Меню

Напряжение электрического поля формула через разность потенциалов

Что такое напряжение и электрический потенциал — простыми словами

Чтобы легче было понять, что такое напряжение , сравним эту величину с разностью уровней в ручье, то есть с перепадом: где-то уровень воды выше, где-то ниже.

Для примера возьмём ручей, в котором разность уровней 1 м и второй ручей, где разность уровней в пять раз больше чем в первом случае.

В ручье, где разность уровней 1 м, высота небольшая. Снизу поставим какое-нибудь вращающееся колесо . Поток воды попадая на колесо приводит его в движение. Во втором случае, когда разность уровней 5 м, тогда мы сможем поставить 5 колёс друг за другом и в теории все они будут вращаться.

Подобное мы можем наблюдать и с напряжением . Если возьмем светодиод , рассчитанный, например, на 1 В. Для упрощения будем считать, что светодиод идеальный и для того, чтобы открылся его pn-переход, не нужно 0.7 В или около того. Если подключим светодиод к батарейке 1 В, то он засветится.

Светодиод подключен на постоянное напряжение 1 В

А теперь возьмем пять таких же светодиодов, подключенных последовательно. Одновольтовой батарейки тут уже будет недостаточно, понадобится 5 В.

В случае последовательного соединения , через все светодиоды будет протекать один и тот же ток и к каждому светодиоду будет приложено одинаковое напряжение, так как мы взяли 5 светодиодов абсолютно одинаковые по всем параметрам.

На каждый светодиод приложена 1/5 часть напряжения батарейки

Сравним напряжение с ручьем. Имеется некоторое озеро и в него по ручью поступает вода. Ручей имеет некоторые перепады по высоте . Вместе слияния ручья и озера перепадов по высоте нет. А вот около первого дерева уровень русла ручья по отношению к уровню воды в озере равен 1 м, а около второго дерева уровень еще выше и составляет 2 м относительно уровня воды в озере и на 1 м выше относительно уровня воды около первого дерева, то есть разность уровней русла между первым и вторым деревьями составляет 1 м.

Читайте также:  Предварительное напряжение стеклопластиковой арматуры

Уровни перепада воды в ручье по отношению у нулевому уровню воды в озере

Такую разность уровней русла ручья измеряют, например, метрами или сантиметрами. В электронике и электротехнике вместо уровня ручья используется электрический потенциал . То есть уровню русла ручья, по отношению к нулевому уровню воды в озере, соответствует потенциал. В электрической цепи каждая точка имеет свой потенциал.

Электрическая схема цепи

Ток всегда течет от большего потенциала к меньшему . Если потенциалы двух точек одинаковые и между ними есть какой-либо элемент, то ток между ними протекать не будет . Протекание электрического тока, то есть перенос заряда в цепи, связано с преобразованием или потреблением энергии.

Направление тока в ветви с R1 при разных потенциалах

Напряжение — это количество энергии, затрачиваемое на перемещение единицы заряда из одной точки в другую:

Формулы напряжения

Электрический потенциал и напряжение имеют одну и ту же единицу измерения — » Вольт «. Для измерения напряжения, пользуется измерительными приборами, называемые вольтметрами.

Если понравилась статья, подписывайтесь на канал и не пропускайте новые публикации.

Источник



Потенциал. Разность потенциалов.

Разность потенциалов (напряжение) между 2-мя точками поля равняется отношению работы поля по перемещению заряда из начальной точки в конечную к этому заряду:

Так как работа по перемещению заряда в потенциальном поле не зависит от формы траектории, то, зная напряжение между двумя точками, мы определим работу, которая совершается полем по перемещению единичного заряда.

Если есть несколько точечных зарядов, значит, потенциал поля в некоторой точке пространс­тва определяется как алгебраическая сумма потенциалов электрических полей каждого заряда в данной точке:

Эквипотенциальной поверхностью, или поверхностью равного потенциала, является поверхность, для любых точек которой сферы.

) перпендикулярен эквипотенциальным поверхнос­тям. Эквипотенциальной является поверхность любого проводника в электростатическом поле, так как силовые линии перпендикулярны поверхности проводника. Внутри проводника разность потенциалов между любыми его точками равна нулю.

Читайте также:  Регулятор напряжения для генератора г288е

Напряжение и напряженность однородного поля .

В однородном электрическом поле напряженность E в каждой точке одинакова, и работа A по перемещению заряда q параллельно

на расстояние d между двумя точками с потенциалами φ 1, и φ 2 равна:

Т.о., напряженность поля пропорциональна разности потенциалов и направлена в сторону уменьшения потенциала. Поэтому положительный заряд будет двигаться в сторону уменьшения потенциала, а отрицательный — в сторону его увеличения.

Единицей напряжения (разности потенциалов) является вольт. Исходя из формулы

, разность потенциалов между двумя точками равна одному вольту, если при перемещении заряда в 1 Дж.

Источник