ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ. ПОТЕНЦИАЛ

Допустим, что в однородном электрическом теле положи­тельный электрический заряд q под действием сил поля пере­местится в направлении сил поля из точ­ки 1 в точку 2 (рис. 1), находящуюся ­на расстоянии L  от точки (L это расстояние между точкой 1 и точкой 2). Нас интересует поле работа, совершаемая по перемещению заряда в этом поле. ПОЛЕ РАБОТАРабота, которая обозначается буквой А, совершенная силами поля.

А = FL = EqL.                               (1)

Величина, равная отношению работы, совершенной на участке 1-2, к перенесен­ному заряду, называется электриче­ским напряжением между точка­ми 1 и 2. Электрическое напряжение обозначается буквой U (иногда с индексами, например Uмн) Таким образом.

U=A/q                                           (2)

При q, равном единице, U численно равно А, т. е. напряжение между точками 1  и 2 численно равно работе сил поля при перемещении единицы положительного заряда в электрическом поле из точки 1 в точку 2.

Подставив в формулу (2) значение A = EqL, получим:

U = EqL/q = EL.                           (3)

Напряжение является важнейшей электротехнической вели­чиной, позволяющей вычислять работу и мощность, развивае­мую при перемещении зарядов в электрическом поле, и напряженность электрического поля.

В электротехнике пользуются практической системой единиц МКСА. В этой системе единиц длина измеряется в метрах (м), масса — в килограммах (кг), время — в секундах (сек), сила — в ньютонах (н), работа в джоулях (дж) и заряд (количество электричества) в кулонах (к). Из формулы (1) следует, что 1 дж=1 н * 1 м. Единицей электрического напряжения в прак­тической системе единиц служит вольт (в);  в соответствии с формулой (2):

1 вольт = 1 джоуль/ 1 кулон

или

1 в = 1 дж/1 к .                                  .

Более крупной единицей напряжения является кило­вольт (кВ):

1 кВ = 103 в,

а более мелкой единицей — милливольт (мВ):

1 мВ = 10-3В.

Пользуясь формулой (3), выразим напряженность элек­трического поля:

Е=U/L

Последнее соотношение позволяет установить единицу изме­рения напряженности электрического поля:

[E]=в/м

Таким образом, напряженность электрического поля изме­ряется в вольтах на метр.

Электрическое напряжение между произвольной точкой поля и точкой, расположенной на поверхности земли, называет­ся потенциалом данной точки поля и обозначается буквой ф.

Потенциал численно равен работе, которая совершается, силами электрического поля при перемещении единицы поло­жительного заряда из данной точки в точку, лежащую на по­верхности земли. Потенциал любой точки земли считают равным нулю.

Зная потенциалы отдельных точек поля, легко вычислить напряжение между ними.

Положим, что потенциалы ф1 и ф2 точек 1 и 2 электриче­ского поля заданы. Так как потенциал численно равен работе сил поля при перемещении единичного положительного заряда из точки 1 в точку, расположенную на поверхности земли, а фн — аналогичной работе при перемещении из точ­ки 1 в ту же точку на поверхности земли, то работа перемеще­ния единицы положительного заряда на участке 1-2 или напря­жение между точками 1 и 2

U12 =ф1 — ф2                 (4)

т. е. напряжение между двумя точками электрического поля равно разности потенциалов этих точек.

Единицей измерения потенциала, как и напряжения, служит вольт.

Про передвижение заряженной частицы в поле смотрите видео.

А ниже часть 2 этой лекции.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *