Какой буквой обозначается разность потенциалов

Разность потенциалов. Известно, что одно тело можно нагреть больше, а другое меньше. Степень нагрева тела называется его температурой. Подобно этому, одно тело можно наэлектризовать больше другого.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Электростатический потенциал
• Электрическое напряжение
• §1.19. ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ И РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ
• Потенциал электрического поля
• § 6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ И РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ
• Электрическое напряжение
• Напряжение и ток
• 3.1.5 Потенциальность электростатического поля
• 8. Потенциал и разность потенциалов

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Что такое разность потенциалов?

Электростатический потенциал

Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток. При этом считается, что перенос пробного заряда не изменяет распределения зарядов на источниках поля по определению пробного заряда.

Определение электрического напряжения можно записать в другой форме. В электростатическом поле, когда сторонних сил нет, значение этого интеграла не зависит от пути интегрирования и совпадает с разностью потенциалов.

Размерность электрического напряжения в Международной системе величин англ. Единицей измерения напряжения в СИ является вольт русское обозначение: В ; международное: V. Напряжение в цепи постоянного тока между точками A и B — работа, которую совершает электрическое поле при переносе пробного положительного заряда из точки A в точку B. Для описания цепей переменного тока применяются следующие напряжения:. Мгновенное напряжение есть разность потенциалов между двумя точками, измеренная в данный момент времени.

Зависит от времени является функцией времени :. Амплитудное значение напряжения есть максимальное по модулю значение мгновенного напряжения за весь период колебаний:. Для гармонических синусоидальных колебаний напряжения мгновенное значение напряжения выражается как:. Для сети переменного синусоидального напряжения со среднеквадратическим значением В амплитудное напряжение равно приблизительно , В.

Амплитудное напряжение можно измерить с помощью осциллографа. Среднее значение напряжения постоянная составляющая напряжения есть напряжение, определяемое за весь период колебаний, как:.

Среднеквадратическое значение напряжения устаревшие наименования: действующее , эффективное есть напряжение, определяемое за весь период колебаний, как:. Среднеквадратическое значение напряжения наиболее удобно для практических расчётов, так как на линейной активной нагрузке оно совершает ту же работу например, лампа накаливания имеет ту же яркость свечения, нагревательный элемент выделяет столько же тепла , что и равное ему постоянное напряжение.

Однако конструктивно большинство приборов фактически измеряют не среднеквадратическое, а средневыпрямленное см. На практике используется редко, однако большинство вольтметров переменного тока те, в которых ток перед измерением выпрямляется фактически измеряют именно эту величину, хотя их шкала и проградуирована по среднеквадратическим значениям.

В цепях трёхфазного тока различают фазное и линейное напряжения. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. У этого термина существуют и другие значения, см. Электрическая цепь. Ковариантная формулировка. Известные учёные. Курс физики. Категории : Физические величины по алфавиту Электричество Физические величины. Пространства имён Статья Обсуждение. Просмотры Читать Править Править код История. В других проектах Викисклад. Эта страница в последний раз была отредактирована 21 августа в Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike ; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Подробнее см. Условия использования. Политика конфиденциальности Описание Википедии Отказ от ответственности Свяжитесь с нами Разработчики Заявление о куки Мобильная версия. Классическая электродинамика. Ковариантная формулировка Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток. Телевизионная антенна. Логические сигналы компьютерных компонентов.

Силовое питание компьютерных компонентов. Электрооборудование автомобилей. Блок питания ноутбука и жидкокристаллических мониторов.

Напряжение наиболее стабильного горения свечи Яблочкова. Напряжение в телефонной линии при опущенной трубке.

Напряжение в электросети Японии. Напряжение в домашних электросетях США. Напряжение в бытовых электросетях России. Разряд электрического ската. Контактная сеть трамвая и троллейбуса. Разряд электрического угря.

Контактная сеть метрополитена. Контактная сеть электрифицированной железной дороги Россия, постоянный ток. Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощности. Генераторы электростанций , мощные электродвигатели. На аноде кинескопа. Статическое электричество. На свече зажигания автомобиля. Контактная сеть электрифицированной железной дороги Россия, переменный ток.

Катушка Румкорфа. Пробой слоя трансформаторного масла толщиной 1 см. Воздушная линия электропередачи большой мощности. Электрофорная машина. Воздушная линия электропередачи сверхвысокого напряжения межсистемные. Трансформатор Тесла. Генератор Ван де Граафа. Грозовое облако.

Электрическое напряжение

Мелкосерийное литье изделий из пластика на термопластавтоматах Узнать цену! Пусть мы имеем бесконечное равномерное электрическое поле. На это перемещение заряда будет затрачена энергия электрического поля. Потенциалом данной точки поля называется работа, которую затрачивает электрическое поле, когда оно перемещает положительную единицу заряда из данной точки поля в бесконечно удаленную точку.

РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ Сначала определим, что такое знаком: A = — ( Wp2- Wp1) = mgh (здесь и далее энергия обозначается буквой W). Точно так .

§1.19. ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ И РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

У вас уже есть абонемент? Электрическое поле действует на помещенный в него заряд с силой, которая определяется величиной заряда и напряженностью поля в данной точке. Если эта сила перемещает заряд — то она совершает работу. Даже если заряда в поле нет, то потенциал ьно эта работа все равно может быть совершена, как только он там окажется. Из опыта других разделов физики мы знаем, что работа связана с энергией. Для решения некоторых задач удобно использовать энергетическую модель описания электрического поля. Проведем аналогию с гравитационным полем.

Потенциал электрического поля

Пусть мы имеем бесконечное равномерное электрическое поле. На это перемещение заряда будет затрачена энергия электрического поля. Потенциалом данной точки поля называется работа, которую затрачивает электрическое поле, когда оно перемещает положительную единицу заряда из данной точки поля в бесконечно удаленную точку. Тогда для потенциала точки М получим:.

Потенциалом называется работа, которую затрачивает электрическое поле, когда оно перемещает положительную единицу заряда из данной точки поля в бесконечно удаленную точку. Разность потенциалов двух точек поля называется также напряжением между ними, измеряется в вольтах и обозначается буквой U.

§ 6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ И РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

Под действием сил внешнего электрического поля и при наличии на концах проводника разности потенциалов — в проводнике возникает электрический ток. Источники электрического тока как раз и являются источниками разности потенциалов. В каждом источнике электрической энергии тока существующая разность потенциалов создаётся и поддерживается сторонними неэлектрическими силами. В источнике электрического тока происходит преобразование неэлектрической формы энергии в электрическую энергию. Эта сила в источнике тока называется — электродвижущая сила. Сокращенное обозначение — ЭДС э.

Электрическое напряжение

При перемещении пробного заряда q в электрическом поле электрические силы совершают работу. Эта работа при малом перемещении равна рис. Рассмотрим работу сил в электрическом поле, создаваемом неизменным во времени распределенным зарядом, то есть электростатическом поле. Электростатическое поле обладает важным свойством:. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда.

Разность потенциалов двух точек поля называется также напряжением между ними, измеряется в вольтах и обозначается буквой U. Если взять два .

Напряжение и ток

Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток. При этом считается, что перенос пробного заряда не изменяет распределения зарядов на источниках поля по определению пробного заряда. Определение электрического напряжения можно записать в другой форме.

3.1.5 Потенциальность электростатического поля

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Разность потенциала!Архив!

Для накопления разноименных электрических зарядов служит устройство, которое называется конденсатором. Конденсатор — система двух изолированных друг от друга проводников которые часто называют обкладками конденсатора , один из которых заряжен положительным, второй — таким же по величине, но отрицательным зарядом. Если эти проводники представляют собой плоские параллельные пластинки, расположенные на небольшом рас-стоянии друг от друга, то конденсатор называется плоским. Для характеристики способности конденсатора накапливать заряд вводится понятие электроемкости часто говорят просто емкости.

Довольно часто случается, что, после того как открыт новый эффект, он обнаруживается во множестве внешне различных проявлений.

8. Потенциал и разность потенциалов

Для возникновения тока в проводнике необходимо, чтобы Верный ответ : 1. Неверный ответ: 2. Неверный ответ: 3. На заряды в каждой точке проводника действует сила, если в нем Собрана цепь из источника тока, амперметра и лампы.

В зависимости от количества зарядов и их величины изменяется энергия электрического поля, создаваемого этими зарядами. В практике очень часто приходится сравнивать различные по величине поля. Это сравнение производится по действиям полей на единичный положительный заряд так называемый пробный заряд. Поясним это.

Какой латинской буквой обозначается толщина?

Какой латинской буквой обозначается толщина?

Обозначения буквенные (ЕСКД ГОСТ 2.

Каким знаком обозначается толщина?

Этими же буквами (h, реже Н) обозначается глубина. Толщина в физике обозначается либо строчной (маленькой) буквой s, либо греческой строчной буквой «дельта», с использованием (при необходимости) нижних индексов (обычно – числовых, соответствующих номеру слоя, т. е. 1, 2, 3, 4 и т.

Какой буквой обозначается толщина детали на чертеже?

Кроме того, проекции надлежит дать представление о длине и высоте детали, а что касается ее толщины или ширины, то они отображаются при помощи знака толщины « S » (его размер не должен превышать 5 миллиметров), или знака « L ».

Как указать толщину детали?

Толщину детали обозначают латинской буквой S; цифра, стоящая справа от этой буквы, показывает толщину детали в миллиметрах. К определенным правилам относится и обозначение на чертеже диаметра отверстия – его обозначают символом Ø.

Какой буквой обозначается ширина в математике?

Как обозначаются различные параметры длину буквой l, если речь идет об одной прямой линии: маятнике, рычаге, отрезке, прямой. Но если речь идет о геометрической фигуре, например, прямоугольнике, то используется А, высоту или глубину – h, ширину – В.

Какой буквой обозначается длина и ширина в математике?

Для обозначений могут быть использованы и соответствующие заглавные буквы, в литературе часто встречается сочетание L, B, H (L – длина, В – ширина, Н — высота). Эти же буквы приняты и в физике для обозначения длины, ширины, высоты объектов.

Как правильно указать размер?

А писать надо сначала длину (по горизонтали Х), потом ширину (по вертикали Y), потом глубину (по оси Z). Ширина Высота Длина (она же Глубина, она же Толщина) — это те же XYZ.

Как обозначается общая площадь?

В математике и в физике площадь обозначается буквой S заглавной (читается: [эс]). Так, в геометрии этой буквой обозначается площадь любых фигур (треугольника, прямоугольника, квадрата, ромба и т. п.).

Как обозначается площадь на чертеже?

Площади указывают в нижнем правом углу в м2, числом без указания размерности, подчёркивают сплошной тонкой линией.

Какая буква обозначает расстояние?

Большие расстояния, в основном, измеряются в метрах и километрах. Расстояние обозначается латинской буквой S. Скорость – это расстояние, пройденное телом за единицу времени. Под единицей времени подразумевается 1 час, 1 минута или 1 секунда.

Какая буква обозначает напряжение?

Разность потенциалов называют напряжением. Потенциал и напряжение (обозначаются буквой U или V) мерятся в вольтах; сила тока (обозначается буквой I) или просто ток — в амперах. В микроэлектронике обычно используются напряжения от долей вольт до десятков вольт и силы тока от долей миллиампер (мА) до сотен миллиампер.

Как обозначается и в чем измеряется напряжение?

Напряжение (падение напряжения) – количественная мера разности потенциалов (электрической энергии) между двумя точками электрической цепи. Напряжение источника тока – разность потенциалов на выводах источника тока. Измеряется напряжение вольтметром. Единица измерения — Вольт (В).

В чем измеряется электрическое напряжение?

В чем измеряется Единицей напряжения называют вольт (В). Один Вольт выражается в разности потенциалов двух точек электрического поля, силы которого совершают работу в 1 Дж для перемещения заряда в 1 Кл из первой точки во вторую. Измеряют напряжение специальным прибором — вольтметром.

Как определить величину напряжения?

Для определения напряжения существует формула: U=A/q, где U — напряжение, A – работа, совершенная током по перемещению заряда q на некий участок цепи.

Какой прибор предназначен для измерения напряжения?

амперметры — для измерения силы электрического тока; вольтметры — для измерения электрического напряжения; омметры — для измерения электрического сопротивления; мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы

Что такое электрическое поле Физика 8 класс?

Электрическое поле (иногда E-field) — это физическое поле, которое окружает каждый электрический заряд и оказывает силовое воздействие на все другие заряды, притягивая или отталкивая их. Электрические поля возникают из-за электрических зарядов или из изменяющихся во времени магнитных полей.

Что такое электрическое сопротивление Физика 8 класс?

Электрическое сопротивление характеризует способность электрического проводника препятствовать прохождению электрического тока. Электрическое сопротивление обозначается буквой R. Единицей сопротивления является ом (Ом). … Поэтому чем больше сопротивление, тем меньше сила тока, протекающего в проводнике.

Как найти напряжение 8 класс?

U = A q , где U — напряжение, A — работа электрического поля, q — заряд. Обрати внимание! Единица измерения напряжения в системе СИ — [U] = 1 B (вольт).

Как найти напряжение в физике?

Найти напряжение U = I ⋅ R {U= I \cdot R} U=I⋅R, где U — напряжение, I — сила тока, R — сопротивление.

Как правильно пишется 220 вольт?

И очень простой ответ: «В сети должно быть 220В». Действительно, мы с детства знаем, что в розетке 220 Вольт и это опасно для жизни. На заводе, фабрике и в офисе на каждой розетке должна быть надпись «220В».

Что такое напряжение 220 вольт?

А 220 вольт — это максимально возможный «напор», с которым движутся электроны в этой сети. В переменном токе постоянно меняется заряд. Это значит, что напряжение составляет то 100%, то 0%, то снова 100%.

Разность потенциалов – Колледж Дугласа, физика 1207

Глава 3 Электрический потенциал и электрическое поле

Резюме

• Дайте определение электрического потенциала и электрической потенциальной энергии.
• Опишите взаимосвязь между разностью потенциалов и электрической потенциальной энергией.
• Объясните электрон-вольт и его использование в субмикроскопическом процессе.
• Определить электрическую потенциальную энергию, зная разность потенциалов и величину заряда.

Когда свободный положительный заряд q ускоряется электрическим полем, как показано на рисунке 1, ему придается кинетическая энергия. Этот процесс аналогичен ускорению объекта гравитационным полем. Это похоже на то, как будто заряд спускается с электрического холма, где его электрическая потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. Исследуем работу, совершаемую электрическим полем над зарядом q в этом процессе, чтобы мы могли разработать определение электрической потенциальной энергии.

Рис. 1. Заряд, ускоренный электрическим полем, аналогичен массе, спускающейся с холма. В обоих случаях потенциальная энергия переходит в другую форму.

Работа совершается силой, но поскольку эта сила консервативна, мы можем написать Вт = –ΔPE .

Электростатическая или кулоновская сила является консервативной, что означает, что работа, выполненная на q , не зависит от пройденного пути. Это в точности аналогично гравитационной силе в отсутствие диссипативных сил, таких как трение. Когда сила консервативна, можно определить потенциальную энергию, связанную с силой, и обычно легче иметь дело с потенциальной энергией (поскольку она зависит только от положения), чем напрямую вычислять работу.

Мы используем буквы PE для обозначения электрической потенциальной энергии, которая измеряется в джоулях (Дж). Изменение потенциальной энергии ΔPE имеет решающее значение, поскольку работа, совершаемая консервативной силой, является отрицательной величиной изменения потенциальной энергии; то есть Работа = – ΔPE  Например, работа, обозначенная символом W , выполненная для ускорения положительного заряда из состояния покоя, является положительной и является результатом потери PE или отрицательной ΔPE . Перед 9 должен стоять знак минус.0019 ΔPE , чтобы сделать Work или W положительным. PE можно найти в любой точке, взяв одну точку за точку отсчета и рассчитав работу, необходимую для перемещения заряда в другую точку.

Потенциальная энергия

Работа = W = – ΔPE  Например, работа, выполненная для ускорения положительного заряда из состояния покоя, является положительной и является результатом потери PE, или отрицательной ΔPE  Перед знаком «минус» должен стоять ΔPE  , чтобы сделать Work или W положительным. PE можно найти в любой точке, взяв одну точку за точку отсчета и рассчитав работу, необходимую для перемещения заряда в другую точку. Просмотрите законы Ньютона и определение работы и энергии, если это имеет для вас смысл.

Гравитационная потенциальная энергия и электрическая потенциальная энергия совершенно аналогичны. Потенциальная энергия учитывает работу, выполняемую консервативной силой, и дает дополнительное представление об энергии и преобразовании энергии без необходимости иметь дело с силой напрямую. Например, гораздо чаще используется понятие напряжения (связанное с потенциальной электрической энергией), чем непосредственное рассмотрение кулоновской силы.

Прямой расчет работы обычно затруднен, так как Работа = W = F d cos θ , а направление и величина F могут быть сложными для нескольких зарядов, для объектов необычной формы и на произвольных путях. Но мы знаем, что, поскольку Электрическая сила = F = q E , работа и, следовательно, ΔPE , пропорциональна испытательному заряду q . Чтобы иметь физическую величину, независимую от пробного заряда, мы определяем электрического потенциала В  (или просто потенциал, поскольку понимается электричество) как потенциальную энергию на единицу заряда:

Electric Potential

Это электрическая потенциальная энергия на единицу заряда.

Поскольку PE пропорционально q , зависимость от q отменяется. Таким образом, V не зависит от q . Изменение потенциальной энергии ΔPE имеет решающее значение, поэтому нас интересует разность потенциалов или разность потенциалов ΔV между двумя точками, где

Разность потенциалов между точками A и B, ΔV = V _B – V _A , таким образом, определяется как изменение потенциальной энергии ΔPE заряда q , перемещенного из A в B, деленное на заряд . Единицами разности потенциалов являются джоули на кулон, получившие название вольт (В) в честь Алессандро Вольта.

1 В = 1 Дж/Кл

Разность потенциалов

Разность потенциалов между точками A и B, ΔV = V _B – V _A , таким образом, определяется как изменение потенциальной энергии ΔPE заряда q , перемещенного из A в B, деленное на заряд. Единицами разности потенциалов являются джоули на кулон, получившие название вольт (В) в честь Алессандро Вольта.

1 В = 1 Дж/Кл

Знакомый термин напряжение является общим названием разности потенциалов. Имейте в виду, что всякий раз, когда указывается напряжение, подразумевается разность потенциалов между двумя точками. Например, у каждой батареи есть две клеммы, а ее напряжение — это разность потенциалов между ними. Более того, точка, которую вы выбираете как ноль вольт, является произвольной. Это аналогично тому факту, что гравитационная потенциальная энергия имеет произвольный нуль, например, уровень моря или, возможно, пол лекционного зала.

Таким образом, связь между разностью потенциалов (или напряжением) и электрической потенциальной энергией определяется выражением

.

Разность потенциалов и потенциальная электрическая энергия

Таким образом, связь между разностью потенциалов (или напряжением) и потенциальной электрической энергией определяется как

Напряжение не совпадает с энергией. Напряжение – это энергия на единицу заряда. Таким образом, аккумулятор мотоцикла и автомобильный аккумулятор могут иметь одинаковое напряжение (точнее, одинаковую разность потенциалов между клеммами аккумулятора), однако один из них хранит гораздо больше энергии, чем другой, поскольку ΔPE = q ΔV . Автомобильный аккумулятор может передавать больше заряда, чем аккумулятор мотоцикла, хотя оба являются аккумуляторами на 12 В.

Пример 1: расчет энергии

Предположим, у вас есть мотоциклетная батарея на 12,0 В, которая может заряжать 5000 Кл, и автомобильная батарея на 12,0 В, которая может заряжать 60 000 Кл. Сколько энергии дает каждый? (Предположим, что числовое значение каждого заряда соответствует трем значащим цифрам.)

Стратегия

Если мы говорим, что у нас есть батарея на 12,0 В, это означает, что ее клеммы имеют разность потенциалов 12,0 В. Когда такая батарея перемещает заряд, она проводит заряд через разность потенциалов 12,0 В, и заряду сообщается изменение потенциальной энергии, равное ΔPE = q ΔV .

Итак, чтобы найти выходную энергию, мы умножаем перемещенный заряд на разность потенциалов.

Решение

Для аккумуляторной батареи мотоцикла q = 5000 C   и   ΔV = 12,0 В  . Полная энергия, отдаваемая мотоциклетным аккумулятором, равна

Аналогично, для автомобильного аккумулятора q = 60 000 Кл и

Обсуждение

Хотя напряжение и энергия связаны, это не одно и то же. Напряжения батарей идентичны, но энергия, выдаваемая каждой из них, совершенно разная. Учтите также, что по мере разрядки аккумулятора часть его энергии расходуется внутри, и напряжение на его клеммах падает, например, когда фары тускнеют из-за низкого заряда автомобильного аккумулятора. Энергия, поставляемая батареей, по-прежнему рассчитывается, как в этом примере, но не вся энергия доступна для внешнего использования.

Обратите внимание, что энергии, рассчитанные в предыдущем примере, являются абсолютными значениями. Изменение потенциальной энергии для батареи отрицательно, так как она теряет энергию. Эти батареи, как и многие электрические системы, на самом деле перемещают отрицательный заряд, в частности электроны. Батареи отталкивают электроны от своих отрицательных клемм (A) через любую задействованную схему и притягивают их к своим положительным клеммам (B), как показано на рисунке 2. Изменение потенциала составляет ΔV = V _B -V _A  =   +12 В и заряд q отрицательный, так что ΔPE = q ΔV отрицательный, что означает, что потенциальная энергия батареи уменьшилась, когда q переместился из A в B

Рисунок 2. Аккумулятор перемещает отрицательный заряд от отрицательной клеммы через фару к положительной клемме. Соответствующие комбинации химических веществ в батарее разделяют заряды так, что на отрицательной клемме появляется избыток отрицательного заряда, который отталкивается ею и притягивается к избыточному положительному заряду на другой клемме. С точки зрения потенциала, положительная клемма находится под более высоким напряжением, чем отрицательная. Внутри батареи движутся как положительные, так и отрицательные заряды.

Пример 2: Сколько электронов проходит через фару каждую секунду?

Когда автомобильный аккумулятор на 12,0 В питает одну фару мощностью 30,0 Вт, сколько электронов проходит через нее каждую секунду?

Стратегия

Чтобы найти количество электронов, мы должны сначала найти заряд, который переместился за 1,00 с. Перемещенный заряд связан с напряжением и энергией через уравнение ΔPE = q ΔV . Лампа мощностью 30,0 Вт потребляет 30,0 Дж в секунду. Поскольку батарея теряет энергию, у нас есть ΔPE = – 30,0 Дж  и, поскольку электроны движутся от отрицательного вывода к положительному, мы видим, что   ΔV = +12,0 В

Решение

Уравнение Δpe = Q ΔV :

Q = ΔPE /ΔV

Входит в значения для ΔPE и ΔV Мы получаем

Q = ΔPE /ΔV = (-30. 0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0. 12,0 В) = -2,50 °C

Количество электронов e — это общий заряд, деленный на заряд, приходящийся на один электрон. То есть

Обсуждение

Это очень большое число. Неудивительно, что мы обычно не наблюдаем отдельных электронов, когда их так много в обычных системах. Фактически, электричество использовалось в течение многих десятилетий, прежде чем было установлено, что движущиеся заряды во многих случаях были отрицательными. Положительный заряд, движущийся в направлении, противоположном направлению отрицательного заряда, часто производит идентичные эффекты; это затрудняет определение того, что движется или движутся ли оба.

Энергия, приходящаяся на электрон, очень мала в макроскопических ситуациях, как в предыдущем примере, — крошечная доля джоуля. Но в субмикроскопическом масштабе такая энергия, приходящаяся на одну частицу (электрон, протон или ион), может иметь большое значение. Например, даже крошечной доли джоуля может быть достаточно для того, чтобы эти частицы разрушили органические молекулы и нанесли вред живым тканям. Частица может нанести ущерб при прямом столкновении или создать вредное рентгеновское излучение, которое также может нанести ущерб. Полезно иметь единицу энергии, связанную с субмикроскопическими эффектами. На рис. 3 показана ситуация, связанная с определением такой единицы энергии. Электрон ускоряется между двумя заряженными металлическими пластинами, как в телевизионной трубке старой модели или в осциллографе. Электрон получает кинетическую энергию, которая затем преобразуется в другую форму — например, в свет в телевизионной трубке. (Обратите внимание, что нисходящий для электрона восходящий для положительного заряда.) Поскольку энергия связана с напряжением ∆PE = q ∆V , мы можем думать о джоуле как о кулон-вольте.

Рисунок 3. Типичная электронная пушка ускоряет электроны, используя разность потенциалов между двумя металлическими пластинами. Энергия электрона в электрон-вольтах численно равна напряжению между пластинами. Например, разность потенциалов 5000 В производит электроны с энергией 5000 эВ.

В субмикроскопическом масштабе удобнее определить единицу энергии, называемую электрон-вольт (эВ), которая представляет собой энергию, переданную фундаментальному заряду, ускоренному разностью потенциалов в 1 В. В форме уравнения

Электрон-Вольт

В субмикроскопическом масштабе удобнее определить единицу энергии, называемую электрон-вольт (эВ), которая представляет собой энергию, переданную фундаментальному заряду, ускоренному за счет разности потенциалов в 1 В. В форме уравнения

Электрон, ускоренный разностью потенциалов в 1 В, получает энергию 1 эВ. Отсюда следует, что электрон, ускоренный через 50 В, получает энергию 50 эВ. Разность потенциалов 100 000 В (100 кВ) даст электрону энергию 100 000 эВ (100 кэВ) и так далее. Точно так же ион с двойным положительным зарядом, ускоренный до 100 В, получит энергию 200 эВ. Эти простые соотношения между ускоряющим напряжением и зарядами частиц делают электрон-вольт простой и удобной единицей энергии в таких обстоятельствах.

Соединения: единицы энергии

Электрон-вольт (эВ) является наиболее распространенной единицей энергии для субмикроскопических процессов. Это будет особенно заметно в главах, посвященных современной физике. Энергия настолько важна для очень многих предметов, что существует тенденция определять специальную единицу измерения энергии для каждой основной темы. Есть, например, калории для пищевой энергии, киловатт-часы для электрической энергии и термы для энергии природного газа.

Электрон-вольт обычно используется в субмикроскопических процессах — химические валентные энергии, молекулярные и ядерные энергии связи входят в число величин, часто выражаемых в электрон-вольтах. Например, для разрушения некоторых органических молекул требуется около 5 эВ энергии. Если протон ускоряется из состояния покоя через разность потенциалов 30 кВ, ему придается энергия 30 кэВ (30 000 эВ), и он может разбить до 6000 таких молекул  (   30 000 эВ / (5 эВ на молекулу) = 6000 молекул).  Энергии ядерного распада составляют порядка 1 МэВ (1 000 000 эВ) за событие и, таким образом, могут вызывать значительные биологические повреждения.

Полная энергия системы сохраняется, если нет чистого прибавления (или вычитания) работы или теплопередачи. Для консервативных сил, таких как электростатическая сила, закон сохранения энергии утверждает, что механическая энергия является константой.

Механическая энергия представляет собой сумму кинетической энергии и потенциальной энергии системы; то есть ΔKE + ΔPE     Потеря PE заряженной частицы становится увеличением ее KE. Здесь РЕ — электрическая потенциальная энергия. Сохранение энергии выражается в форме уравнения как

ΔKE + ΔPE = константа

или       ΔKE + ΔPE = константа = KE _i + PE _i   = KE _f + PE _f  

, где i и f обозначают начальные и конечные условия. Как мы уже много раз убеждались, рассмотрение энергии может дать нам понимание и облегчить решение проблем.

Электрическая потенциальная энергия, преобразованная в кинетическую энергию

Рассчитайте конечную скорость свободного электрона, ускоренного из состояния покоя за счет разности потенциалов 100 В. (Предположим, что это числовое значение имеет точность до трех значащих цифр.)

Стратегия

У нас есть система только с консервативными силами. Если предположить, что электрон ускоряется в вакууме и пренебречь силой гравитации (мы проверим это предположение позже), вся электрическая потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. Мы можем определить начальную и конечную формы энергии до КЭ _inital   = 0 as it started from rest,  KE _final = ¹ / ₂ m v ² , PE _inital   =  qV and PE _final   = 0

Solution

Conservation of Энергетические показатели, что

ΔKE + ΔPE = Constant = KE _I + PE _I = KE _F + PE _F

Входящие в формы, идентифицированные выше, мы получаем

9002

. QV = ¹ / ₂ M V ²

Мы решаем это для

Ввод значений для Q, V и M Приводит

Обсуждение

. Примечание, что оба платежа. Оба примечания

. начальное напряжение отрицательно, как на рис. 3. Из обсуждений ранее в этой главе мы знаем, что электростатические силы, действующие на малые частицы, обычно очень велики по сравнению с силой гравитации. Большая конечная скорость подтверждает, что гравитационной силой здесь действительно можно пренебречь. Большая скорость также указывает на то, насколько легко ускорять электроны при малых напряжениях из-за их очень малой массы. Напряжения, намного превышающие 100 В в этой задаче, обычно используются в электронных пушках. Эти более высокие напряжения создают настолько большие скорости электронов, что необходимо учитывать релятивистские эффекты. Вот почему в этом примере рассматривается (точно) низкое напряжение.

• Электрический потенциал – это потенциальная энергия на единицу заряда.
• Разность потенциалов между точками A и B, ΔV = V _B – V _A  , определяемая как изменение потенциальной энергии заряда q , перемещенного из A в B, равна изменению потенциальная энергия, деленная на заряд. Разность потенциалов обычно называют напряжением, обозначаемым символом  ΔV или часто просто V.    

ΔV = ΔPE/q и ΔPE = q ΔV

• Электрон-вольт – это энергия, переданная основному заряду, ускоренному разностью потенциалов в 1 В. В форме уравнения
• Механическая энергия есть сумма кинетической энергии и потенциальной энергии системы, то есть КЭ + РЕ.    Эта сумма является константой, так как это Закон сохранения энергии.

 

Задачи и упражнения

1: Найдите отношение скоростей электрона и отрицательного иона водорода (имеющего лишний электрон), ускоренных при одинаковом напряжении, при нерелятивистских конечных скоростях. Примите массу иона водорода равной 9.0019 1,67 x 10 ^-27 кг.

2: В вакуумной трубке используется ускоряющее напряжение 40 кВ для ускорения электронов, которые ударяются о медную пластину и производят рентгеновское излучение. Нерелятивистски, какова была бы максимальная скорость этих электронов?

3: Голое ядро ​​гелия имеет два положительных заряда и массу 6,64 x 10 ^-27 кг . (a) Рассчитайте его кинетическую энергию в джоулях при 2,00% скорости света. б) Сколько это в электрон-вольтах? в) Какое напряжение потребуется для получения этой энергии?

4: Комплексные концепции
Однозарядные ионы газа разгоняются из состояния покоя напряжением 13,0 В. При какой температуре средняя кинетическая энергия молекул газа будет такой же, как у этих ионов?

5: Integrated Concepts
Температура вблизи центра Солнца считается равной 15 миллионам градусов Цельсия или 1,5 x 10 ^{7   o} C . При каком напряжении должен быть ускорен однозарядный ион, чтобы его энергия равнялась средней кинетической энергии ионов при этой температуре?

6: Integrated Concepts
(a) Какова средняя выходная мощность сердечного дефибриллятора, рассеивающего 400 Дж энергии за 10,0 мс? (b) Почему дефибриллятор, учитывая большую выходную мощность, не вызывает серьезных ожогов?

7: Интегрированные концепции
Молния ударяет в дерево, перемещая заряд 20,0 Кл через разность потенциалов  1,00 x 10 ²   МВ . а) Какая энергия была рассеяна? б) Какую массу воды можно поднять из 15.0 ^o C до точки кипения и затем выкипает этой энергией? в) Обсудите ущерб, который может нанести дереву расширение кипящего пара. Рассмотрим удельную теплоемкость и скрытую теплоту плавления воды.

8: Интегрированные концепции
A 12,0 В.0019 20.0 ^o C до 9 0. 0 ^o C . а) Какой заряд переносится батареей? б) Сколько электронов течет в секунду, если для нагревания формулы требуется 5,00 мин? (Подсказка: предположим, что удельная теплоемкость детской смеси примерно такая же, как удельная теплоемкость воды или 1 калория/грамм на градус Цельсия или 4,186 Дж/г градус Цельсия)

9: Integrated Concepts
автомобиль использует систему 12,0 В. Найдите заряд, который должны иметь аккумуляторы, чтобы разогнать автомобиль массой 750 кг из состояния покоя до скорости 25,0 м/с, заставить его подняться на холм высотой 200 м, а затем заставить его двигаться с постоянной скоростью 25,0 м/с, прилагая усилия. постоянной силой 500 Н в течение часа.

10: Интегрированные концепции
Вероятность синтеза значительно возрастает, когда соответствующие ядра сближаются, но необходимо преодолеть взаимное кулоновское отталкивание. Это можно сделать, используя кинетическую энергию высокотемпературных ионов газа или ускоряя ядра навстречу друг другу. (a) Рассчитайте потенциальную энергию двух однозарядных ядер, разделенных расстоянием 1,00 x 10 ^-12 м , найдя напряжение одного из них на этом расстоянии и умножив его на заряд другого. б) При какой температуре атомы газа будут иметь среднюю кинетическую энергию, равную этой необходимой электрической потенциальной энергии?

11: Необоснованные результаты
(a) Найдите напряжение вблизи металлической сферы диаметром 10,0 см, на которой имеется 8,00 Кл избыточного положительного заряда. б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие предположения ответственны?

12: Создайте свою собственную задачу
Рассмотрим аккумулятор, используемый для питания сотового телефона. Постройте задачу, в которой вы определяете энергию, которая должна быть предоставлена ​​батареей, а затем вычисляете количество заряда, которое она должна быть в состоянии переместить, чтобы обеспечить эту энергию. Среди вещей, которые следует учитывать, — потребности в энергии и напряжение батареи. Возможно, вам придется заглянуть вперед, чтобы интерпретировать характеристики батареи производителя в ампер-часах как энергию в джоулях.

 

электрический потенциал

потенциальная энергия на единицу заряда

разность потенциалов (или напряжение)

изменение потенциальной энергии заряда, перенесенного из одной точки в другую, деленное на заряд; единицами разности потенциалов являются джоули на кулон, известные как вольт

.

электрон-вольт

энергия, переданная основному заряду, ускоренному разностью потенциалов в один вольт

механическая энергия

сумма кинетической энергии и потенциальной энергии системы; эта сумма является константой

 

Напряжение или разность электрических потенциалов: определение, единица измерения, символ, примеры

Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.

Как мы знаем, в проводнике ток не течет, если устройство (такое как батарея) не передает энергию свободным электронам. Мы говорим, что батарея является источником движущей электронов силы или электродвижущей силы, обычно сокращенно ЭДС.

Электродвижущая сила — это свойство, которое отличает источник энергии от остальной части цепи.

Чтобы лучше понять взаимосвязь между энергией и потоком, рассмотрим работу гидроэлектростанции , показанную на рисунке 1.

Вода поступает в туннель в основании плотины, стекает через турбину, а затем выливается в реку внизу. При падении с высоты 100 м вода теряет часть своей гравитационной потенциальной энергии, приобретая кинетическую энергию.

Турбина передает часть этой кинетической энергии генератору или динамо-машине, которая преобразует большую ее часть в электрическую энергию. Рис. 1 выше и ниже генерирующей станции пренебрежимо мал. Бу t существует заметная разница в потенциальной энергии кубического метра воды над и под станцией.

Закон сохранения энергии требует, чтобы разница потенциальной энергии между единицей количества воды над и под электростанцией была равна энергии, затраченной на подъем единицы количества воды на 100 м против силы тяжести .

На рис. 2 показана электрическая цепь с аккумулятором, повернутым на бок параллельно потоку воды на рис. 1. 9Рисунок 2

Для поддержания отрицательного и положительного заряда на двух клеммах батареи внутри батареи должно двигаться эквивалентное количество электронов от положительной клеммы к отрицательной. Эти электроны движутся от положительной клеммы к отрицательной клемме. Итак, электроны внутри батареи движутся против действующих на них электрических сил, так же как вода движется против силы гравитации, когда ее накачивают в гору.

Электроны приобретают потенциальную энергию за счет химической энергии, запасенной в батарее. Следовательно, электрон, движущийся внутри батареи, имеет большую потенциальную энергию, когда он достигает отрицательной клеммы, чем когда он покидает положительную клемму.

Существует разность электрических потенциалов между отрицательной и положительной клеммами батареи, при этом электроны на отрицательной клемме имеют более высокий потенциал, чем электроны на положительной клемме.

Под действием силы тяжести вода в гидроэлектростанции на рис. 1 всегда стремится упасть до более низкого уровня потенциальной энергии.

Точно так же электронов на отрицательном выводе источника энергии стремятся «упасть» на более низкий уровень потенциальной энергии. Они могут переходить на более низкий потенциал через внешний проводник, подключенный между клеммами аккумулятора.

При переходе от отрицательного вывода к положительному через внешнюю цепь электроны теряют столько потенциальной энергии, сколько они получили при перемещении внутри батареи от положительного вывода к отрицательному. Эта энергия, «потерянная» во внешней цепи, преобразуется в свет, тепло или какую-либо другую форму энергии, в зависимости от характера цепи.

Разность электрических потенциалов Определение

При движении по замкнутому контуру, показанному на рис. 2, электроны испытывают повышение потенциала внутри батареи и соответствующее падение или падение потенциала в цепи.

Разность электрических потенциалов между любыми двумя точками цепи — это увеличение или уменьшение потенциальной энергии, связанной с перемещением единицы количества заряда из одной точки в другую. Буквенное обозначение разности потенциалов — Е или В.

ЭДС — это энергия на единицу заряда, которую преобразует батарея или другой источник энергии в процессе создания разности потенциалов между его выводами.

Поскольку размер силы равен массе, умноженной на ускорение, ЭДС на самом деле не является силой. Электродвижущая сила — это традиционный термин, постепенно исчезающий из обихода.

Вольт

Работа – это энергия, передаваемая телу или системе. Например, сила тяжести действует на падающее тело. Эта работа увеличивает кинетическую энергию тела и уменьшает его потенциальную энергию.

Буквенное обозначение работы и энергии — Вт.

Джоуль (обозначение Дж) — это единица СИ для работы и энергии.

 Один джоуль равен одному ньютон-метру: 1 Дж = 1 Н·м = 1 кг·м ² /с ² .

Когда сила перемещает тело, работа W равна произведению величины F силы на расстояние d, на которое движется тело:\[W\text{ }=\text{ }Fd\]

Разность электрических потенциалов можно выразить в джоулях на кулон или в вольтах.

Вольт (обозначение В) является единицей измерения разности потенциалов в системе СИ.

Разность потенциалов между двумя точками составляет один вольт, если один кулон заряда получает или теряет один джоуль энергии при перемещении из одной точки в другую: 1 В = 1 Дж/Кл.

Это уравнение связывает разность потенциалов с зарядом и энергией:

\[\begin{matrix}   E=\frac{W}{Q}~~~~~~~ & or & V=\frac{W}{ Q}  \\\end{matrix}\]

Где E (или V) — разность потенциалов в вольтах, W — энергия в джоулях, а Q — заряд в кулонах.

Обратите внимание, что ЭДС измеряется в вольтах, а сила измеряется в ньютонах.

Напряжение Пример 1

Источник питания выдает 55 Дж, когда 50 Кл электронов перемещаются от отрицательного вывода к положительному. Найдите разность потенциалов между выводами.

Решение

\[E=\frac{W}{Q}=\frac{55J}{50C}=1,1 В\]

Пример напряжения 2

Ток силой 0,30 А, протекающий через нить электронно-лучевой трубки выделяет 9,45 Дж тепла за 5,0 с. Чему равна разность потенциалов на нити?

Решение

Так как,

\[I=\frac{Q}{t}\]

\[Q=It=0.30A\times 5s=1.5C\]

\[V=\ frac{W}{Q}=\frac{9.45J}{1.5C}=6.3V\]

ЭДС, разность потенциалов и напряжение

ЭДС — это энергия, преобразованная на единицу количества электрического заряда, перемещаемого от одного терминала к другому внутри источника.

Однако ЭДС равна нарастанию потенциала между клеммами источника, когда цепь разомкнута и ток не течет (I = 0).

Когда в цепи протекает ток, неэффективность процесса преобразования энергии приводит к тому, что рост потенциала становится меньше, чем внутренняя ЭДС источника.

В схеме, показанной на рис. 3, левый вольтметр измеряет разность потенциалов между клеммами аккумуляторной батареи. Даже при разомкнутом выключателе эта разность потенциалов не совпадает с ЭДС батареи, поскольку сам вольтметр потребляет некоторый ток от батареи.

Рисунок 3            Измерение напряжения источника и падения напряжения в базовой электрической цепи . Тем не менее, мы не должны использовать термин ЭДС для обозначения повышения потенциала между клеммами генерирующего устройства.

Термин напряжение в настоящее время обычно используется как более простое выражение для разности потенциалов. Мы можем сохранить различие между ростом и падением потенциала, используя термины «напряжение источника» или «приложенное напряжение» для повышения потенциала между выводами источника и термин «падение напряжения» для падения потенциала на нагрузке цепи.