Почему напряжение является обобщенным понятием разности потенциалов
Перейти к содержимому

Почему напряжение является обобщенным понятием разности потенциалов

  • автор:

Разность потенциалов ( Δφ ) -это физическая величина, определяемая работой, совершаемой кулоновскими силами при перемещении единичного положительного заряда

Таким образом, понятие напряжения является обобщенным понятием разности потенциалов:

Если в электрической цепи нет источников Э.Д.С., то напряжение равно разности потенциалов, а если цепь замкнута, то напряжение равно Э.Д.С, т.к. начальная и конечная точка при движении зарядов совпадают и Δ φ =0.

Единица напряжения (как и разности потенциалов, а так же Э.Д.С) названа вольтом (В) в честь итальянского ученого Алесандро Вольта.

Влиять на упорядоченное движение заряженных частиц (на ток) может не только электрическое поле, но и молекулы, атомы или ионы из которых состоит проводник. Таким образом, при одинаковом напряжении в различных проводниках основная характеристика тока — сила тока, может быть различной, т.е различные проводники по разному «препятствуют» упорядоченному движению заряженных частиц. Физической величиной, характеризующей свойства проводника препятствовать протеканию электрического тока, является электрическое сопротивление (R).). В честь Г.Ома единица измерения электрического сопротивления названа — о м (Ом).

Впервые установить функциональную зависимость силы тока от свойств электрического поля (выраженных физической величиной напряжением) и от свойств проводника (выраженных физической величиной сопротивлением) для однородного участка цепи удалось немецкому физику Георгу Ому (1787—1854). В честь него этот закон получил название закона Ома для однородного участка цепи:

Сила тока на однородном участке электрической цепи прямо пропорциональна электрическому напряжению на этом участке и обратно пропорциональна его электрическому сопротивлению:

Участок цепи называется однородным, если на нем нет источников Э.Д.С.

Справедлив закон Ома и для неоднородного участка электрической цепи, содержащий источники Э.Д.С., и для замкнутой цепи.

Про разность потенциалов, электродвижущую силу и напряжение

Про разность потенциалов, электродвижущую силу и напряжение

Известно, что одно тело можно нагреть больше, а другое меньше. Степень нагрева тела называется его температурой. Подобно этому, одно тело можно наэлектризовать больше другого. Степень электризации тела характеризует величину, называемую электрическим потенциалом или просто потенциалом тела.

Что значит наэлектризовать тело? Это значит сообщить ему электрический заряд , т. е. прибавить к нему некоторое количество электронов, если мы тело заряжаем отрицательно, или отнять их от него, если мы тело заряжаем положительно. В том и другом случае тело будет обладать определенной степенью электризации, т. е. тем или иным потенциалом, причем тело, заряженное положительно, обладает положительным потенциалом, а тело, заряженное отрицательно, — отрицательным потенциалом.

Разность уровней электрических зарядов двух тел принято называть разностью электрических потенциалов или просто разностью потенциалов .

Следует иметь в виду, что если два одинаковых тела заряжены одноименными зарядами, но одно больше, чем другое, то между ними также будет существовать разность потенциалов.

Кроме того, разность потенциалов существует между двумя такими телами, одно из которых заряжено, а другое не имеет заряда. Так, например, если какое-либо тело, изолированное от земли, имеет некоторый потенциал, то разность потенциалов между ним и землей (потенциал которой принято считать равным нулю) численно равна потенциалу этого тела.

Итак, если два тела заряжены таким образом, что потенциалы их неодинаковы, между ними неизбежно существует разность потенциалов.

Всем известное явление электризации расчески при трении ее о волосы есть не что иное, как создание разности потенциалов между расческой и волосами человека.

Действительно, при трении расчески о волосы часть электронов переходит на расческу, заряжая ее отрицательно, волосы же, потеряв часть электронов, заряжаются в той же степени, что и расческа, но положительно. Созданная таким образом разность потенциалов может быть сведена к нулю прикосновением расчески к волосам. Этот обратный переход электронов легко обнаруживается на слух, если наэлектризованную расческу приблизить к уху. Характерное потрескивание будет свидетельствовать о происходящем разряде.

Говоря выше о разности потенциалов, мы имели в виду два заряженных тела, однако разность потенциалов можно получить и между различными частями (точками) одного и того же тела.

Так, например, рассмотрим, что произойдет в куске медной проволоки, если под действием какой-либо внешней силы нам удастся свободные электроны, находящиеся в проволоке, переместить к одному концу ее. Очевидно, на другом конце проволоки получится недостаток электронов, и тогда между концами проволоки возникнет разность потенциалов.

Стоит нам прекратить действие внешней силы, как электроны тотчас же, в силу притяжения разноименных зарядов, устремятся к концу проволоки, заряженному положительно, т. е. к месту, где их недостает, и в проволоке вновь наступит электрическое равновесие.

Электродвижущая сила и напряжение

Д ля поддержания электрического тока в проводнике необходим какой-то внешний источник энергии, который все время поддерживал бы разность потенциалов на концах этого проводника.

Такими источниками энергии служат так называемые источники электрического тока , обладающие определенной электродвижущей силой , которая создает и длительное время поддерживает разность потенциалов на концах проводника.

Электродвижущая сила (сокращенно ЭДС) обозначается буквой Е . Единицей измерения ЭДС служит вольт. У нас в стране вольт сокращенно обозначается буквой «В», а в международном обозначении — буквой «V».

Итак, чтобы получить непрерывное течение электрического тока, нужна электродвижущая сила, т. е. нужен источник электрического тока.

Первым таким источником тока был так называемый «вольтов столб», который состоял из ряда медных и цинковых кружков, проложенных кожей, смоченной в подкисленной воде. Таким образом, одним из способов получения электродвижущей силы является химическое взаимодействие некоторых веществ, в результате чего химическая энергия превращается в энергию электрическую. Источники тока, в которых таким путем создается электродвижущая сила, называются химическими источниками тока .

В настоящее время химические источники тока — гальванические элементы и аккумуляторы — широко применяются в электротехнике и электроэнергетике.

Другим основным источником тока, получившим широкое распространение во всех областях электротехники и электроэнергетики, являются генераторы .

основным источником тока, получившим широкое распространение во всех областях электротехники и электроэнергетики, являются генераторы

Генераторы устанавливаются на электрических станциях и служат единственным источником тока для питания электроэнергией промышленных предприятий, электрического освещения городов, электрических железных дорог, трамвая, метро, троллейбусов и т. д.

Как у химических источников электрического тока (элементов и аккумуляторов), так и у генераторов действие электродвижущей силы совершенно одинаково. Оно заключается в том, что ЭДС создает на зажимах источника тока разность потенциалов и поддерживает ее длительное время.

Эти зажимы называются полюсами источника тока. Один полюс источника тока испытывает всегда недостаток электронов и, следовательно, обладает положительным зарядом, другой полюс испытывает избыток электронов и, следовательно, обладает отрицательным зарядом.

Соответственно этому один полюс источника тока называется положительным (+), другой — отрицательным (—).

Источники тока служат для питания электрическим током различных приборов — потребителей тока. Потребители тока при помощи проводников соединяются с полюсами источника тока, образуя замкнутую электрическую цепь. Разность потенциалов, которая устанавливается между полюсами источника тока при замкнутой электрической цепи, называется напряжением и обозначается буквой U.

Единицей измерения напряжения, так же как и ЭДС, служит вольт.

Если, например, надо записать, что напряжение источника тока равно 12 вольтам, то пишут: U — 12 В.

Для измерения ЭДС или напряжения применяется прибор, называемый вольтметром.

Чтобы измерить ЭДС или напряжение источника тока, надо вольтметр подключить непосредственно к его полюсам. При этом, если электрическая цепь разомкнута, то вольтметр покажет ЭДС источника тока. Если же замкнуть цепь, то вольтметр уже покажет не ЭДС, а напряжение на зажимах источника тока.

ЭДС, развиваемая источником тока, всегда больше напряжения на его зажимах.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Что такое разность потенциалов ( напряжение)? Когда эти понятия совпадают, а когда нет?

И то, и другое — работа (в Дж) по переносу единичного пробного заряда (в Кл): отсюда и общая размерность — Дж/Кл (В).
Отличие состоит в том, что в случае разности потенциалов работа совершается только электростатическими силами, а в случае напряжения — как электростатическими, так и сторонними (неэлектростатического происхождения) силами.
Соответственно, если мы рассматриваем только работу электростатических сил по переносу заряда, эти два понятия совпадают, а если есть ещё и ЭДС (работа сторонних сил), то нет.
В общем случае:
U(AB) = φ(A) — φ(B) + ε(AB)
Здесь: U(AB) — напряжение, φ(A) — φ(B) — разность потенциалов, ε(AB) — ЭДС

Sceptic RatioОракул (97382) 3 года назад

Какая «работа сторонних сил» на участке металлического проводника, подключенного к постоянному напряжению U?

Остальные ответы
Плюс и минус, это разность потенциалов.

Разность уровней электрических зарядов двух тел принято называть разностью электрических потенциалов или просто разностью потенциалов. Следует иметь в виду, что если два одинаковых тела заряжены одноименными зарядами, но одно больше, чем другое, то между ними также будет существовать разность потенциалов.

НАПРЯЖЕНИЕ (электрическое)

НАПРЯЖЕ́НИЕ электрическое (U12) между двумя точками электрической цепи или электрического поля, равно работе электрического поля и сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую.
Понятие об электрическом напряжении введено Г. Омом (см. ОМ Георг Симон) , в предложенной им модели электрического тока для объяснения открытого им эмпирического закона (см. Ома закон (см. ОМА ЗАКОН) ). Термин электрическое напряжение применяется при описании процессов в цепях не только постоянного, но и переменного тока, в линиях передач и антеннах.
Напряжение U12 на участке 1—2, на котором имеется разность потенциалов (j1 — j2) и источник сторонних сил, электродвижущая сила (см. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА) которого ?12, равно:
U12 = j1 — j2 + ?12
В потенциальном электрическом поле работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд, и если участок цепи не содержит источника тока, напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов на этом участке: U12 = j1 — j2 + ?12. Напряжение — обобщенное понятие разности потенциалов.
Если участок цепи содержит источник тока, то под напряжением на зажимах источника тока всегда понимают работу электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль пути, лежащего вне источника.
Электрическое напряжение U на участке цепи, имеющем источник тока, определяется законом Ома (см. ОМА ЗАКОН) .
Единица электрического напряжения в Международной системе единиц — вольт (см. ВОЛЬТ) .
Измеряют электрическое напряжение обычно вольтметром (см. ВОЛЬТМЕТР) .
В случае переменного тока электрическое напряжение характеризуется действующим (эффективным) значением, которое представляет собой среднеквадратичное за период значение напряжения. Напряжение на зажимах источника переменного тока или катушки индуктивности измеряется работой электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль пути, лежащего вне источника или катушки

Энциклопедический словарь . 2009 .

  • НАПРЯЖЕНИЕ (механическое)
  • НАРА (в мифологии)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *