2. Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение
Потенциалом называют характеристику электрического поля, которая показывает, какой потенциальной энергией обладает единичный электрический заряд, помещённый в данную точку пространства.
То есть потенциал — это отношение кулоновской энергии заряда к величине этого заряда:
\(\boxed>\). (\(1\))
Потенциал измеряется в \(Дж/Кл\) \(=\) \(В\).
Потенциал однородного электрического поля:
\(\boxed \cdot \vec>\) (\(2\))\varphi=-\vec
Потенциал поля точечного положительного заряда:
Принцип суперпозиции потенциалов
Потенциал электрического поля произвольной системы зарядов:
Работа сил электрического поля
Поскольку потенциальная энергия может быть представлена в виде \(E=q \varphi\), то работа кулоновских сил:
\(\boxed \). (\(6\))
Напряжение
Напряжением называют отношение работы кулоновских сил по перемещению заряда к величине этого заряда. Численно напряжение равно разности потенциалов между начальной и конечной точкой траектории:
\(\boxed >\). (\(7\))
3. Соотношение между разностью потенциалов и напряжённостью электростатического поля
Таким образом, напряжённость электрического поля всегда направлена в сторону скорейшего убывания потенциала, а когда потенциал неизменен, напряжённость электрического поля равна нулю.
Эквипотенциальные поверхности
Если перемещение заряда перпендикулярно вектору напряжённости электрического поля, то поле не совершает работы, а следовательно, потенциал не меняется.
Такие поверхности, которые перпендикулярны линиям напряжённости электрического поля, называются эквипотенциальными, поскольку в любой точке такой поверхности потенциал одинаков.
Рис. \(1\). Эквипотенциальные поверхности однородного поля
Рис. \(2\). Эквипотенциальные поверхности поля точечного заряда
Для однородного поля эквипотенциальными поверхностями является набор плоскостей, которые перпендикулярны линиям электрической напряжённости поля (рис. \(1\)).
Для точечного заряда эквипотенциальные поверхности — это набор концентрических сфер, центр которых лежит там же, где находится точечный заряд (рис. \(2\)).
Как обьяснть разность потенциалов простыми словами?!
Обьясните плиз, что такое разность потенциалов. простыми словами, а то отношение работы электрического поля при переносе электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда, не оч понятно в том смысле как это представить себе.
Лучший ответ
Проще всего представить разность потенциалов- два бачка с водой расположенных на разной высоте, соединенные шлангом! Верхний бачок-высокий потенциал, низкий бачок соответственно низкий потенциал! Тонкий шланг-малый ток и большое сопротивление движению, широкий шланг-малое сопротивление и большой ток!
Чем выше расположен верхний бачок (больше разность потенциалов), тем больше ток при неизменных остальных условиях и т. д. !
Применяя эту ассоциацию можно просто все понять.
Остальные ответы
С детства высокий потенциал ассоциируется с высокой горкой, низкий — с ямкой в земле.
Это напряжение, которое показывает, какую работу совершает суммарное поле сторонних и кулоновских сил при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.
Ответ заимствован с сайта electrikpro.ru Сам искал объяснение для ребенка, и практически везде ответы ни о чем. Аналогия с потенциалом в гравитационном поле хоть и близка по сути, но не объясняет откуда разница берется. Ребенок спросил «Это нужно один провод выше другого поставить?» Хоть вопрос и старый, но выходит при запросе о потенциалах в первую десятку, поэтому и ответил, вдруг кому — нибудь поможет
Стоит вспомнить о том, что электрические заряды существуют 2-х видов — положительные «+» и отрицательные «-». Они обладают одним простым и полезным свойством, отталкивания и притягивания друг друга в зависимости одинаковости и разноимённости своих видов. То есть, если начать приближать друг к другу одни плюсы или только минусы, то они будут взаимно отталкиваться. Если же приблизить плюс и минус, то они попытаются притянуться друг к другу. Помимо этого, сила взаимного притяжения и отталкивания будет напрямую зависеть от количества самих зарядов. Проще говоря, чем больше «плюса» в одном месте и «минуса» в другом, тем сильнее они будут притягиваться друг к другу. Или наоборот, отталкиваться при одинаковом заряде (+ и + либо — и -).
Теперь давайте вообразим, что у нас имеются 2 железных шарика. Каждый из них внутри содержит большое количество элементарных частичек, которые находятся друг от друга на некотором расстоянии и неспособны к свободному перемещению. Это ядра атомов вещества. Вокруг этих частичек с огромной скоростью бегают более мелкие частички — электроны. Они способны оторваться от одних атомов и перейти к другим. Если общее количество электронов будет равно количеству протонов в ядре, шарики нейтральны.
Если отобрать некоторое количество электронов у железного шарика, то он перестанет быть нейтральным. Он будет стремиться притянуть к себе недостающее количество электронов, в результате чего образуя вокруг себя поле со знаком «+». Чем больше электронов не хватает, тем сильней поле. В другом шарике сделаем избыток электронов. В результате образуется электрическое поле, но со знаком «-».
Вот мы и создали 2 разноимённых потенциала, один из которых стремится приобрести электроны, а второй от них избавится. В железном шарике, где избыток электронов имеется теснота и частицы, вокруг которых имеется поле, выталкивают друг друга. А в том шарике, где недостаток электронов, происходит что-то вроде вакуума, который стремится всосать в себя электроны. Это образует разность потенциалов или электрическое напряжение. Но, как только мы эти шары соединим, так сразу произойдёт взаимный обмен, и электрическое напряжение исчезнет из-за скомпенсированности. Упрощённо говоря, разность потенциалов или электрическое напряжение — эта наличие стремления заряженных частиц, находящихся между двумя точками, притянуть или перейти от более заряженных мест к менее заряженным.
Допустим, у нас есть провода подключенные к обычной электрической батарейки. Внутри неё происходит химическая реакция, которая способствует выталкиванию электронов из положительной области батарейки в отрицательную. Избыток электронов находящийся в отрицательной области подходит к отрицательной клемме батарейки. Электроны стремятся вернуться на то место, откуда их вытолкали. Сделать это внутри самой батареи не выходит. Остаётся ждать, когда им проложат мостик в виде металлического электронопроводящего проводника, по которому они перейдут на положительную клемму батареи.
Кто не знает, что Фарадей двести лет назад получил ток с отрицательными и положительными зарядами, который распространяется в прилегающем к проводнику слое эфира, тому теорией электричества заниматься не стоит.
Разность электрических потенциалов формируется между нулевым потенциалом и положительным потенциалом, которая рождает в цепи силу движения позитронов, или формируется между нулевым потенциалом и отрицательным потенциалом, которая рождает в цепи силу движения электронов.
Нулевой потенциал это как бы нулевой трамплин, откуда берёт своё развитие сила движения разноимённых зарядов.
В однофазной системе постоянный ток это движение позитронного тока от плюсовой фазы к нулю или электронного тока от нуля к минусовой фазе.
Осциллограммы демонстрирует эту точку зрения
Переменный ток формируется точно также, только с соблюдением заданной генератором тока очерёдности протекания разноимённых зарядов, называемой частотой переменного тока.
В трёхфазной системе нулевой потенциал переменного тока формируется, когда фазы имеют максимальный положительный или отрицательный потенциалы. А предыдущая и последующая фазы в своих синусоидах в это самое время имеют одноимённые заряды, но с противоположными векторами их движения, которые в сумме рождает нулевой потенциал.
Таким образом, в трёхфазной системе нулевой потенциал может формироваться без нулевого провода, исключительно потому, что заряды рассматриваемой фазы текут: позитроны от плюсовой фазы к нулю или электроны от нуля к минусовой фазе. И текут они исключительно в эфире, окружающем проводники.
Фиксируемое приборами протекание токов вокруг проводников доказывает существование всепроникающего мирового эфира.
В современной теории электричества сложилось мнение, что кулоновские силы действуют только между зарядами. На самом же деле, в металлических проводниках существует нулевой потенциал проводника. И именно этот нулевой потенциал является центральным элементом электричества, без которого никакой ток никуда не побежит потому, что разность электрических потенциалов между нулевым потенциалом проводника и отрицательным (или положительным) потенциалом источника тока рождает в цепи силу движения зарядов – ЭДС. И эта сила равна алгебраической разности величины перемещаемого заряда и нулём.
ЭДС = +q или –q минус 0.
То есть ЭДС и напряжение источника – это одно и то же явление.
А сторонняя сила это выдумка мыслителей, не разобравшихся в электричестве.
В предыдущем ответе в трёхфазной системе я перемудрил. Заряды движутся по общему закону.
Геннадий Твердохлебов
Разность потенциалов между нулевым потенциалом проводника и
отрицательным, или положительным потенциалом источника тока рождает ЭДС.
Что такое разность потенциалов простыми словами?
Что это?И что это показывает?И где находятся эти потенциалы? например на этой схеме (батарею у меня нормально не получилось нарисовать потому что пальцем трудно рисовать)
Лучший ответ
Разность потенциалов — это разница в электрическом потенциале между двумя точками в электрической цепи. В более простых словах, это разница в электрическом напряжении между двумя точками в проводнике.
На вашей схеме разность потенциалов показана между положительным и отрицательным контактами батареи. Положительный контакт батареи имеет более высокий электрический потенциал, чем отрицательный контакт. Это создает разницу в электрическом потенциале между контактами, которая побуждает электрический ток течь в цепи от положительного контакта к отрицательному. Это также называется электродвижущей силой (ЭДС) батареи и измеряется в вольтах (В).
Остальные ответы