергия на заряда, взета с противоположен знак:

Ако W p2 = 0, тогава във всяка точка на електростатичното поле потенциалната енергия на заряда q 0 е равна на работата, която би била извършена, когато зарядът q 0 се премести от тази точка до точка с нулева енергия.

Нека електростатичното поле се създаде в определена област на пространството чрез положителен заряд q (фиг. 1).

Ще поставим различни положителни заряди за тест q 0 в точката M на това поле. Потенциалната им енергия е различна, но съотношението за дадена точка на полето и служи като характеристика на полето, т.нар полеви потенциалв този момент:

Единицата за потенциал на SI е волт (V) или джаул на кулон (J / C).

Потенциалът на електростатичното поле в дадена точкасе нарича скаларна физическа величина, която характеризира енергийното състояние на полето в дадена точка в пространството и е числено равна на съотношението на потенциалната енергия, притежавана от пробен положителен заряд, поставен в тази точка, към стойността на заряда.

Потенциал е енергийната характеристика на полето, за разлика от силата на полето, която е силата, характерна за полето.

Трябва да се отбележи, че потенциалната енергия на заряда в дадена точка на полето, а оттам и потенциалът, зависят от избора на нулевата точка. Нулатази точка се нарича, защото потенциалната енергия (съответно потенциалът) на заряда, поставен в тази точка на полето, е приета да се счита за равна на нула.

Нулевото ниво на потенциална енергия се избира произволно, така че потенциалът може да бъде определен само до определена константа, чиято стойност зависи от това къде в пространството е избрана нулевата й стойност.

В технологиите е обичайно всяка заземена точка да се разглежда като нулева точка, т.е. свързани чрез проводник към земята. Във физиката всяка точка, безкрайно отдалечена от зарядите, които създават полето, се приема като отправна точка за потенциална енергия (и потенциал). Ако е избрана нулевата точка, тогава потенциалната енергия (съответно и потенциалът в тази точка) на заряда q 0 става определена стойност.

На разстояние r от точков заряд q, което създава поле, потенциалът се определя по формулата

При горния избор на нулевата точка потенциалът във всяка точка на полето, създадено от положителния заряд q, е положителен, а полето, създадено от отрицателния заряд, е отрицателно:

Използвайки тази формула, можете да изчислите потенциала на полето, образувано от равномерно заредена проводима сфера с радиус R в точки, разположени на повърхността на сферата и извън нея. Потенциалът вътре в сферата е същият като на повърхността, т.е.

Ако електростатичното поле е създадено от система от заряди, тогава има принцип на суперпозиция: потенциалът във всяка точка на такова поле е равен на алгебричната сума от потенциалите, създадени в тази точка от всеки заряд поотделно:

Познавайки потенциала на полето в дадена точка, е възможно да се изчисли потенциалната енергия на заряда q0, поставен в тази точка: W p1 = q 0. Ако приемем, че W p2 = 0, тогава от уравнение (1) ще имаме

Потенциалната енергия на заряда q 0 в дадена точка на полето ще бъде равна на работата на силите на електростатичното поле за преместване на заряда q0 от дадена точка до нула. От последната формула, която имаме