Potenciálny rozdiel
Je známe, že jedno telo sa môže ohrievať viac a ďalšie menej. Stupeň ohrevu tela sa nazýva jeho teplota. Podobne, jedno telo môže byť elektrifikované viac ako iné. Stupeň elektrifikácie tela charakterizuje množstvo nazývané elektrický potenciál alebo len potenciál tela.
Čo to znamená elektrifikovať telo? Znamená to informovať ho elektrický náboj, to znamená, pridáme k nemu určitý počet elektrónov, ak nabitím telo negatívne alebo odoberieme z neho, ak budeme telesne nabíjať pozitívne. V oboch prípadoch bude mať telo určitý stupeň elektrifikácie, t.j. jeden alebo ďalší potenciál a telo, ktoré je kladne nabité, bude mať pozitívny potenciál a telo, ktoré je negatívne nabité, bude mať negatívny potenciál.
Rozdiel v úrovni elektrických nábojov dve tzv elektrický potenciálový rozdiel alebo len potenciálny rozdiel.
Malo by sa pamätať na to, že ak sú dve rovnaké orgány obvinené z podobných poplatkov, ale jedna je väčšia ako druhá, potom bude medzi nimi aj potenciálny rozdiel.
Okrem toho existuje potenciálny rozdiel medzi dvoma takými telesami, z ktorých jeden je nabitý a druhý nemá žiadny poplatok. Napríklad, ak má telo izolované od zeme určitý potenciál, potenciálny rozdiel medzi zemou a zemou (potenciál ktorého je považovaný za rovný nule) je číselne rovný potenciálu tohto tela.
Takže ak sú dve orgány nabité takým spôsobom, že ich potenciál nie je rovnaký, je medzi nimi nevyhnutne potenciálny rozdiel.
Každý vie fenoménu elektrifikácie prečesávanie vlasov proti vlasom nie je nič iné ako vytvorenie potenciálneho rozdielu medzi hrebeňom a vlasmi človeka.
V skutočnosti, keď trenie kefa na vlasy, niektoré elektróny prechádzajú na hrebeň, nabíjajú ju negatívne, zatiaľ čo vlasy, ktoré stratili niektoré elektróny, sa nabíjajú v rovnakej miere ako hrebeň, ale pozitívne. Takto vytvorený potenciálny rozdiel sa môže znížiť na nulu dotykom hrebeňa na vlasy. Tento reverzný prechod elektrónov je ľahko detegovaný uchom, ak sa elektrifikovaný hrebeň privedie bližšie k uchu. Charakteristická trhlina signalizuje výskyt výboja.
Keď sme hovorili vyššie o potenciálnom rozdiele, mali sme na mysli dve obvinené telá potenciálny rozdiel sa dá dosiahnuť medzi rôznymi časťami (bodmi) toho istého tela.
Takže napríklad zvážte, čo sa stane v prípade, ak pod pôsobením nejakej vonkajšej sily dokážeme presunúť voľné elektróny do drôtu na jeden koniec. Je zrejmé, že na druhom konci drôtu bude nedostatok elektrónov a potom sa medzi koncami drôtu vyskytne potenciálny rozdiel.
Akonáhle zastavíme pôsobenie vonkajšej sily, hneď ako elektróny okamžite v dôsledku pritiahnutia protiľahlých nábojov spadnú ku koncu drôtu, ktorý je kladne nabitý, t. J. Na miesto, kde chýbajú, a elektrická rovnováha príde znova.
Elektromotorická sila a napätie
D na udržanie elektrického prúdu vo vodiči je potrebný nejaký druh externého zdroja energie, ktorý by vždy podporoval potenciálny rozdiel na koncoch tohto vodiča.
Tieto zdroje energie sú takzvané zdroje elektrického prúdumať určitý elektromotorická sila, čo vytvára dlhý čas a udržuje potenciálny rozdiel na koncoch vodiča.
Elektromotorická sila (skrátená ako EMF) je označená písmenom E, Jednotkou merania EMF je volt. V našej krajine je volt skrátený písmenom "B" av medzinárodnom označení - písmeno "V".
Pre získanie kontinuálneho prietoku je teda potrebná elektromotorická sila, t.j. je potrebný zdroj elektrického prúdu.
Prvým takýmto zdrojom prúdu bol takzvaný "voltatický pól", ktorý pozostával zo série medených a zinkových kruhov, položených s kožou namočenou v okyslenej vode. Jednou z metód získavania elektromotorickej sily je teda chemická interakcia určitých látok, v dôsledku čoho sa chemická energia premieňa na elektrickú energiu. Týmto spôsobom sa nazývajú prúdové zdroje, v ktorých sa vytvára elektromotorická sila chemických zdrojov prúdu.
V súčasnej dobe sú zdroje chemického prúdu - galvanických článkov a batérie - sa široko používajú v elektrotechnike a energetike.
Ďalším hlavným zdrojom prúdu, ktorý sa bežne používa vo všetkých oblastiach elektrotechniky a elektrickej energie, sú generátory.
Generátory sú inštalované na elektrických staniciach a slúžia ako jediný zdroj prúdu na dodávku elektrickej energie priemyselným podnikom, elektrické osvetlenie miest, elektrických železníc, električiek, podchodov, trolejbusov atď.
Rovnako ako chemické zdroje elektrického prúdu (články a batérie) a generátory, pôsobenie elektromotorickej sily je úplne rovnaké. Spočíva v tom, že emf vytvára potenciálny rozdiel na termináloch súčasného zdroja a udržuje ho dlhú dobu.
Tieto svorky sa nazývajú prúdové póly zdroja. Jeden pól zdroja prúdu vždy trpí nedostatkom elektrónov, a preto má kladný náboj, druhý pól prežíva nadbytok elektrónov, a preto má záporný náboj.
Podľa toho sa jeden pól zdroju prúdu nazýva kladný (+), druhý - záporný (-).
Zdroje prúdu sa používajú na napájanie rôznych zariadení s elektrickým prúdom. Prúdové spotrebiče pomocou vodičov sú pripojené k pólom zdroja prúdu a tvoria uzavretý elektrický obvod. Potenciálny rozdiel, ktorý vzniká medzi pólmi zdroja prúdu a uzavretým elektrickým obvodom, sa nazýva napätie a je označený písmenom U.
Jednotka merania napätia, ako aj EMF, je volt.
Ak napríklad napíšete, že napätie zdroja prúdu je 12 voltov, napíšte: U - 12 V.
Na meranie alebo napätie sa používa zariadenie nazývané voltmetr.
Na meranie EMF alebo napätia prúdového zdroja je potrebné prepojiť voltmetr priamo na jeho póly. V tomto prípade, ak je otvorený, voltmetr zobrazí emf aktuálneho zdroja. Ak zatvoríte obvod, voltmetr nezobrazí emf a napätie na svorkách zdroja prúdu.
EMF vyvinutý zdrojom prúdu je vždy väčší ako napätie na jeho svorkách.
Elektrostatické pole má energiu. Ak je elektrický náboj v elektrostatickom poli, pole pôsobiace naň s určitou silou ju presunie, pracuje. Akákoľvek práca je spojená so zmenou nejakej energie. Práca elektrostatického poľa na pohybe náboja je zvyčajne vyjadrená ako množstvo nazývané potenciálny rozdiel.
kde q je suma poplatku, ktorý má byť presunutý,
j 1 a j 2 sú potenciály východiskových a koncových bodov dráhy.
Pre stručnosť budeme ďalej označovať. V je potenciálny rozdiel.
V = A / q. ROZDIEL POTENCIÁLOV MEDZI ELEKTROSTATICKÝMI POLOŽKAMI JE PRÁCA, KTORÁ ELEKTRICKÉ SILY PROSTRIEDKAMI PROSTRIEDKOM MEDZI VYKLÁDKOM V JEDNOM PRÍSLUŠENÍ .
[V] = V. 1 volt je potenciálny rozdiel medzi bodmi, pohybujúc sa medzi tým náboj v 1 prívesku, elektrostatické sily robia prácu v 1 joule.
Potenciálny rozdiel medzi telesami sa meria elektromerom, ktorého jedno teleso je spojené s vodičmi na tele elektromeru a druhé so šípkou. V elektrických obvodoch sa rozdiel potenciálov medzi bodmi obvodu meria pomocou voltmetra.
Vzdialenosť od nabíjania znižuje elektrostatické pole. V dôsledku toho je energetická charakteristika poľa - potenciál má tendenciu k nule. Vo fyzike je potenciál nekonečne vzdialeného bodu považovaný za nulový. V elektrotechnike sa domnievajú, že povrch Zeme má nulový potenciál.
Ak sa náboj pohybuje od tohto bodu do nekonečna, potom
A = q (j-0) = qj =\u003e j = A / q, t.j. POTENCIÁL BODU JE PRÁCA, KTORÁ MUSÍ BYŤ VYKONANÁ ELEKTRICKÝMI SILY PRESUNOVANÍM POPLATKU V JEDNOM PRÍSLUŠENÍ Z TÉHO BODU DO INFINITY .
Predpokladajme, že v jednotnom elektrostatickom poli s intenzitou E sa pozitívny náboj q pohybuje pozdĺž smeru vektora intenzity o vzdialenosť d. Pole práce na pohybe náplne možno nájsť prostredníctvom intenzity poľa a potenciálneho rozdielu. Je zrejmé, že pri akejkoľvek metóde výpočtu práce sa získa rovnaká hodnota.
A = Fd = Eqd = qV. =\u003e
Tento vzorec spája energetické a energetické charakteristiky poľa. Okrem toho nám dáva jednotku napätia.
[E] = V / m. 1 V / m je intenzita takéhoto jednotného elektrostatického poľa, ktorého potenciál sa mení o 1 V pri pohybe pozdĺž smeru vektora intenzity o 1 m.
PRÁVO SPOLOČNOSTI OMA NA.
Zvýšenie rozdielu potenciálov na koncoch vodiča spôsobuje zvýšenie prúdu v ňom. Ohm experimentálne dokázal, že prúd v jednom vodiči je priamo úmerný potenciálovému rozdielu medzi nimi.
Pri zapnutí rôznych spotrebičov v tom istom elektrickom obvode je ich súčasná sila odlišná. To znamená, že rôzni spotrebitelia rôznym spôsobom zabraňujú prechodu elektrického prúdu. FYZICKÁ VEĽKOSŤ, CHARAKTERISTICKÁ SCHOPNOSŤ VODIČA, KTORÝ JE POVOLENÝ ELEKTRICKÝM PRÚDOM NA PREPRAVU, JE ELEKTRICKÝ PRIEMER, OZNAČENÁ ELEKTRICKÁ ODOLNOSŤ , Odolnosť daného vodiča je konštantná hodnota pri konštantnej teplote. S rastúcou teplotou sa zvyšuje odolnosť kovov, kvapaliny sa znižujú. [R] = ohm. 1 Ohm je odpor takého vodiča, ktorým prúd 1 A prúdi s potenciálnym rozdielom na jeho koncoch 1B. Najbežnejšie používané kovové vodiče. Nosiči v nich sú voľné elektróny. Pri pohybe pozdĺž vodiča interagujú s pozitívnymi iónmi krištáľovej mriežky, čím im dodávajú určitú energiu a strácajú rýchlosť. Ak chcete získať požadovaný odpor pomocou úložiska odolnosti. Resistance shop je sada drôtových špirál so známymi odpormi, ktoré môžu byť zahrnuté v okruhu v požadovanej kombinácii.
Ohm experimentálne zistil, že SÚČASNÁ SIEŤ V JEDNOTLIVÝCH ČIASTKOVÝCH ČASTIACH JE PRIAMO PROPORUČNÁ O ROZSAHU POTENCIÁLOV NA KONIEC TEJTO STRÁNKY A SPÄŤ PROPORCIONÁLNE NA ODOLNOSŤ TOHTO STRÁNKY.
Homogénna časť obvodu sa nazýva sekcia, kde nie sú žiadne zdroje prúdu. Tento Ohmov zákon o homogénnej časti obvodu - základ všetkých výpočtov elektrotechniky.
Vrátane vodičov rôznych dĺžok, rôznych prierezov, vyrobených z rôznych materiálov, bolo zistené: ODOLNOSŤ VODIČA JE PRIAMO PROFESIONÁLNE NA DĹŽKU VODIČA A PROSPEČNE ZVYŠUJE OBLASŤ JEHO PRECHODNÉHO SEKCIA. ODOLNOSŤ KUBY S FINEM V 1 METRE ZO STRANY VŠETKÝCH LÁTOK, AK SÚČASŤ PREDSTAVUJE PREDLOŽENÝ JEHO KONŠTRUKČNÝ PREDNÝ PREDAJ, JE VYHRADENÁ S KONKRÉTNOU ODOLNOSŤOU TOHTO LÁTKY , [r] = Ohm m. Používa sa nesystémová jednotka odporu - odpor vodiča s prierezovou plochou 1 mm 2 a dĺžkou 1 m [r] = Ohm mm 2 / m.
Odolnosť látky je tabuľková hodnota. Odpor vodiča je úmerný jeho odporu.
Účinok posúvačov a krokových odporov je založený na závislosti odporu vodiča na jeho dĺžke. Posuvný reostat je keramický valec, na ktorom je navíjaný nikel-nikel. Reostat je pripojený k obvodu pomocou posúvača, ktorý obsahuje väčšiu alebo menšiu dĺžku vinutia v obvode. Drôt je pokrytý vrstvou váhy, izolujúc navzájom zvitky.
A) KONZISTENTNÉ A PARALELNÉ SPOJENIE SPOTREBITEĽOV.
Často je niekoľko prúdových spotrebičov zahrnutých do elektrického obvodu. Je to spôsobené tým, že nie je rozumné mať každého spotrebiteľa svoj vlastný súčasný zdroj. Existujú dva spôsoby, ako zapnúť výmenníky tepla: sériové a paralelné a ich kombinácie vo forme zmiešanej zmesi.
a) Konzistentné prepojenie spotrebiteľov.
Pri sériovom pripojení tvoria šľahače neporušený reťazec, v ktorom sú spotrebiče pripojené jeden po druhom. Pri sériovom pripojení nie sú žiadne vetvy pripojovacích drôtov. Zvážte pre jednoduchosť reťazec dvoch sériovo prepojených spotrebiteľov. Elektrický náboj, ktorý prešiel jedným z spotrebiteľov, prechádza druhým, odvtedy v prepájacom vodiči nemôže dôjsť k zmiznutiu, výskytu a akumulácii nábojov. q = q1 = q2. Rozdeľovaním výslednej rovnice v čase prúdu prúdu cez obvod získavame spojenie medzi prúdom prúdiacim cez celé spojenie a prúdmi pretekajúcimi jeho úsekmi.
Samozrejme, práca na presune jedného pozitívneho náboja v celej zlúčenine sa skladá z práce na presun tejto náplne vo všetkých jej častiach. tj V = V1 + V2 (2).
Celkový potenciálny rozdiel medzi spotrebiteľmi pripojenými k sériám sa rovná súčtu potenciálnych rozdielov medzi spotrebiteľmi.
Rozdeľujeme obidve strany rovnice (2) o prúd v obvode, dostaneme: U / I = V 1 / I + V 2 / I. tj odpor celého sekcie pripojenej k sériám sa rovná súčtu odporov komponentov jeho súčastí
B) Paralelné pripojenie spotrebiteľov.
Toto je najbežnejší spôsob, ako zahrnúť spotrebiteľov. Týmto pripojením sa všetci spotrebitelia zapínajú na dva body, ktoré sú spoločné pre všetkých spotrebiteľov.
Pri prechode paralelného spojenia je elektrický náboj, ktorý prechádza pozdĺž okruhu, rozdelený na niekoľko častí, smerujúcich k jednotlivým spotrebiteľom. Podľa zákona o zachovaní náboja, q = q 1 + q 2. Rozdelenie tejto rovnice do doby, kedy sa odovzdá poplatok, získa spojenie medzi celkovým prúdom pretekajúcim cez obvod a prúdmi, ktoré prechádzajú jednotlivým spotrebiteľom.
V súlade s definíciou potenciálneho rozdielu V = V 1 = V 2 (2).
Podľa Ohmovho zákona pre časť okruhu nahradíme sily prúdov v rovnici (1) pomerom potenciálneho rozdielu k odporu. Získame: V / R = V / R 1 + V / R 2. Po redukcii: 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2,
tj inverzia odporu paralelného spojenia sa rovná súčtu inverzných odporov jeho jednotlivých odbočiek.
Pre štúdium elektrostatického poľa z energetického hľadiska sa do neho zavádza pozitívne nabité bodové telo - skúšobný náboj, ako v prípade zvažovania intenzity. Predpokladajme, že rovnomerné elektrické pole, pohybujúce sa od bodu 1 do bodu 2, teleso, ktoré do neho vstupuje náboj q a na ceste l, robí prácu A = qEl (Obrázok 62, a). Ak bude zavedená výška poplatku 2q, 3q, ..., nq, potom toto pole urobí zodpovedajúcu úlohu: 2A, 3A, ..., nA, Tieto diela sú rozdielne, preto nemôžu slúžiť ako vlastnosť elektrického poľa. Ak vezmeme pomery veľkostí týchto prác k veľkosti náboja tela, potom sa ukáže, že tieto pomery pre dva body (1 a 2) sú konštantné:
Ak budeme študovať podobným spôsobom elektrické pole medzi ktoroukoľvek jeho dvoma bodmi, potom dospejeme k záveru, že pre akékoľvek dva body v poli je pomer práce k náboju tela pohybujúceho sa poľom medzi bodmi konštantný, ale je odlišný v závislosti od vzdialenosti medzi bodmi. Hodnota meraná týmto pomerom sa nazýva potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi elektrického poľa (označený φ 2 - φ 1) alebo napätie U medzi bodmi poľa. Skalárne množstvo, čo je energia charakteristická pre elektrické pole a meraná prácou vykonanou pri pohybe bodového tela s nábojom rovným +1, z jedného bodu poľa na druhé, sa nazýva potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi poľa alebo napätie medzi týmito bodmi. Z definície potenciálneho rozdielu 
napätie U = φ 2 - φ 1 = Δφ.
Na každom nabitom tele je elektrické pole. S rastúcou vzdialenosťou od tela k akémukoľvek bodu poľa, sila, s ktorou pôsobí na vloženú náboj, klesá (Coulombov zákon) a v určitom bode v priestore sa stáva takmer nulovou. Nezaznamená sa miesto, kde nie je detekované pôsobenie elektrického poľa daného nabitého telesa nekonečne vzdialené od neho.
Ak je elektroskopická guľa umiestnená na rôznych miestach elektrického poľa nabalenej gule elektroforérového stroja, potom sa elektroskop nabíja. Keď je elektroskopická guľa uzemnená, elektrické pole stroja vôbec neovplyvňuje elektroskop. Potenciálny rozdiel medzi ľubovoľným bodom elektrického poľa a bodom umiestneným na povrchu Zeme sa nazýva potenciál tohto polného poľa vzhľadom na Zem. Meria sa práca, na výpočet ktorých je potrebné poznať začiatočné a koncové body dráhy. Bod na povrchu Zeme sa považuje za jeden z týchto bodov a práca na posunutie náboja a následne potenciál iného bodu sa vypočíta vzhľadom na to.
Ak je elektrické pole tvorené kladne nabitým telesom (obrázok 62, b), potom sám posúva pozitívne nabité teleso C, ktoré sa do neho dostalo na povrch Zeme.Potenciály bodov takéhoto poľa sú považované za pozitívne. Keď je elektrické pole vytvorené záporne nabitým telom (obrázok 62, c), je potrebná cudzia sila F na pohyb pozitívne nabitého telesa C na povrch Zeme. Potenciálne body takéhoto poľa sa považujú za negatívne.
Ak sú potenciály bodov poľa φ 1 a φ 2 známe, potom na základe vzorca potenciálneho rozdielu môžete vypočítať prácu presunutie nabitého telesa z jedného bodu poľa do iného: A = q (φ2-φ1), alebo A = qU. Preto potenciálny rozdiel je energetická charakteristika elektrického poľa. Pomocou týchto vzorcov sa vypočíta práca prenosu náboja v jednotných a nerovnomerných elektrických poliach.
Nastavte jednotku merania napätia (potenciálny rozdiel) v systéme SI. Za týmto účelom nahradíme hodnotu vo vzorci napätia A = 1 j a q = 1 až:
Na jednotku napätia - volt - sa odoberá potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi elektrického poľa, keď sa pohybuje medzi bodovým telesom s nábojom 1 na pole pracuje v 1 joule.
S cieľom poskytnúť hlbšiu definíciu fyzickej veličiny, ktorá je už známa z ôsmej triedy, spomeňme si definíciu potenciálu bodového poľa a ako vypočítať prácu elektrického poľa.
Potenciál, ako si pamätáme, je pomer potenciálnej energie poplatku umiestneného v určitom bode poľa na veľkosť tohto náboja, alebo je to práca, ktorú bude pole robiť, ak v danom momente dáte jediný pozitívny náboj.
Tu je potenciálna energia náboja; - výška poplatku. Ako si pamätáme z mechaniky pre výpočet terénnej práce vykonanej na nabitie :.
Teraz píšeme potenciálnu energiu pomocou definície potenciálu :. A vykonajte niektoré algebraické transformácie:
Získame tak.
Pre jednoduchosť uvádzame špeciálnu hodnotu označujúcu rozdiel v zátvorkách: 
.
Definícia: napätie (potenciálny rozdiel) - pomer práce vykonanej poľom počas prevodu poplatku od počiatočného bodu po konečný až po veľkosť tohto náboja.
Merná jednotka - V - volt:
.
Osobitná pozornosť by sa mala venovať skutočnosti, že na rozdiel od štandardnej koncepcie fyziky rozdielu (algebraický rozdiel určitej hodnoty v poslednom momente a rovnakej hodnote v počiatočnom momente), aby sme zistili potenciálny rozdiel (napätie), je potrebné prevziať konečný z počiatočného potenciálu.
Ak chcete získať vzorec pre toto spojenie, my, ako v poslednej lekcii, pre jednoduchosť použite prípad jednotného poľa vytvoreného dvomi opačne nabitými doskami (pozri obrázok 1).
Obr.1. Príklad jednotného poľa
V tomto prípade silové vektory všetkých bodov poľa medzi doskami majú jeden smer a jeden modul. Teraz, ak je pozitívny náboj umiestnený blízko kladnej dosky, potom pod pôsobením Coulombovej sily sa prirodzene posúva smerom k zápornej doske. Polícia tak bude pracovať na tomto poplatku. Napíšeme definíciu mechanickej práce :. Tu je napájací modul; - posuvný modul; - uhol medzi silou a prenášačmi vektormi.
V našom prípade sú vektory sily a posunu vedené spoločne (kladný náboj je odpudzovaný od pozitívneho a priťahovaný k negatívnej), takže uhol je nula a kosín je jednota :.
Napíšeme silu intenzitou a posunovací modul je označený ako d - vzdialenosť medzi dvoma bodmi - začiatok a koniec pohybu :.
Súčasne. Rovná sa na pravú stranu rovnosti, dostaneme požadované spojenie:
Z toho vyplýva, že napätie môže byť tiež merané v.
Odďaľujeme sa od nášho homogénneho poľného modelu a venujeme si zvláštnu pozornosť nerovnomernému poľu, ktorý vzniká nabitou kovovou guľou. Z dostupných experimentov vyplýva skutočnosť, že potenciál akéhokoľvek bodu vo vnútri alebo na povrchu lopty (dutý alebo pevný) nemení jeho hodnotu, a to:
.
Tu je elektrostatický koeficient; - plné nabitie lopty; - polomer lopty.
Rovnaký vzorec platí aj pre výpočet potenciálu oblasti bodového náboja vo vzdialenosti od tohto náboja.
Interakčná energia oboch nábojov
Ako určiť interakčnú energiu dvoch nabitých telies umiestnených v určitej vzdialenosti od seba (pozri obrázok 2).
Obr. 2. Interakcia dvoch telies umiestnených na diaľku r
Aby ste to urobili, predstavte si celú situáciu: ako keby telo 2 bolo vo vonkajšom poli tela 1. V súlade s tým teraz môže byť energia interakcie nazývaná potenciálnou energiou náboja 2 vo vonkajšom poli, čo je vzorec, o ktorom vieme :.
Teraz, keď poznáme charakter vonkajšieho poľa (bodové pole), poznáme vzorec na výpočet potenciálu v bode v určitej vzdialenosti od zdroja poľa:
.
Nahraďte druhý výraz v prvom a získajte konečný výsledok:
.
Ak sme si na začiatku predstavili, že tento poplatok 1 je vo vonkajšom poli poplatku 2, potom by sa výsledok samozrejme nezmenil.
V oblasti elektrostatiky je zaujímavé vybrať všetky body priestoru, ktoré majú rovnaký potenciál. Takéto body tvoria určité plochy, ktoré sa nazývajú ekvipotenciálny.
Definícia: ekvipotenciálne povrchy sú povrchy, pričom každý bod má rovnaký potenciál. Ak nakreslíme takéto povrchy a nakreslíme silové čiary toho istého elektrického poľa, uvidíme, že ekvipotenciálne plochy sú vždy kolmé na sily sil a navyše silové sily sú vždy smerované k poklesu potenciálu (pozri obr. 3).
Obr. 3. Príklady ekvipotenciálnych povrchov
Ďalšou dôležitou skutočnosťou o ekvipotenciálnych povrchoch: na základe definície je potenciálny rozdiel medzi akýmikoľvek bodmi na takejto ploche nula (potenciály sú rovnaké), čo znamená, že práca v teréne na presun náboja z jedného bodu rovnocenného povrchu do iného je tiež nulová.
V ďalšej lekcii budeme bližšie zvážiť oblasť dvoch nabitých dosiek, a to kondenzátora zariadenia a jeho vlastností.
1) Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fyzika (základná úroveň) M .: Mnemosyne. 2012
2) Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Trieda fyziky 10. M .: Ileksa. 2005
3) Kasyanov V.A. Trieda fyziky 10. M .: Drofa. 2010
1) Webová stránka spoločnosti Physicon ()
domácu úlohu
1) str. 95: 732 - 736. Fyzika. Problémová kniha 10-11 tried. Rymkevich A.P. M .: Drofa 2013 ()
2) V bode s potenciálom 300 V má nabité teleso potenciálnu energiu -0,6 μJ. Čo je nabitý telom?
3) Aký druh kinetickej energie získal elektrón tým, že absolvoval urýchľujúci potenciálny rozdiel 2 kV?
4) Na akej trajektórii by sa poplatok mal pohybovať v elektrickom poli tak, aby jeho práca bola minimálna?
5) * Nakreslite ekvipotenciálne plochy poľa vytvorené dvomi protiľahlými nábojmi.
Snáď jeden z najčastejšie používaných výrazov v elektrotechnikoch je koncept elektrického napätia. Tiež sa nazýva potenciálny rozdiel a nie úplne správna fráza, ako napätie, no, význam názvov je v podstate bežný. A čo naozaj znamená tento koncept? Možno najskôr budem dať znenie knihy: napätie - je pomer práce elektrického poľa poplatkov pri prenose skúšobného poplatku z bodu 1 do bodu 2, No, jednoducho povedané, to je vysvetlené nasledovne.
Dovoľte mi, aby som vám pripomenul, že existujú dva druhy obvinení, sú pozitívne so znamienkom "+" a negatívne so znamienkom "-". Väčšina z nás v detstve hrávala s magnetmi, ktoré boli čestne vyťažené z iného zlomeného písacieho stroja s elektromotorom, kde stáli. Takže keď sme sa snažili tieto magnety priblížiť jeden k druhému, v jednom prípade boli priťahované a ak jeden z nich bol obrátený opačným smerom, odpudzovali.
Stalo sa to preto, že každý magnet má dva póly, to je juh a sever. V prípade, že sú póly rovnaké, potom budú magnety odpudzovať, a ak nie, priťahujú. Rovnaká vec sa deje s elektrickými nábojmi a intenzita interakcie závisí od počtu a rozdielov týchto nabitých častíc. Jednoducho povedané, tým viac "plus" na jednom objekte a "mínus" na strane druhej, tým viac sa navzájom priťahujú. Alebo naopak, odpudzujte sa rovnakým nábojom (+ a + alebo - a -).
Teraz si predstavte, že máme dve malé železné gule. Ak sa na ne psychicky pozeráte, môžete vidieť obrovské množstvo malých častíc, ktoré sa nachádzajú neďaleko od seba a nie sú schopné voľného pohybu, to sú jadrá našej látky. Menšie častice sa okolo týchto častíc otáčajú pri neuveriteľne vysokých rýchlostiach elektróny, Môžu sa odtrhnúť od niektorých jadier a pripojiť sa k ostatným, a tým cestovať cez železnú guľu. V prípade, že počet elektrónov zodpovedá počtu protónov v jadre, gule sú elektricky neutrálne.
Ak sa však nejako dostanete určitého množstva, takáto guľa bude mať tendenciu prilákať k sebe samotnej, chýbajúcemu množstvu elektrónov, čím vytvorí okolo seba pozitívne pole so znamienkom "+". Čím viac chýbajú elektróny, tým silnejšie to bude. pozitívne pole, V ďalšej lopte bude robiť obrat a pridávať ďalšie elektróny. V dôsledku toho dostaneme prebytok, a preto rovnako elektrické pole, ale znakom "-".
V dôsledku toho získavame dva potenciály, z ktorých jeden sa snaží získať elektróny a druhý sa ich zbaví. V gule s prebytkom sa nachádzajú kŕče a tieto častice, okolo ktorých je pole, sú tlačené a tlačia sa navzájom von z lopty. A tam, kde sa vyskytuje ich nedostatok, vzniká niečo ako vákuum, ktoré sa pokúša dotiahnuť do seba tieto elektróny, Je to jasný príklad potenciálneho rozdielu a nič viac ako napätie medzi nimi. Ale len tieto železné guľky sa navzájom spájajú, pretože tam bude výmena a napätie zmizne, pretože vzniká neutralita.
Zhruba povedané, táto sila aspiracie nabitých častíc, ktorá sa pohybuje z viac nabitých častí na menej nabité medzi dvoma bodmi, bude potenciálnym rozdielom. Predstavme si, že drôty, ktoré sú pripojené k batérii, sú z normálnej baterky. Chemická reakcia sa vyskytuje v samotnej batérii, v dôsledku čoho dochádza k prebytku elektrónov ("-"), ktoré sa v batérii tlačia na záporný terminál. Tieto elektróny sa usilujú, vrátia sa na svoje miesto, odkiaľ boli predtým vytlačené.
Nedosahujú sa do batérie, takže zostáva čakať na chvíľu, keď vytvoria mostík vo forme elektrického vodiča a pozdĺž ktorého rýchlo prejdú na pozitívny terminál batérie, kde sú priťahované. A keď nie je most, bude túžba ísť takto elektrické napätie alebo potenciálny rozdiel (Napätie).
Dám podobný príklad z iného pohľadu. K dispozícii je bežný vodovod s vodou. Kohútik je zatvorený, a preto voda z neho nevystúpi, ale vo vnútri je ešte voda a navyše je pod určitým tlakom, pretože v dôsledku tohto tlaku má tendenciu vybuchnúť, ale je to prekážkou zatvoreným kohútikom. A hneď ako otočíte kľučku gombíka, voda okamžite beží. Takže tento tlak možno približne porovnať s napätím a vodou s nabitými časticami. V tomto príklade samotný tok vody bude pôsobiť ako elektrický prúd v samotných drôtoch a uzavretá batéria v úlohe elektrického spínača. Tento príklad som dal len na jasnosť a nie je to úplná analógia!
Podivne, ale ľudia nie sú úzko spriaznení s profesiou elektrikára, je to často nazývané elektrické napätie , vyjadrenie napätia a to je nesprávna formulácia, pretože napätie, ako sme zistili, je potenciálny rozdiel elektrických nábojov a prúd je tok týchto nabitých častíc. A ukázalo sa, že vyslovením napätia v konečnom dôsledku mierny rozpor samotného konceptu.
napätie, rovnako ako všetky ostatné hodnoty, má svoju vlastnú meraciu jednotku. Meria sa vo voltoch. Sú to rovnaké napätia, ktoré sú napísané na zariadeniach a napájacích zdrojoch. Napríklad v normálnej domácej zásuvke 220 V alebo v 1,5 V batérii, ktorú ste si kúpili. Všeobecne si myslím, že ste všeobecne pochopili, čo toto veľmi elektrické napätie je. V tomto článku som bol založený len na jednoduchom chápaní tohto pojmu a nešiel som do hĺbky formulácií a vzorcov, aby som nekomplikoval pochopenie. V skutočnosti možno túto tému skúmať oveľa širšie, ale už to závisí od vás a vašej túžby.
PS: Buďte opatrní pri práci s elektrickou energiou, vysoké napätie je život ohrozujúce.
