Práca síl elektrostatického poľa na premiestnenie náboja q 0 z bodu 1 do bodu 2 poľa

Vyjadrime potenciálnu energiu prostredníctvom potenciálov poľa v príslušných bodoch:

Práca je teda určená súčinom náboja a potenciálnym rozdielom medzi počiatočným a koncovým bodom.

Z tohto vzorca, potenciálny rozdiel

Potenciálny rozdiel je skalárna fyzikálna veličina, ktorá sa číselne rovná pomeru práce síl poľa na presun náboja medzi danými bodmi poľa k tomuto náboju.

V SI je jednotkou potenciálneho rozdielu volt (V).

1 V je potenciálny rozdiel medzi dvoma takýmito bodmi elektrostatického poľa, keď sa medzi nimi pohybuje náboj 1 C, sily poľa vykonajú prácu 1 J.

Potenciálny rozdiel, na rozdiel od potenciálu, nezávisí od výberu nulového bodu. Potenciálny rozdiel sa často nazýva elektrické napätie medzi danými bodmi poľa:

Napätie medzi dvoma bodmi poľa je určená prácou síl tohto poľa na presun náboja o 1 C z jedného bodu do druhého. V elektrostatickom poli je napätie pozdĺž uzavretého okruhu vždy nulové.

Práca síl elektrického poľa sa niekedy vyjadruje nie v jouloch, ale v elektrónvoltoch. 1 eV sa rovná práci vykonanej silami poľa, keď sa elektrón pohybuje (e = 1,6 10 -19 C) medzi dvoma bodmi, pričom napätie medzi nimi je 1 V.

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

1 MeV = 106 eV = 1,6 · 10-13 J.

Elektrické pole je možné graficky znázorniť nielen pomocou ťahových čiar, ale aj pomocou ekvipotenciálnych plôch.

Ekvipotenciál sa nazýva imaginárna plocha, v každom bode ktorej je potenciál rovnaký. Potenciálny rozdiel medzi akýmikoľvek dvoma bodmi na ekvipotenciálnej ploche je nulový.

V dôsledku toho je práca pri pohybe náboja pozdĺž ekvipotenciálnej plochy 0. Práca sa však vypočíta podľa vzorca

V dôsledku toho sú čiary napätia kolmé na ekvipotenciálne plochy. Prvá ekvipotenciálna plocha kovového vodiča je plocha najviac nabitého vodiča, čo sa dá ľahko skontrolovať elektrometrom. Zvyšné ekvipotenciálne plochy sú nakreslené tak, aby potenciálny rozdiel medzi dvoma susednými plochami bol konštantný.

Obrázky ekvipotenciálnych plôch niektorých nabitých telies sú na obr. jeden.

Ekvipotenciálne plochy homogénneho elektrostatického poľa sú roviny kolmé na čiary intenzity (obr. 1, a).

Ekvipotenciálne plochy poľa bodového náboja sú gule, v strede ktorých je náboj q (obr. 1, b).

Prednáška č. 5 potenciál a potenciálny rozdiel elektrostatického poľa. Potenciálny rozdiel medzi napätím

rozdiel potenciálov, elektromotorická sila, napätie, odpor. Odolnosť proti teplote. Supravodivosť.

Potenciálny rozdiel

elektrické elektrické (napätie) medzi dvoma bodmi - rovná sa práci elektrického poľa na presun jediného kladného náboja z jedného bodu poľa do druhého.

Elektromotorická sila (EMF) je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje prácu vonkajších (nepotenciálnych) síl v zdrojoch jednosmerného alebo striedavého prúdu. V uzavretom vodivom obvode sa EMF rovná práci týchto síl na pohyb jediného kladného náboja pozdĺž obvodu.

EMF možno vyjadriť silou elektrického poľa vonkajších síl (Eex). V uzavretej slučke (L) sa potom EMF bude rovnať:, kde dl je prvok dĺžky slučky. EMF, podobne ako napätie, sa meria vo voltoch.

elektrické napätie je fyzikálna veličina, ktorá sa číselne rovná pomeru práce vykonanej pri prenose náboja medzi dvoma bodmi elektrického poľa a veľkosti tohto náboja.

Elektrický odpor je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje vlastnosti vodiča na zabránenie prechodu elektrického prúdu a rovná sa pomeru napätia na koncoch vodiča k sile prúdu, ktorý ním preteká. Odpor pre obvody so striedavým prúdom a pre striedavé elektromagnetické polia je opísaný z hľadiska impedancie a charakteristickej impedancie. Odpor (rezistor) sa tiež nazýva rádiový komponent určený na zavedenie aktívneho odporu do elektrických obvodov.

Odpor (často označovaný písmenom R alebo r) sa v rámci určitých limitov považuje za konštantnú hodnotu pre daný vodič; dá sa to vypočítať ako kde

R - odpor;

U je rozdiel v elektrických potenciáloch na koncoch vodiča;

I - sila prúdu tečúceho medzi koncami vodiča pod vplyvom rozdielu potenciálov.

Odpor R rovnomerného vodiča konštantného prierezu závisí od vlastností látky vodiča, jeho dĺžky a prierezu takto:

kde ρ je odpor látky vodiča, L je dĺžka vodiča a S je plocha prierezu. Prevrátená hodnota odporu sa nazýva vodivosť. Táto hodnota súvisí s teplotou podľa Nernst-Einsteinovho vzorca: kde

T je teplota vodiča;

D je difúzny koeficient nosičov náboja;

Z je počet elektrických nábojov nosiča;

e - elementárny elektrický náboj;

C - Koncentrácia nosičov náboja;

kB je Boltzmannova konštanta.

V dôsledku toho odpor vodiča súvisí s teplotou podľa nasledujúceho vzťahu:

Supravodivosť je vlastnosť niektorých materiálov mať striktne nulový elektrický odpor, keď dosiahnu teplotu pod určitú hodnotu (kritická teplota).

47. Rozvetvené reťaze. Kirchhoffove pravidlá a ich fyzický obsah.

Najjednoduchší rozvetvený reťazec. Má tri vetvy a dva uzly. Každá vetva má svoj vlastný prúd. Vetva môže byť definovaná ako časť obvodu tvorená sériovo zapojenými prvkami (cez ktorými preteká rovnaký prúd) a uzavretá medzi dvoma uzlami. Uzol je zase bodom reťazca, v ktorom sa zbiehajú aspoň tri vetvy. Ak je bod umiestnený na priesečníku dvoch čiar na elektrickej schéme (obrázok 2), potom je na tomto mieste elektrické spojenie dvoch čiar, inak tomu tak nie je. Uzol, v ktorom sa zbiehajú dve vetvy, z ktorých jedna je pokračovaním druhej, sa nazýva odnímateľný alebo degenerovaný uzol.

Kirchhoffove zákony (alebo Kirchhoffove pravidlá) sú pomery, ktoré sú splnené medzi prúdmi a napätiami v častiach akéhokoľvek elektrického obvodu. Kirchhoffove pravidlá umožňujú vypočítať akékoľvek elektrické obvody jednosmerného a kvázistacionárneho prúdu. V elektrotechnike sú obzvlášť dôležité pre svoju všestrannosť, pretože sú vhodné na riešenie mnohých problémov v teórii elektrických obvodov. Aplikácia Kirchhoffových pravidiel na lineárny obvod vám umožňuje získať systém lineárnych rovníc pre prúdy a podľa toho nájsť hodnotu prúdov vo všetkých vetvách obvodu. Formuloval Gustav Kirchhoff v roku 1845.

Prvý Kirchhoffov zákon (Kirchhoffov zákon prúdov, ZTK) uvádza, že algebraický súčet prúdov v ktoromkoľvek uzle akéhokoľvek obvodu je nula (hodnoty odchádzajúcich prúdov sa berú s opačným znamienkom):

Inými slovami, koľko prúdu tečie do uzla, toľko z neho tečie. Tento zákon vyplýva zo zákona zachovania náboja. Ak obvod obsahuje p uzlov, potom je opísaný pomocou p - 1 prúdových rovníc. Tento zákon možno aplikovať aj na iné fyzikálne javy (napríklad vodovodné potrubia), kde pre množstvo a tok tejto veličiny existuje zákon zachovania.

Druhý Kirchhoffov zákon (Kirchhoffov zákon o napätí, ZNK) uvádza, že algebraický súčet poklesov napätia v akomkoľvek uzavretom obvode obvodu sa rovná algebraickému súčtu EMF pôsobiacich pozdĺž toho istého obvodu. Ak v obvode nie je EMF, potom je celkový pokles napätia nulový:

pre konštantné napätia

pre striedavé napätie

Inými slovami, pri prechádzaní okruhu pozdĺž obrysu sa potenciál, meniaci sa, vracia na svoju pôvodnú hodnotu. Ak obvod obsahuje vetvy, z ktorých sú vo vetvách v množstve obsiahnuté zdroje prúdu, potom je popísaný rovnicami napätí. Špeciálnym prípadom druhého pravidla pre obvod pozostávajúci z jedného obvodu je Ohmov zákon pre tento obvod.

Kirchhoffove zákony platia pre lineárne a nelineárne obvody pre akúkoľvek povahu zmeny v čase prúdov a napätí.

Napríklad pre obvod znázornený na obrázku sú v súlade s prvým zákonom splnené tieto vzťahy:

Upozorňujeme, že pre každý uzol musí byť zvolený kladný smer, napríklad tu sa prúdy prúdiace do uzla považujú za kladné a odchádzajúce prúdy za záporné.

V súlade s druhým zákonom platia tieto pomery:

studfiles.net

3.3. Potenciál. Potenciálny rozdiel.

Sila, ktorou systém nábojov pôsobí na nejaký náboj, ktorý nie je zahrnutý v systéme, sa rovná vektorovému súčtu síl, ktorými každý z nábojov systému samostatne pôsobí na náboj (princíp superpozície).

Tu každý výraz nezávisí od tvaru cesta, a teda nezávisí od tvaru cesta a súčtu.

Elektrostatické pole je teda potenciálne.

Práca síl elektrostatického poľa môže byť vyjadrená prostredníctvom poklesu

Potenciálna energia je určená s presnosťou až do integračnej konštanty. Hodnota konštanty vo výraze Epot. sa volí tak, že keď sa náboj pohybuje do nekonečna (t.j. pri r = ∞), potenciálna energia sa

Rôzne testovacie náboje q ", q" ", ... budú mať rôzne energie En", En "" atď. v rovnakom bode poľa. Pomer En / q "pr. Bude však rovnaký pre všetky poplatky. Preto bola zavedená skalárna hodnota, ktorá je

Z tohto výrazu vyplýva, že potenciál sa číselne rovná potenciálnej energii, ktorú má jednotkový kladný náboj v danom bode poľa.

Dosadením do (3.3.1.) hodnotu potenciálnej energie (3.2.3) získame pre

Potenciál, podobne ako potenciálna energia, sa určuje s presnosťou až do integračnej konštanty. Dohodli sme sa, že potenciál bodu vzdialeného do nekonečna sa rovná nule. Preto, keď hovoria „potenciál takého bodu“, majú na mysli potenciálny rozdiel medzi týmto bodom a bodom vzdialeným do nekonečna. Ďalšia definícia potenciálu:

φ = Aq∞ alebo A∞ = qφ,

tie. potenciál sa numericky rovná práci, ktorú sily poľa vykonajú na jednotkový kladný náboj, keď je vzdialený z daného bodu do nekonečna

dA = Fl dl = El qdl

(Naopak, rovnakú prácu je potrebné vykonať, aby sa presunul jednotkový kladný náboj z nekonečna do daného bodu poľa.

Ak je pole vytvorené systémom nábojov, potom pomocou princípu superpozície dostaneme:

tie. potenciál poľa vytvoreného sústavou nábojov sa rovná algebraickému súčtu potenciálov vytvorených každým z nábojov samostatne. Ale, ako si pamätáte, napätie sa sčítava, keď sú polia superponované - vo vektore.

Vráťme sa k práci síl elektrostatického poľa na náboji q ". Vyjadrime prácu

kde U je potenciálny rozdiel alebo tiež nazývaný napätie. Mimochodom, dobrá analógia:

A12 = mgh2 −mgh3 = m (gh2 - gh3)

gh - má význam potenciálu gravitačného poľa a m - náboj.

Potenciál je teda skalárna veličina, preto použite a vypočítajte φ

ľahšie ako E. Zariadenia na meranie rozdielu potenciálov sú rozšírené. Na stanovenie jednotiek potenciálu možno použiť vzorec A∞ = qφ: za jednotku φ sa považuje potenciál v takom bode poľa, na ktorý je potrebné prejsť z ∞ jednotkového kladného náboja. vykonávať prácu rovnajúcu sa jednote.

Takže v SI - jednotka potenciálu je 1V = 1J / 1C, v CGSE 1 jednotka pot. = 300 V.

Vo fyzike sa často používa jednotka energie a práce, nazývaná eV - je to práca vykonaná silami poľa nad nábojom rovnajúcim sa náboju elektrónu, keď prejde potenciálnym rozdielom 1B, to znamená:

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

3.4. Spojenie medzi napätím a potenciálom.

Takže elektrostatické pole možno opísať buď pomocou vektora

veličinou E, alebo pomocou skalárnej veličiny φ. Je zrejmé, že medzi týmito veličinami musí existovať určitý vzťah. Poďme to nájsť:

Predstavme pohyb náboja q po ľubovoľnej dráhe l.

Prácu vykonanú silami elektrostatického poľa na nekonečne malom segmente dl možno nájsť takto:

El je projekcia E do drl; dl je ľubovoľný smer pohybu náboja.

Na druhej strane, ako sme ukázali, táto práca, ak ju vykoná elektrostatické pole, sa rovná poklesu potenciálnej energie náboja posunutého vo vzdialenosti dl.

Preto rozmer intenzity poľa V / m.

Pre orientáciu dl - (smer pohybu) v priestore potrebujete poznať priemet E na súradnicovú os:

kde i, j, k sú jednotkové vektory osí.

Podľa definície gradientu je súčet prvých derivácií ľubovoľnej funkcie pozdĺž súradníc gradientom tejto funkcie, to znamená:

gradφ = ∂∂φx ri + ∂∂φy rj + ∂∂φz kr

funkcie. Znamienko mínus znamená, že E smeruje k zníženiu potenciálu elektrického poľa.

3.5. Siločiary a ekvipotenciálne plochy.

Ako vy a ja už vieme, smer siločiary (čiary napätia) v

každý bod sa zhoduje so smerom E. Z toho vyplýva, že intenzita E

sa rovná potenciálnemu rozdielu na jednotku dĺžky siločiary.

Práve pozdĺž siločiary dochádza k maximálnej zmene potenciálu.

Preto môžete vždy určiť E medzi dvoma bodmi meraním U medzi nimi a čím presnejšie, tým bližšie sú body. V rovnomernom elektrickom poli sila

čiary sú rovné. Preto je tu definícia E najjednoduchšia:

Pri pohybe po tejto ploche o dl sa potenciál nezmení: dφ = 0. Preto je projekcia vektora E na dl 0, teda El = 0.

z toho vyplýva, že E v každom bode smeruje pozdĺž normály k ekvipotenciálnej ploche.

Dá sa nakresliť toľko ekvipotenciálnych plôch. Autor:

hustotu ekvipotenciálnych plôch možno posúdiť na základe hodnoty E, to bude za predpokladu, že potenciálny rozdiel medzi dvoma susednými ekvipotenciálnymi plochami bude rovný konštantnej hodnote. Na jednom z laboratórnych prác nasimulujeme elektrické pole a nájdeme ekvipotenciálne plochy a siločiary z elektród rôznych tvarov - veľmi názorne uvidíte, ako sa dajú lokalizovať ekvipotenciálne plochy.

Vzorec E = −gradφ - vyjadruje súvislosť medzi potenciálom a intenzitou a umožňuje pomocou známych hodnôt φ nájsť intenzitu poľa v každom bode. Môžete vyriešiť a

inverzný problém, t.j. zo známych hodnôt E v každom bode poľa nájdite rozdiel φ medzi dvoma ľubovoľnými bodmi poľa. Využijeme k tomu fakt, že prácu, ktorú vykonali sily poľa na náboji q pri jeho presune z bodu 1 do bodu 2, možno vypočítať ako:

Na druhej strane môže byť práca reprezentovaná ako:

A12 = q (φ1 − φ2)

Integrál možno vziať pozdĺž akejkoľvek čiary spájajúcej bod 1 a bod 2, pretože pôsobenie síl poľa nezávisí od dráhy. Aby sme obišli uzavretú slučku φ1 = φ2, získame:

tie. prišiel na známu vetu o cirkulácii vektora napätia.

V dôsledku toho sa cirkulácia vektora intenzity elektrostatického poľa pozdĺž akejkoľvek uzavretej slučky rovná nule. Silové pole, ktoré má toto

vlastnosť sa nazýva potenciál. Od zániku cirkulácie vektora E,

z toho vyplýva, že čiary E elektrostatického poľa nemožno uzavrieť: začínajú pri kladných nábojoch a končia pri záporných nábojoch alebo idú do nekonečna.

studfiles.net

potenciálny rozdiel v elektrotechnike a fyzike

Pojem „potenciál“ je vo fyzike široko používaný na charakterizáciu rôznych polí a síl. Najznámejšie sú nasledujúce aplikácie:

• Elektromagnetické - charakteristika elektromagnetického poľa;
• Gravitačné - charakteristika gravitačných polí;
• Mechanické - určenie síl;
• Termodynamika - miera vnútornej energie telies v termodynamickom systéme;
• Chemické;
• elektróda.

Potenciálny rozdiel

Elektromagnetické sú zase rozdelené do dvoch pojmov:

• Elektrostatický (skalárny), ako charakteristika elektrického poľa;
• Vektor, charakterizujúci magnetické pole.

Intenzitu meniaceho sa elektrického poľa zisťujeme prostredníctvom elektrického potenciálu, zatiaľ čo statické pole je charakterizované elektrostatickým.

Potenciálny rozdiel

Rozdiel potenciálov alebo napätie je jedným zo základných pojmov elektrotechniky. Dá sa definovať ako práca vykonaná elektrickým poľom na prenos náboja medzi dvoma bodmi. Potom na otázku, čo je potenciál, možno odpovedať, že ide o prenos jednotkového náboja z daného bodu do nekonečna.

Rovnako ako v prípade gravitačných síl má náboj, podobne ako teleso s potenciálnou energiou, určitý elektrický potenciál, keď je vložený do elektrického poľa. Čím väčšia je sila elektrického poľa a čím väčšia je veľkosť náboja, tým vyšší je jeho elektrický potenciál.

Na určenie napätia existuje vzorec:

ktorý spája prácu A na presun náboja q z jedného bodu do druhého.

Po prevode dostaneme:

To znamená, že čím vyššie napätie, tým viac práce s elektrickým poľom (elektrinou) je potrebné vynaložiť na prenos nábojov.

Táto definícia vám umožňuje pochopiť podstatu napájania. Čím vyššie je jeho napätie, potenciálny rozdiel medzi svorkami, tým viac práce môže poskytnúť.

Potenciálny rozdiel sa meria vo voltoch. Na meranie napätia boli vytvorené meracie prístroje, ktoré sa nazývajú voltmetre. Sú založené na princípoch elektrodynamiky. Prúd prechádzajúci drôteným rámom voltmetra pôsobením meraného napätia vytvára elektromagnetické pole. Rám je medzi pólmi magnetov.

Interakcia polí rámu a magnetu spôsobuje, že sa magnet odchyľuje o určitý uhol. Väčší potenciálový rozdiel vytvára väčší prúd, v dôsledku čoho sa zväčšuje uhol vychýlenia. Mierka zariadenia je úmerná uhlu odchýlky rámu, to znamená potenciálnemu rozdielu a je odstupňovaná vo voltoch.

Voltmeter

V rukách moderného elektrikára sú nielen ukazovatele, ale aj digitálne meracie prístroje, ktoré merajú nielen elektrický potenciál v určitom bode obvodu, ale aj ďalšie veličiny charakterizujúce elektrický obvod. Bodové napätia sa merajú vzhľadom na ostatné, ktorým sa konvenčne priraďuje nulová hodnota. Potom nameraná hodnota medzi nulovým a potenciálnym vodičom poskytne požadované napätie.

Vyššie uvedené platí pre napätie ako potenciálny rozdiel medzi dvoma nábojmi. V elektrotechnike sa tento rozdiel meria v úseku obvodu, keď ním preteká prúd. V prípade striedavého prúdu, to znamená, že sa mení časová amplitúda a polarita, napätie v obvode sa mení podľa rovnakého zákona. To platí iba vtedy, ak sú v obvode aktívne odpory. Reaktívne prvky v obvode striedavého prúdu spôsobujú fázový posun vzhľadom na pretekajúci prúd.

Potenciometre

Napätie zdrojov energie, najmä autonómnych, ako sú batérie, chemické zdroje, solárne a tepelné batérie, je konštantné a nedá sa regulovať. Na získanie nižších hodnôt sa v najjednoduchšom prípade použijú potenciometrické rozdeľovače napätia pomocou trojpólového premenlivého odporu (potenciometra). Ako funguje potenciometer? Variabilný odpor je odporový prvok s dvoma svorkami, pozdĺž ktorých sa môže pohybovať kontaktný posúvač s treťou svorkou.

Potenciometer-reostat

Variabilný odpor je možné zapnúť dvoma spôsobmi:

• reostat;
• Potenciometer.

V prvom prípade premenný odpor používa dva vodiče: jeden je hlavný, druhý je z posúvača. Pohybom posúvača pozdĺž tela rezistora sa mení odpor. Zapojením reostatu do obvodu elektrického prúdu v sérii so zdrojom napätia je možné regulovať prúd v obvode.

Prepínanie reostatov

Zapnutie potenciometrom vyžaduje použitie všetkých troch pinov. Hlavné svorky sú zapojené paralelne s napájaním a podpätie je odstránené z posúvača a jednej zo svoriek.

Princíp činnosti potenciometra je nasledujúci. Rezistor pripojený k napájaciemu zdroju vedie prúd, ktorý vytvára pokles napätia medzi posúvačom a vonkajšími svorkami. Čím nižší je odpor medzi posúvačom a kolíkom, tým nižšie je napätie. Tento obvod má nevýhodu, silne zaťažuje zdroj energie, pretože pre správne a presné nastavenie je potrebné, aby odpor premenlivého odporu bol niekoľkonásobne menší ako odpor záťaže.

Potenciometrické prepínanie

Poznámka! Názov "potenciometer" v tomto prípade nie je úplne správny, pretože z názvu vyplýva, že ide o zariadenie na meranie, ale keďže je v princípe podobný modernému premennému rezistoru, tento názov je preň pevne zakorenený, najmä v amatérskom prostredí. životné prostredie.

Mnohé pojmy vo fyzike sú si podobné a môžu si navzájom slúžiť ako príklad. To platí aj pre koncept ako potenciál, ktorý môže byť mechanický aj elektrický. Samotný potenciál sa nedá zmerať, preto hovoríme o rozdiele, keď sa za referenčný bod berie jeden z dvoch nábojov – nula alebo zem, ako je to v elektrotechnike zvykom.

Video

elquanta.ru

POTENCIÁL POTENCIÁLNY ROZDIEL.

Elektrostatické pole má energiu. Ak je v elektrostatickom poli elektrický náboj, pole, ktoré naň pôsobí nejakou silou, ho posunie a vykoná prácu. Všetka práca je spojená so zmenou nejakého druhu energie. Práca elektrostatického poľa na pohyb náboja sa zvyčajne vyjadruje ako veličina nazývaná potenciálny rozdiel.

kde q je hodnota pohybujúceho sa náboja,

j1 a j2 sú potenciály začiatočného a koncového bodu cesty.

Pre stručnosť v nasledujúcom budeme označovať. V je potenciálny rozdiel.

V = A/q. POTENCIÁLNY ROZDIEL MEDZI BODMI ELEKTROSTATICKÉHO POĽA JE PRÁCA, KTORÚ ELEKTRICKÉ SILY VYKONÁVAJÚ, KEĎ JE NABÍJANIE MEDZI NIMI JEDEN PRÍVESOK.

[V] = V. 1 volt je potenciálny rozdiel medzi bodmi, medzi ktorými pri pohybe náboj 1 coulomb, elektrostatické sily vykonajú prácu za 1 joule.

Potenciálny rozdiel medzi telesami sa meria elektrometrom, pričom jedno z telies je spojené vodičmi s telom elektromera a druhé šípkou. V elektrických obvodoch sa potenciálny rozdiel medzi bodmi v obvode meria voltmetrom.

So vzdialenosťou od náboja elektrostatické pole slabne. V dôsledku toho sa energetická charakteristika poľa tiež blíži k nule - potenciálu. Vo fyzike sa potenciál nekonečne vzdialeného bodu berie ako nula. V elektrotechnike sa verí, že povrch Zeme má nulový potenciál.

Ak sa náboj pohybuje z daného bodu do nekonečna, potom

A = q (j - O) = qj => j = A/q, t.j. POTENCIÁL BODU JE PRÁCA, KTORÁ MÁ BYŤ VYKONANÁ ELEKTRICKÝMI SILAMI, POSUNUTÍM NÁBOJE V JEDNOM PRÍVESKU Z DANÉHO BODU DO NEKONEČNA.

Nech sa v rovnomernom elektrostatickom poli s intenzitou E pohybuje kladný náboj q v smere vektora intenzity vo vzdialenosti d. Úlohu poľa na pohyb náboja možno zistiť ako prostredníctvom intenzity poľa, tak aj prostredníctvom rozdielu potenciálov. Je zrejmé, že pre akúkoľvek metódu výpočtu práce sa získa rovnaká hodnota.

A = Fd = Eqd = qV. =>

Tento vzorec spája silové a energetické charakteristiky poľa. Tiež nám dáva jednotku napätia.

[E] = V/m. 1 V / m je intenzita takého rovnomerného elektrostatického poľa, ktorého potenciál sa pri pohybe v smere vektora intenzity o 1 m zmení o 1 V.

OHMOV ZÁKON PRE ČASŤ REŤAZE.

Zvýšenie potenciálneho rozdielu na koncoch vodiča spôsobuje zvýšenie prúdu v ňom. Ohm experimentálne dokázal, že prúd vo vodiči je priamo úmerný potenciálnemu rozdielu v ňom.

Keď sú k rovnakému elektrickému obvodu pripojení rôzni spotrebitelia, sila prúdu v nich je iná. To znamená, že rôzni spotrebitelia rôznymi spôsobmi bránia prechodu elektrického prúdu cez ne. FYZIKÁLNA HODNOTA CHARAKTERIZUJÚCA SCHOPNOSŤ VODIČA ZÍSKAŤ PRECHODU ELEKTRICKÉHO PRÚDU SA NAZÝVA ELEKTRICKÝ ODPOR. Odpor daného vodiča je konštantná hodnota pri konštantnej teplote. So stúpajúcou teplotou sa odpor kovov zvyšuje a kvapalín klesá. [R] = Ohm. 1 Ohm je odpor takého vodiča, ktorým preteká prúd 1 A s potenciálovým rozdielom na jeho koncoch 1V. Najčastejšie sa používajú kovové vodiče. Voľné elektróny sú v nich nosičmi prúdu. Pri pohybe po vodiči interagujú s kladnými iónmi kryštálovej mriežky, čím im dodávajú časť energie a strácajú rýchlosť. Na získanie požadovaného odporu sa používa odporová skrinka. Odporová skrinka je súprava vinutých vodičov so známymi odpormi, ktoré je možné zapojiť do obvodu v požadovanej kombinácii.

Ohm experimentálne zistil, že PRÚD V HOMOGÉNOM SEKCI OBVODU JE PRIAMO ÚMERNÝ K POTENCIÁLNEMU ROZDIELU NA KONCOCH TEJTO SEKCIE A nepriamo úmerný ODPORU TEJTO SEKCIE.

Homogénna časť obvodu je časť, na ktorej nie sú žiadne zdroje prúdu. Toto je Ohmov zákon pre homogénny úsek obvodu - základ všetkých elektrických výpočtov.

Vrátane vodičov rôznych dĺžok, rôznych prierezov, vyrobených z rôznych materiálov sa zistilo: ODPOR VODIČA JE PRIAMO ÚMERNÝ DĹŽKE VODIČA A ZO ZADNEJ STRANY ÚMERNÝ OBLASTI JEHO PRIEREZU. ODOLNOSŤ KOCKY S REBROM V 1 METRI, VYROBENEJ Z AKEJKOĽVEK LÁTKY, AK PRÚD PREDCHÁDZA K JEHO PROTIHRANNÝM HRANAM, SA NAZÝVA ŠPECIFICKÁ ODOLNOSŤ TEJTO LÁTKY. [r] = Ohm m. Často sa používa nesystémová jednotka odporu - odpor vodiča s plochou prierezu 1 mm2 a dĺžkou 1 m. [r] = Ohm mm2 / m.

Špecifický odpor látky je tabuľková hodnota. Odpor vodiča je úmerný jeho špecifickému odporu.

Pôsobenie posuvných a stupňových reostatov je založené na závislosti odporu vodiča od jeho dĺžky. Posuvný reostat je keramický valec s navinutým niklovým drôtom. Pripojenie reostatu k obvodu sa vykonáva pomocou posúvača, ktorý zahŕňa väčšiu alebo menšiu dĺžku vinutia v obvode. Drôt je pokrytý vrstvou vodného kameňa, ktorá izoluje cievky od seba.

A) SÉRIOVÉ A PARALELNÉ PRIPOJENIE SPOTREBITEĽOV.

V elektrickom obvode je často zahrnutých niekoľko súčasných spotrebiteľov. Je to spôsobené tým, že nie je racionálne mať pre každého spotrebiteľa vlastný zdroj prúdu. Existujú dva spôsoby, ako zahrnúť spotrebiteľov: sériový a paralelný a ich kombinácia vo forme zmiešaného pripojenia.

a) Sériové pripojenie spotrebiteľov.

Pri sériovom zapojení tvoria spotrebitelia súvislý reťazec, v ktorom sú spotrebitelia zapojené jeden po druhom. Pri reťazovom zapojení nie sú žiadne vetvy spojovacích vodičov. Pre jednoduchosť zvážte obvod dvoch spotrebičov zapojených do série. Elektrický náboj, ktorý prešiel jedným zo spotrebiteľov, prejde aj druhým, pretože vo vodiči, ktorý spája spotrebiteľov, nemôže dôjsť k zmiznutiu, vzhľadu a hromadeniu nábojov. q = q1 = q2. Vydelením výslednej rovnice časom prechodu prúdu obvodom dostaneme vzťah medzi prúdom pretekajúcim celým spojom a prúdmi pretekajúcimi jeho úsekmi.

Je zrejmé, že pohyb jediného kladného náboja pozdĺž celej zlúčeniny pozostáva z pohybu tohto náboja pozdĺž všetkých jeho častí. Tie. V = V1 + V2 (2).

Celkový potenciálny rozdiel medzi spotrebiteľmi zapojenými do série sa rovná súčtu potenciálnych rozdielov medzi spotrebiteľmi.

Obidve strany rovnice (2) vydelíme prúdom v obvode, dostaneme: U / I = V1 / I + V2 / I. Tie. odpor celého sériovo zapojeného úseku sa rovná súčtu odporov spotrebiteľov jeho komponentov.

B) Paralelné pripojenie spotrebiteľov.

Toto je najbežnejší spôsob, ako zahrnúť spotrebiteľov. Pomocou tohto pripojenia sú všetci spotrebitelia pripojení k dvom spoločným bodom pre všetkých spotrebiteľov.

Pri prechode paralelným zapojením je elektrický náboj prechádzajúci obvodom rozdelený na niekoľko častí, smerujúcich k jednotlivým spotrebiteľom. Podľa zákona zachovania náboja q = q1 + q2. Vydelením tejto rovnice časom prechodu náboja získame vzťah medzi celkovým prúdom pretekajúcim obvodom a prúdmi pretekajúcimi jednotlivými spotrebičmi.

V súlade s definíciou rozdielu potenciálov V = V1 = V2 (2).

Podľa Ohmovho zákona pre úsek obvodu nahradíme prúdy v rovnici (1) pomerom rozdielu potenciálov k odporu. Dostaneme: V / R = V / R1 + V / R2. Po redukcii: 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2,

tie. hodnota inverzná k odporu paralelného pripojenia sa rovná súčtu hodnôt inverzných k odporom jeho jednotlivých vetiev.

ROZDIEL POTENCIÁLOV POTENCIÁLNY ROZDIEL je elektrický (pre potenciálne elektrické pole je rovnaký ako elektrické napätie) medzi dvoma bodmi priestoru (obvodu); sa rovná práci elektrického poľa pri pohybe jednotkového kladného náboja z jedného bodu poľa do druhého. V SI sa meria vo voltoch. Potenciálny rozdiel elektrického poľa Zeme medzi dvoma úrovňami vzdialenými od seba výškou výšky človeka > 200 V. Tento potenciálny rozdiel však človek necíti a nešokuje ho, keďže je dobrý vodič a , ako každý vodič, deformuje elektrické pole tak, že všetky body na jeho povrchu majú rovnaký potenciál.

Moderná encyklopédia. 2000 .

Pozrite sa, čo je „POTENCIÁLNY ROZDÍL“ v iných slovníkoch:

Potenciálny rozdiel- elektrické (pre potenciálne elektrické pole rovnaké ako elektrické napätie) medzi dvoma bodmi v priestore (obvod); sa rovná práci elektrického poľa pri pohybe jednotkového kladného náboja z jedného bodu poľa do druhého. V… … Ilustrovaný encyklopedický slovník

potenciálny rozdiel- Elektrické napätie v bezvírovom elektrickom poli, vyznačujúce sa nezávislosťou od voľby integračnej cesty. [GOST R 52002 2003] Témy elektrotechniky, základné pojmy Synonymá rozdiel elektrického potenciálu ... Technická príručka prekladateľa

POTENCIÁLNY ROZDIEL, (elektrické napätie), rozdiel NAPÄTIA (ELEKTRICKÝ POTENCIÁL) medzi dvoma bodmi v obvode alebo v elektrickom poli. Zvyčajne sa uvádza vo VOLTS. Rovná sa práci na presune jedného elektrického náboja z ... ... Vedecko-technický encyklopedický slovník

Elektrické (elektrické napätie) medzi dvoma bodmi sa rovná práci elektrického poľa premiestnením jediného kladného náboja z jedného bodu poľa do druhého ... Veľký encyklopedický slovník

Medzi dvoma bodmi stacionárnej el. alebo gravitácie. pole sa meria prácou vykonanou silami poľa pri pohybe jednotky poz. náboja, respektíve jednotkovej hmotnosti z bodu s vysokým potenciálom do bodu s nižším ... ... Fyzická encyklopédia

potenciálny rozdiel- elektrinių potencialų skirtumas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. pride. priedas (ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. rozdiel elektrického potenciálu; potenciálny rozdiel vok. elektrische ... ... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

potenciálny rozdiel- potencialų skirtumas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. potenciálny rozdiel; rozdiel napätia vok. Potenciálny rozdiel, f; Potenciálunterschied, m rus. potenciálny rozdiel, f; potenciálny rozdiel, f pranc. différence des ... ... Automatikos terminų žodynas

Medzi dvoma bodmi elektrického poľa (elektrické napätie) sa rovná práci elektrického poľa na presun jediného kladného náboja z jedného bodu poľa do druhého. * * * POTENCIÁLNY ROZDIEL POTENCIÁLNY ROZDÍL elektrický ... ... encyklopedický slovník

potenciálny rozdiel- 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: angl. potenciálny rozdiel rus. potenciálny rozdiel ... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

potenciálny rozdiel- potencialų skirtumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. potenciálny rozdiel vok. Potenciálny rozdiel, f; Potenciálunterschied, m rus. potenciálny rozdiel, f pranc. différence de potentiel, f ... Fizikos terminų žodynas

knihy

• Šaman vo veľkom meste, Philip Bogachev, „Raz, pred niekoľkými desiatkami mesiacov, po dokončení práce na tejto knihe za mnou prišla žena. Vybrala si ma ako konzultanta, pretože som jej bol predstavený ako... Kategória: Osobný rast Vydavateľ:

Odvodenie vzorca pre potenciál elektrického poľa bodového náboja v závislosti od vzdialenosti je pomerne komplikované a nebudeme sa ním zaoberať. Intenzita poľa bodového náboja klesá so vzdialenosťou a na nájdenie potenciálu je potrebné vypočítať prácu premennej Coulombovej sily.

Výraz pre potenciál poľa bodového náboja má tvar:

Je zrejmé, že potenciál bodov poľa kladného náboja je tiež kladný a záporný je záporný.

Vzorec (8.25) zodpovedá určitej voľbe úrovne nulového potenciálu. Je zvykom považovať potenciál bodov poľa nekonečne vzdialených od náboja za rovný nule: a Takáto voľba nulovej úrovne je vhodná, ale nie nevyhnutná. K potenciálu (8.25) by bolo možné pridať ľubovoľnú konštantnú hodnotu. Z toho sa potenciálny rozdiel medzi akýmikoľvek bodmi poľa nemení, konkrétne má praktickú hodnotu.

Ak sa potenciál nekonečne vzdialených bodov berie ako nula, potenciál poľa bodového náboja bude mať jednoduchý fyzikálny význam. Dosadením hodnoty vo vzorci (8.24) dostaneme

V dôsledku toho sa potenciál elektrostatického poľa vo vzdialenosti od bodového náboja numericky rovná práci poľa pri presune jednotkového kladného náboja z daného bodu v priestore do nekonečne vzdialeného bodu.

Vzorec (8.25) platí aj pre potenciál poľa rovnomerne nabitej gule vo vzdialenosti väčšej alebo rovnej jej polomeru, pretože pole rovnomerne nabitej gule mimo nej a na jej povrchu sa zhoduje s poľom bodového náboja. umiestnené v strede gule.

Skúmali sme potenciál poľa bodového náboja. Náboj akéhokoľvek tela sa dá mentálne rozdeliť na také malé prvky, že každý z nich bude bodový náboj. Potom je potenciál poľa v ľubovoľnom bode definovaný ako algebraický súčet potenciálov vytvorených jednotlivými bodovými nábojmi

Tento vzťah je dôsledkom princípu superpozície polí

Potenciálna energia interakcie dvoch bodových nábojov. Poznaním výrazu pre potenciál poľa bodového náboja je možné vypočítať potenciálnu energiu interakcie dvoch bodových nábojov. Môže to byť najmä energia interakcie elektrónu s atómovým jadrom.

Potenciálna energia náboja v elektrickom poli bodového náboja sa rovná súčinu náboja potenciálom nábojového poľa

Pomocou vzorca (8 25) získame výraz pre energiu:

Ak majú náboje rovnaké znaky, potom je potenciálna energia ich interakcie pozitívna. Je tým väčšia, čím menšia je vzdialenosť medzi náložami, pretože práca, ktorú Coulombove sily dokážu vykonať, keď sa nálože odpudzujú od seba, bude väčšia. Ak majú náboje opačné znamienka, potom je energia záporná a jej maximálna hodnota rovná nule sa dosiahne pri Čím viac, tým viac práce vykonajú príťažlivé sily, keď sa náboje priblížia.

Z mechaniky je známe, že práca konzervatívnych síl je spojená so zmenou potenciálnej energie. Systém "náboj - elektrostatické pole" má potenciálnu energiu (energiu elektrostatickej interakcie). Ak teda neberieme do úvahy interakciu náboja s gravitačným poľom a prostredím, potom práca vykonaná pri pohybe náboja v elektrostatickom poli sa rovná zmene potenciálnej energie náboja, ktorá sa odoberie opačné znamienko:

Ak W p2 = 0, potom sa v každom bode elektrostatického poľa potenciálna energia náboja q 0 rovná práci, ktorá by bola vykonaná, keby sa náboj q 0 presunul z tohto bodu do bodu s nulovou energiou.

Nech je elektrostatické pole vytvorené v určitej oblasti priestoru kladným nábojom q (obr. 1).

Do bodu M tohto poľa umiestnime rôzne testované kladné náboje q 0. Ich potenciálna energia je rôzna, ale pomer pre daný bod poľa a slúži ako charakteristika poľa, tzv potenciál poľa v tomto bode:

Jednotkou SI potenciálu je volt (V) alebo joule na coulomb (J / C).

Potenciál elektrostatického poľa v danom bode sa nazýva skalárna fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje energetický stav poľa v danom bode v priestore a číselne sa rovná pomeru potenciálnej energie testovaného kladného náboja umiestneného v tomto bode k hodnote náboja.

Potenciál je energetická charakteristika poľa, na rozdiel od intenzity poľa, čo je silová charakteristika poľa.

Treba poznamenať, že potenciálna energia náboja v danom bode poľa, a teda aj potenciál, závisí od výberu nulového bodu. Nulový tento bod sa nazýva preto, že potenciálna energia (respektíve potenciál) náboja umiestneného v tomto bode poľa sa považuje za rovnú nule.

Nulová úroveň potenciálnej energie je zvolená ľubovoľne, teda potenciál je možné určiť len do určitej konštanty, ktorej hodnota závisí od toho, kde v priestore je zvolená jeho nulová hodnota.

V technike je zvykom považovať za nulový bod akýkoľvek uzemnený bod, t.j. spojený vodičom so zemou. Vo fyzike sa akýkoľvek bod nekonečne vzdialený od nábojov, ktoré vytvárajú pole, považuje za referenčný bod pre potenciálnu energiu (a potenciál). Ak je zvolený nulový bod, potom sa potenciálna energia (v tomto bode a potenciál) náboja q 0 stáva určitou hodnotou.

Vo vzdialenosti r od bodového náboja q, ktorý vytvára pole, je potenciál určený vzorcom

S vyššie uvedeným výberom nulového bodu je potenciál v ktoromkoľvek bode poľa vytvoreného kladným nábojom q kladný a pole vytvorené záporným nábojom záporné:

Pomocou tohto vzorca môžete vypočítať potenciál poľa tvoreného rovnomerne nabitou vodivou guľou s polomerom R v bodoch umiestnených na povrchu gule a mimo nej. Potenciál vo vnútri gule je rovnaký ako na povrchu, t.j.

Ak je elektrostatické pole vytvorené systémom nábojov, potom existuje princíp superpozície: potenciál v akomkoľvek bode takéhoto poľa sa rovná algebraickému súčtu potenciálov vytvorených v tomto bode každým nábojom samostatne:

Keď poznáme potenciál poľa v danom bode, je možné vypočítať potenciálnu energiu náboja q0 umiestneného v tomto bode: W p1 = q 0. Ak predpokladáme, že W p2 = 0, potom z rovnice (1) budeme mať

Potenciálna energia náboja q 0 v danom bode poľa sa bude rovnať práci síl elektrostatického poľa na posunutie náboja q0 z daného bodu k nule. Z posledného vzorca, ktorý máme