Важно! Измерить напряжение можно с помощью специального устройства – вольтметра. Стрелочная разновидность прибора, использующаяся на школьных уроках физики, оснащена градуированной шкалой, базирующейся на угле отклонения проволочной рамки, по которой проходит электроток. Помимо него, существуют и приборы с цифровым дисплеем, а также мультиметры, способные работать в нескольких режимах и измеряющие разные величины, описывающие электроцепь. Для измерения важно правильно подключить щупы.

Примеры формул для вычисления напряжения

Измерить напряжение можно, воспользовавшись такой формулой:

U=A/q (U, A и q – величина напряжения, переносящая работа электрополя и заряд, соответственно).

Выразив работу (A=q*U), можно понять, что, чем больше напряженность, тем большую работу потребуется совершить электрополю, чтобы перенести Q. Такие преобразования помогают усвоить, почему важно, чтобы источник питания был мощным. Чем больше потенциальная разница между его клеммами, тем больший объем работы он способен обеспечивать.

Чтобы определить напряжение на участке электрической цепи, используется следующее выражение:

U=I*R.

Здесь I – сила протекающего по проводнику электротока, R – сопротивление фрагмента цепи. Для последовательно и параллельно соединенных проводниковых элементов также существуют свои законы, согласно которым рассчитываются напряжение, токовая сила и сопротивление для каждой из веток.

Для чего нужен потенциометр электрику

Данный прибор широко применяется в практике для модуляции напряжения. Дело в том, что у многих источников (особенно заточенных под автономное функционирование: аккумуляторные элементы, солнечные батареи и т.д.) константное напряжение, не поддающееся управлению без специальных устройств, что может вызвать проблемы. Чтобы уменьшить исходное напряжение такого элемента, используют устройства-делители, снабженные потенциометрами.

Как работает потенциометр? Он представляет собой резистор, имеющий пару выводов и подвижный ползунок с еще одним выводом. Подключаться такое переменное устройство сопротивления может двумя способами:

1. По типу реостата, с использованием ползункового вывода и одного из пары других. Сопротивление замеряется движением ползунка по корпусу резистора. Регуляция цепного электротока в таком случае возможна при последовательном подключении такого реостата и источника напряжения.
2. Потенциометрическим методом, задействующим каждый вывод из имеющейся у прибора тройки. Два главных вывода включаются параллельно источнику, снятие сниженного напряжения реализуется с ползункового механизма и одного вывода. В этом случае через резисторное устройство течет электроток, создающий спад напряжения между ползунком и боковыми выводами. В такой модели на источник питания ложится большая нагрузка, так как для точности регуляции и отсутствия сбоев необходимо, чтобы резисторное сопротивление в несколько раз уступало нагрузочному.

Таким образом, понятие потенциала используется в разных областях физики: как в механике, так и в изучении электричества. В последнем случае оно выступает в качестве характеристики поля. Непосредственно рассматриваемая величина измерению не поддается, зато можно измерить разность, тогда один заряд берется за точку отсчета.

Видео

Способ измерения контактной разности потенциалов

Предлагаемое изобретение относится к способам измерения свойств поверхности, в частности контактной разности потенциалов между проводящими материалами (металлами, полупроводниками, электролитами), и может быть использовано для измерения электродных потенциалов, работы выхода поверхности, для контроля состояния поверхности материалов в различных атмосферах, а также для контроля характеристик межфазных границ.

Известен способ определения контактной разности потенциалов конденсаторным методом — метод Кельвина. Известный способ заключается в расположении поверхностей материалов напротив друг друга для формирования электрической емкости, в соединении их друг с другом проводником, измерении электрического тока в проводнике и в определении степени заряженности материалов, что осуществляется с помощью электроскопов. Недостатком указанного метода является невысокая чувствительности метода.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ измерения контактной разности потенциалов между двумя проводящими материалами, заключающийся в расположении поверхностей материалов, между которыми измеряют контактную разность потенциалов, напротив друг друга для формирования электрической емкости, в соединении их друг с другом и в измерении электрической величины в соединительной цепи [Kelvin (В. Томсон). Phil. Mag., XLVI, 82 (1898). Цитир. по: Царев Б.М. Контактная разность потенциалов и ее влияние на работу электровакуумных приборов. -М.-Л.: ГИТТЛ, 1949. 171 с.(С.87)].

В данном способе, известном под названием «метод вибрирующего конденсатора» или «метод Зисмана-Кельвина», в соединительную цепь включаются последовательно источник напряжения постоянного тока и измеритель переменного тока в цепи. Один из материалов, являющийся измерительным электродом, приводится в вибрирующее движение для периодического изменения величины электрической емкости между измеряемыми поверхностями. Изменение электрической емкости и наличие внешней и контактной разности потенциалов между материалами вызывает в соединительной цепи между материалами переменный электрический ток. Если величина напряжения внешнего источника питания будет равна контактной разности потенциалов и противоположно направлена, то суммарное напряжение на конденсаторе будет равно нулю, переменный ток в цепи будет равен нулю. Изменением величины и полярности приложенного напряжения от внешнего источника достигают нулевое или минимальное значение переменного тока в соединительной цепи, что означает полную компенсацию действия контактной разности потенциалов внешним источником постоянного напряжения. Величину измеряемой контактной разности потенциалов определяют равной величине внешнего приложенного напряжения и обратной по полярности, при котором переменный ток в соединительной цепи имеет минимальное значение [Zisman W. Rev. Sci. Instr., 3, 367 (1932). Цитир. по: Царев Б.М. Контактная разность потенциалов и ее влияние на работу электровакуумных приборов. -М.-Л.: ГИТТЛ, 1949. 171 с.(С.92)].

Недостатком этого способа (метода Зисмана-Кельвина) является невысокая точность измерения величины контактной разности потенциалов из-за большого вклада наводимых паразитных токов при малых площадях измеряемых поверхностей и низкая воспроизводимость результатов из-за нестабильности величины изменения емкости при вибрации, а также значительная техническая сложность и соответственно высокая стоимость технической реализации.

Технический результат направлен на повышение точности измерения величины контактной разности потенциалов, воспроизводимости результатов измерений и уменьшение стоимости технической реализации.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения контактной разности потенциалов между двумя проводящими материалами, заключающемся в расположении поверхностей материалов, между которыми измеряют контактную разность потенциалов, напротив друг друга для формирования электрической емкости, в соединении их друг с другом и в измерении электрической величины в соединительной цепи, при этом измеряемые материалы удаляют друг от друга и соединяют с электрически незаряженным проводником (землей), затем между поверхностями измеряемых материалов размещают материал с большой диэлектрической постоянной, в частности,сегнетоэлектрик, соединяют материалы друг с другом через резистор, в момент времени присоединения резистора измеряют на резисторе импульс напряжения и определяют величину контактной разности потенциалов как величину измеренного напряжения на резисторе.

Отличительным признаком предполагаемого изобретения является то, что создаются условия протекания большого (измеряемого) тока при образовании контактной разности потенциалов между двумя материалами, так как сама контактная разность потенциалов методами измерения обычной зарядовой разностью потенциалов не измеряется. Поэтому для измерения тока в процессе образования контактной разности потенциалов между измеряемыми поверхностями размещают материал с большой диэлектрической постоянной, измеряют величину напряжения на электрическом сопротивлении в начальный момент времени соединения материалов и определяют величину контактной разности потенциалов как величину измеренного напряжения.

На фигуре 1 представлена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа измерения контактной разности потенциалов.

На фигуре 2 приведена зависимость электрического напряжения U_R от времени на сопротивлении R при протекании тока после гальванического соединения материалов.

Устройство (фиг.1) содержит два материала (1 и 2) (далее — электроды), между поверхностями которых (3 и 4 соответственно) измеряется контактная разность потенциалов, диэлектрик 5, размещенный между измеряемыми поверхностями, ключ S1 и резистор R, соединенные последовательно, и измеритель напряжения 6, соединенный параллельно резистору. Последний служит для регистрации падения напряжения на резисторе при протекании тока между электродами 1 и 2 после включения ключа S1. В качестве резистора R и измерителя 6 может использоваться осциллограф с определенным входным сопротивлением (для большинства осциллографов составляющим 0.5-1 МОм).

Способ осуществляется следующим образом. До замыкания контактов ключа S1 оба электрода, между поверхностями которых измеряется контактная разность потенциалов, находятся в нейтральном зарядовом состоянии. Для принудительной нейтрализации случайных зарядов на электродах их отдаляют друг от друга на расстояние до нескольких миллиметров и соединяют с нейтральным материалом или с землей. При этом количество возможных фоновых емкостных зарядов на электродах будет составлять менее 10^-6 доли заряженности электродов при измерениях.

Разница работ выхода электрона обусловливает разную энергию связи электронов в них и потенциальную способность перехода части электронов из электрода с меньшей работой выхода в электрод с большей работой выхода. После соединения контактов ключа S1 из-за разницы энергий связи электронов в электродах (разницы работ выхода) часть электронов из электрода с меньшей работой выхода перейдет в электрод с большей работой выхода согласно физическому механизму образования контактной разности потенциалов [Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. -М.: Наука, 1966. 564 с.].

Из-за неизвестного характера процесса перехода электронов и их неизмеримо малого количества это явление не исследовалось. Очевидно, что процесс перехода электронов образует в проводнике электрический ток. Вследствие зарядки электродов ток имеет экспоненциально спадающий характер. Когда величина разности потенциалов, обусловленная электрическими зарядами, станет равной разности энергий связи электронов в электродах (разности работ выхода), то переход электронов прекращается и электрический ток в соединительном проводнике становится равным нулю. При этом электронная зонная структура электродов остается неизменной. Согласно механизму описанного процесса зависимость электрического тока от времени определяется равенством:

где eφ₁, eφ₂ — работы выхода электрона с поверхностей 3 и 4 электродов 1 и 2 соответственно;

U_зар(t) — напряжение зарядки за счет перехода электронов из электрода с меньшей работой выхода в электрод с большей работой выхода;

R — сопротивление резистора во внешней соединительной цепи.

После прекращения тока I(t)=0, можно записать:

где величина U_зар. определяется разностью работ выхода и представляет собой контактную разность потенциалов U_крп.

Вследствие равенства и противоположной направленности силового действия работ выхода электродов 1, 2 и контактной разности потенциалов значение последней обычными способами измерить не представляется возможным, так как система двух электродов находится в минимуме свободной энергии с единым электрохимическим потенциалом eU_эхп.

В начальный момент после замыкания цепи напряжение зарядки U_зар.t=0=U₀=0, поэтому из равенства (1) следует:

или

где I₀=I_t=0 — значение тока при t=0.

Таким образом, измерением падения напряжения на резисторе в начальный момент времени после замыкания соединительной цепи между двумя электродами можно определить величину контактной разности потенциалов между их поверхностями, обращенными друг к другу.

При известном значении работы выхода одного из электродов согласно равенству (3) в результате измерения U_крп между ними можно определить величину работы выхода второго электрода.

Для повышения достоверности и точности измерения необходимо повышать величину тока во внешней цепи и уменьшать величину спада значения тока за время измерения. Для этого нужно увеличить количество переходящего заряда из одного электрода в другой. Полное количество перешедшего заряда, необходимое для зарядки двух электродов 1 и 2 как конденсатора до величины контактной разности потенциалов U_крп, определится электрической емкостью C_1,2 между ними:

Величина тока при зарядке конденсатора определяется по формуле:

где I₀=U₀/R.

В обычном электротехническом режиме величина напряжения на резисторе R при зарядке конденсатора C от внешнего источника напряжения U_внеш. без учета разницы в работах выхода пластин конденсатора определяется по формуле [Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. -М.: Высшая школа, 1973. 750 с.]:

Для предлагаемого случая роль внешнего источника выполняет разница полных энергий (энергий связи) электронов в материалах электродов:

.

Разность потенциалов между электродами, обусловленная электрическими зарядами, нарастает в соответствии с законами электротехники (6):

Разность полных энергий электронов в электродах остается постоянной, так как зонная структура твердых тел зарядкой не нарушается. Совместное действие атомных потенциалов и потенциалов на свободные электроны определится как разность указанных составляющих из-за противоположной направленности их силового действия:

Поэтому величина тока резистора определится аналогично (7):

Напряжение на резисторе определятся величиной тока и спадает в соответствии с током резистора:

Погрешность измерений можно выразить величиной изменения тока за время измерения dt. Можно отметить, что пиковые измерители напряжения, выполненные на транзисторах с полевым управлением, могут обеспечить время срабатывания значительно меньше микросекунды. Экспериментально измеренная постоянная времени заряда τ=R·C_1,2 — цепочки составляет десятки миллисекунд, поэтому даже в приближении линейного спада тока погрешность будет меньше 0,001 (0,1%).

Другой причиной погрешности измерений является интегрирование начального фронта импульса тока в соединительной цепи (или напряжения на резисторе). Она приводит к уменьшению амплитуды сигнала в соединительной цепи. Так как эта погрешность аппаратная и систематическая, то она может быть учтена расчетным путем.

На фигуре 2 приведена зависимость изменения напряжения на сопротивлении R от времени после замыкания ключа S1. Максимальное значение напряжения на сопротивлении R будет при отсутствии зарядки электродов в момент времени t_вкл. (с учетом погрешностей измерений). Оно может быть определено измерительным устройством 6 и представляет собой измеренное значение контактной разности потенциалов U_{крп.изм.} между электродами 1 и 2. Учет влияния погрешностей позволяет определить действительное значение контактной разности потенциалов U_{крп.дейст.}.

Предлагаемый способ апробирован на экспериментальном устройстве, изготовленном с использованием стандартного плоского конденсатора с сегнетоэлектрическим диэлектриком с относительной диэлектрической постоянной порядка ε=200000. При этом один электрод конденсатора был удален. Оставшийся электрод служил опорным электродом 1 согласно фиг.1. В качестве электрода 2 использовались материалы, между которыми измерялась контактная разность потенциалов U_крп.. Работа выхода электрода 1 конденсатора определялась использованием электрода 2, изготовленного из материала с известной работой выхода. При известном значении работы выхода электрода 1 и измеренном значении контактной разности потенциалов определялась работа выхода электрода 2. Большое значение диэлектрической постоянной позволяло получать большой заряд на электрической емкости, образованной электродами 1 и 2. Измерение напряжения на резисторе осуществлялось с помощью запоминающего осциллографа. Выполнены измерения контактной разности потенциалов и работ выхода для ряда материалов в атмосфере воздуха.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый способ отличается тем, что электрический ток во внешней цепи между электродами формируется за счет разницы электрохимических потенциалов поверхностей электродов и создания большой электрической емкости между поверхностями без использования вибрации электродов и внешнего напряжения, применяемых в прототипе. Стационарное (не вибрирующее) положение электродов и их поверхностей относительно друг друга в процессе измерений позволяет обеспечить воспроизводимость результатов с погрешностью измерительной аппаратуры величиной порядка единиц процента. Простота устройства для реализации предлагаемого способа позволяет уменьшить затраты на техническую реализацию.

Измерение потенциала проводника

Как мы уже отмечали ранее, поле внутри проводника имеет нулевую напряженность. Следовательно, он является эквипотенциальным по всему объему. Иными словами, значения потенциалов будут одинаковы во всех его точках.

Разность потенциалов двух любых точек проводника будет равна:

Потенциал проводника – это значение его потенциала, одинаковое для всех точек.

Рассмотрим ситуацию с изолированным заряженным проводником. Вокруг него имеется электрическое поле, создаваемое зарядом и распространяемое в веществе вокруг него. Нормировка потенциала будет равна нулю в бесконечности. Тогда его потенциал может быть выражен так:

Интегрирование может начинаться в любой точке проводника и заканчиваться в бесконечности.

Измерение с помощью электрометра

Электроскоп — прибор для измерения разности потенциалов между двумя проводниками.

Если его стрелка или листочки заключены в металлическую оболочку, то его называют электрометром. Для измерения нам надо соединить один проводник с его оболочкой, а второй – с шариком, после чего стрелка прибора примет потенциал измеряемого тела. При этом образуется электрическое поле с силовыми линиями, направленными от стрелки к оболочке или наоборот. От напряженности и конфигурации этого поля будет зависеть величина отклонения стрелки. Важно отметить, что поле внутри металлической оболочки не будет зависеть от внешнего поля, а будет определяться только разностью потенциалов между стрелкой и оболочкой.

Мерой разности потенциалов двух измеряемых тел является угол отклонения стрелки электрометра.

Градуировка на таком приборе может быть и в вольтах. Зачастую при измерении вторым телом выступает земля, то есть выполняется заземление оболочки электрометра. В таком случае его показания будут означать потенциал тела относительно Земли.

Рисунок 1

Можно заземлять как оболочку, так и шарик, это не имеет значения. Это определит только направление, в котором будут идти силовые линии, а угол отклонения стрелки окажется одинаковым.

Очевидно, что стрелка должна иметь слабую связь с внешними полями, чтобы точность измерения электрометром была высокой. Однако слишком сильная связь искажает показания. Чтобы создать нужный уровень защиты, в оболочке экрана или шарика, а также в наружной части стержня, соединяющего стрелку с шариком, оставляют небольшое отверстие. Если контакт с внешними полями будет слишком интенсивным, то на этих частях прибора возникнут посторонние заряды, индуцированные внешними полями, которые будут вносить искажения при переходе на стрелку. По той же самой причине провода, соединяющие измеряемые тела, не должны быть толстыми.

С помощью электрометра мы можем убедиться в эквипотенциальности поверхности проводника. Соединив прибор с разными точками заряженного проводника, мы увидим, что отклонение стрелки останется прежним.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Измерение с помощью метода электрического зонда

Если нам нужно измерить разность потенциалов в жидких или газообразных диэлектриках, то применяется метод электрического зонда. Это небольшой металлический прибор, состоящий из шарика или диска, соединенного проволокой с шариком электрометра. При этом прибор должен иметь заземленную оболочку.

Зонд необходимо поместить в нужную точку диэлектрика, после чего он покажет разность потенциалов между оболочкой и стрелкой (или между зондом и Землей). Нужно учитывать, что помещение зонда в диэлектрик сильно изменяет потенциал измеряемой точки. Это происходит из-за индукционных зарядов на шарике прибора и самом зонде. Чтобы получить достоверные данные, нужно, чтобы при внесении зонда прибор и шарик электроскопа приняли исходный потенциал измеряемой точки.

Убрать индукционные заряды можно разными способами.

Например, если зонд капельный, то нам потребуется небольшой сосуд с проводящей жидкостью, на дне которого есть маленькое отверстие. Через него капли проводника унесут индукционный заряд, и все заряды с противоположным знаком перейдут на стрелку электрометра. Это должно изменить угол отклонения стрелки.

Если зонд не заряжен, то его потенциал такой же, как у окружающего его пространства. Поскольку он соединяется с шариком электрометра, то его потенциал будет равен ему. В итоге мы получим нужное значение потенциала без искажений.

Также индукционные заряды удаляют при помощи так называемого пламенного зонда. В таком случае в качестве зонда выступает конец металлической проволоки, соединенный с диэлектрической трубкой, используемой в качестве газовой горелки.

Высокая температура слегка ионизирует воздух вокруг и делает его проводящим. В итоге индукционные заряды уносятся ионами вместе с потоком газа. Примерно та же идея лежит в основе радиоактивного зонда.

Примеры решения задач

Условие: экспериментально подтверждена отрицательная заряженность Земли. Около земной поверхности имеется напряженность, среднее значение которой составляет примерно 130 В на кв.м. У человека имеется разность потенциалов между головой и ногами, равная примерно 200 В. Поясните, почему при этом не происходит поражения электрическим током.

Решение

Тело человека – очень хороший проводник, значит, оно вносит сильные искажения в электрическое поле вокруг себя. На поверхности человеческого тела заряды перераспределяются, но это продолжается весьма недолгое время, и интенсивность процесса невысока. Положение силовых линий поля по отношению к телу является перпендикулярным, а эквипотенциальные поверхности огибают его точно так же, как металлический предмет. Все тело человека является эквипотенциальным, т.е. в разных его точках потенциалы одинаковы. Напряженность поля зависит от разности потенциалов поля, если разность потенциалов равна нулю, значит и напряженность поля будет нулевой.

Ответ: Именно поэтому человек не чувствует разности потенциалов электрического поля Земли.

Условие: прикосновение к электроскопу пальцем вызывает его разрядку. Будет ли прибор разряжаться в том случае, если рядом с ним будет находиться заряженное тело, изолированное от Земли?

Решение

При поднесении заряженного тела к электроскопу мы увидим, что на стержне прибора появятся индуцированные заряды. Со стороны внешнего конца они будут иметь знак, противоположный зарядам на внутреннем конце.

Ответ: электроскоп не разрядится.

Условие: измерение с помощью электрического зонда показало, что потенциал электрического поля Земли меняется по мере подъема вверх примерно на 100 В/м. Подсчитайте, чему будет равен заряд Земли, если считать, что поле создается именно им. Радиус Земли считать равным 6400 км.

Решение

То, что модуль напряженности меняется, может быть связано с изменением потенциала Земли. Нам потребуется формула:

E=∆φ∆x.

Учитывая размерность, сделаем вывод, что в задаче нужно использовать именно E.

Зная теорему Остроградского-Гаусса, можем записать:

ES=qεε0.

Здесь S=4πR2, где поверхность, через которую рассмотрен поток вектора напряженности. Она совпадает со сферой радиуса Земли.

Искомый заряд выражается так:

q=ESεε0.

Примем ε=1. Подставим это в формулу, учтем, что S=4πR2, и получим:

q=∆φ∆x4πR2εε0.

Переведем радиус Земли в СИ, получим: R=6,4·106 м. Вычислим заряд Земли:

q=100·4·3,14·8,85·10-12·6,4·10621≈4,55·105 Кл

Ответ: Земля имеет заряд, равный 4,55·105 Кл.

17.1 Разница потенциалов и ЭДС | Электрические цепи

17.1 Разность потенциалов и ЭДС (ESAFA)

Когда цепь подключена и завершена, заряд может перемещаться по цепи. Заряд не переместится, если нет это причина, сила, чтобы вести его по кругу. Думайте об этом так, как будто заряд находится в состоянии покоя, и что-то должно подтолкнуть его. Это означает, что необходимо проделать работу, чтобы заряд переместился. Сила действует на заряды, выполняя работу, заставить их двигаться.Сила обеспечивается батареей в цепи.

Батарея имеет потенциал для заряда по замкнутой цепи, батарея имеет потенциальную энергию, которая может быть преобразуется в электрическую энергию, выполняя работу над зарядом в цепи, чтобы заставить его двигаться.

Разница потенциалов

Потенциальная разница — это работа, выполненная на единицу заряда, \ (\ frac {W} {q} \). Единицы измерения разности потенциалов: вольт (В), который определяется как один джоуль на кулон.

Количество: Разница потенциалов (В) Наименование блока: вольт Обозначение единицы: V

Вольтметр (ESAFB)

Вольтметр — это прибор для измерения разности потенциалов между двумя точками в электрической цепи.

Обозначение вольтметра:

Вольтметр

EMF (ESAFC)

Когда вы измеряете разность потенциалов на (или между) выводами батареи, которая не находится в По полной схеме вы измеряете ЭДС аккумуляторной батареи.Это максимальный объем работы на кулон заряда, который батарея может сделать для переноса заряда от одного терминала через цепь к другому Терминал.

Вольт назван в честь итальянского физика Алессандро Вольта (1745–1827).

Разность электрических потенциалов также называется напряжением.

Когда вы измеряете разность потенциалов на клеммах батареи (или между ними), которая составляет в Завершив цепь , вы измеряете разность потенциалов клемм аккумуляторной батареи.Хотя это измеренная в вольтах, она не идентична ЭДС. Разница будет заключаться в работе, проделанной для прохождения заряда батарея.

Батареи

Фотография с помощью scalepeeder на Flickr.com

Один вывод вольтметра подсоединяется к одному концу батареи, а другой вывод подсоединяется к противоположный конец. Вольтметр также можно использовать для измерения напряжения на резисторе или любом другом компоненте цепь, но должна быть подключена параллельно.

23.4: Электрический потенциал — Chemistry LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Электрический потенциал
2. Сводка
3. Авторы и авторство

Вольтметр не измеряет напряжение напрямую; он измеряет электрический ток.Однако ток и напряжение могут быть напрямую связаны друг с другом. Первые измерители назывались гальванометрами, и они использовали основные законы электричества для определения напряжения. Они были тяжелыми и трудными в работе, но свою работу выполняли. Первые мультиметры были разработаны в 1920-х годах, но настоящая портативность должна была подождать, пока печатные схемы и транзисторы не заменили громоздкие провода и электронные лампы.

Электрический потенциал

Электрический потенциал — это измерение способности гальванического элемента производить электрический ток.Электрический потенциал обычно измеряется в вольтах \ (\ left (\ text {V} \ right) \). Напряжение, создаваемое данным гальваническим элементом, представляет собой разность электрических потенциалов между двумя полуэлементами. Невозможно измерить электрический потенциал изолированной полуячейки. Например, если бы был построен только цинковый полуэлемент, полная окислительно-восстановительная реакция не могла бы произойти, и поэтому невозможно было бы измерить электрический потенциал. Только когда другая полуэлемент объединяется с цинковым полуэлементом, можно измерить электрическую разность потенциалов или напряжение.{2 +}} \) ионы в другой полуячейке. Вместо этого металлический цинк окисляется. Потенциал восстановления является мерой тенденции данной полуреакции протекать как восстановление в электрохимической ячейке. В данном гальваническом элементе полуэлемент, который имеет больший восстановительный потенциал, — это тот, в котором происходит восстановление. В полуячейке с более низким потенциалом восстановления произойдет окисление. Потенциал ячейки \ (\ left (E_ \ text {cell} \ right) \) — это разница потенциалов восстановления между двумя полуячейками в электрохимической ячейке.

Сводка

• Электрический потенциал — это мера способности гальванического элемента производить электрический ток.
• Восстановительный потенциал — это мера тенденции данной полуреакции протекать как восстановление в электрохимической ячейке.
• Потенциал ячейки \ (\ left (E_ \ text {cell} \ right) \) — это разность восстановительного потенциала между двумя полуячейками в электрохимической ячейке.

Авторы и авторство

• Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.

Разность потенциалов и ток — Ausgrid

При обсуждении электрической энергии необходимо понимать несколько важных величин.

Разность потенциалов или напряжение (В)

Это говорит вам, сколько энергии доступно для проталкивания электрических зарядов через цепь. Для физика это мера «разницы электрической потенциальной энергии, которую заряд имеет в одной точке по сравнению с другой.»

Знакомый способ понять разность потенциалов — представить себе камень на вершине холма. Камень обладает большой потенциальной гравитационной энергией, которую он может потерять, если упадет на землю. В аккумуляторе или источнике питания электрические заряды на одном выводе (обычно это положительный вывод) имеют БОЛЬШЕ энергии (потенциальная электрическая энергия), чем когда они попадают на другой вывод, то есть они могут упасть с положительной клеммы на отрицательную. Терминал.Для того, чтобы заряды потеряли свою энергию, им требуется токопроводящий путь, позволяющий им упасть с электрического холма. Этот путь представляет собой ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЦЕПЬ, которая позволяет зарядам терять свою избыточную энергию при перемещении по цепи. Это похоже на скалу на холме. Если позволить, он может упасть на «землю» и потерять накопленную энергию.

Энергия, которую должны терять заряды, называется «разностью потенциалов». Разность потенциалов показывает, сколько энергии должны терять заряды за кулон.Разность потенциалов измеряется в вольтах, символ V, где 1 вольт эквивалентен разнице энергии в 1 джоуль для каждого кулоновского заряда. Разницу потенциалов обычно называют напряжением.

Электрический ток (I)

Это скорость , с которой электрические заряды проходят через цепь, то есть насколько быстро электрические заряды проходят через цепь. Амперметр используется в цепи для регистрации тока.Электрический ток обозначен символом I и измеряется в ампер (символ A ), где 1 ампер эквивалентен потоку 1 кулон в секунду . Хотя первоначально считалось, что ток представляет собой поток положительного заряда, теперь мы знаем, что в большинстве случаев это только очень крошечные отрицательно заряженные электронов , которые протекают по проводам в виде тока.

Помните, что положительный заряд несет протон , и все они очень плотно удерживаются в ядре атома , поэтому, если субстанция не является жидким положительным зарядом, она не может легко перемещаться в веществе.

Электрический заряд (Q или q)

Вот что делает что-то электрическим. Все атомы содержат электрически заряженные компоненты. Положительный заряд создается протонами, которые удерживаются вместе с незаряженными нейтронами в ядрах атомов. Отрицательный заряд создается электронами. Электроны — это мельчайшие частицы в атоме, которые вращаются вокруг ядра на относительно больших расстояниях (немного похоже на крошечную Землю, вращающуюся вокруг Солнца). Заряд электрона в точности такой же, как заряд протона.Электрический заряд обычно возникает из-за недостатка или избытка электронов. Большинство веществ обычно нейтральны с равным количеством положительного и отрицательного заряда.

Разница между электродвижущей силой и разницей потенциалов со сравнительной таблицей

И разность потенциалов, и электродвижущая сила (ЭДС) являются формой энергии. Одно из основных различий между ЭДС и разностью потенциалов заключается в том, что ЭДС вызывается преобразованием другой формы энергии в электрическую, тогда как в разности потенциалов электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии.Некоторые другие различия между ними объясняются ниже в виде сравнительной таблицы.

Содержание: Электродвижущая сила, В / с, разность потенциалов

1. Сравнительная таблица
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Запомните

Сравнительная таблица

Определение потенциальных различий

Разность потенциалов определяется как количество энергии, используемой одним кулоном заряда при перемещении из одной точки в другую.Он измеряется в вольтах и ​​обозначается символом V. Разность потенциалов измеряется вольтметром.

Разность потенциалов между двумя точечными зарядами выражается формулой, показанной ниже.

Пример — Рассмотрим схему, показанную на рисунке ниже.

На сопротивление цепи подается напряжение 12 В. Разница потенциалов между любыми двумя точками, говорит А и В, — это энергия, используемая одним кулоном заряда при перемещении из одной точки (А) в другую (В).Таким образом, разность потенциалов между точками A и B составляет 7 вольт.

Определение электродвижущей силы

Электродвижущая сила — это полное напряжение, создаваемое источником. Другими словами, это количество энергии, передаваемой источником каждому кулону заряда. Он измеряется в вольтах и ​​обозначается символом ε (эпсилон).

ЭДС — это максимальное напряжение, которое может получить цепь. Естественно, он возникает при колебаниях магнитного поля.ЭДС выражается формулой, показанной ниже

Электродвижущая сила — это тип энергии, который заставляет единичный положительный заряд перемещаться от положительной клеммы источника к отрицательной. Он отделяет два заряда друг от друга.

Пример — Рассмотрим схему, показанную на рисунке ниже.

А аккумулятор имеет ЭДС 12 В; это означает, что батарея обеспечивает 12 джоулей энергии на каждый кулон заряда. Заряд перемещается от положительной клеммы к отрицательной через внешнюю цепь; он дает всю энергию, изначально поставляемую батареей.

Ключевые различия между электродвижущей силой и разностью потенциалов.

1. Электродвижущая сила — это мера энергии, которую она дает каждому кулону заряда, тогда как разность потенциалов — это количество энергии, используемой одним кулоном заряда.
2. Электродвижущая сила обозначается символом ε, тогда как символ V представляет разность потенциалов.
3. Электродвижущая сила не зависит от внутреннего сопротивления цепи, тогда как разность потенциалов прямо пропорциональна сопротивлению цепи.
4. Электродвижущая сила передает энергию по всей цепи. Разность потенциалов — это мера энергии между любыми двумя точками цепи.
5. Величина электродвижущей силы всегда больше, чем разность потенциалов, когда цепь не изменилась, но когда цепь полностью заряжена, величина разности потенциалов равна ЭДС цепи.
6. Величина ЭДС всегда оставалась постоянной, тогда как величина разности потенциалов варьировалась.
7. Электродвижущая сила является причиной разности потенциалов, тогда как разность потенциалов — это эффект разности потенциалов.
8. Сила ЭДС существует в цепи, даже когда ток не течет в цепи, тогда как разность потенциалов не существует в цепи, когда величина тока остается нулевой.
9. ЭДС — это максимальное напряжение, которое может выдать аккумулятор, тогда как величина разности потенциалов всегда меньше максимально возможного значения ЭДС.
10. Сила ЭДС увеличивает электрическую энергию в цепи, тогда как разность потенциалов приводит к потере электрической энергии в цепи.
11. Электродвижущая сила индуцируется в электрическом, магнитном и гравитационном полях, тогда как разность потенциалов создается только в электрическом поле.
12. Измеритель ЭДС используется для измерения электродвижущей силы, а вольтметр — для измерения разности потенциалов.

Запомните

На первый взгляд, название ЭДС подразумевает, что это сила, которая заставляет электроны (заряженные частицы, т.е., ток) протекать по цепи. Фактически, это не сила, а энергия, передаваемая некоторым активным источником, например батареей, на один кулон заряда.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

В каких единицах измеряется разность потенциалов? — Mvorganizing.org

В каких единицах измеряется разность потенциалов?

вольт

Что мы используем для измерения напряжения в цепи?

Измерение напряжения Напряжение на компоненте в цепи измеряется с помощью вольтметра.Вольтметр необходимо подключать параллельно компоненту.

Какая разность потенциалов необходима для передачи тока?

Решение. Таким образом, 240 В — это разность потенциалов, необходимая для передачи тока 6 А через электрический прибор с сопротивлением 40 Ом.

Как называется отношение разности потенциалов к току?

сопротивление

Какова взаимосвязь между разностью потенциалов выполненной работы и перемещенным зарядом?

Разность потенциалов между двумя точками в электрической цепи равна количеству работы, проделанной при перемещении единичного заряда из одной точки в другую.

Какая разница потенциалов между выводами АКБ?

Следовательно, разность потенциалов, протекающая между выводами батареи, когда выполняется работа 250 Дж для перемещения заряда 20C, составляет 12,5 В.

Какая связь между рабочим зарядом и потенциалом электрической цепи?

Связь между работой (W), зарядом (Q) и разностью потенциалов (V): Работа, которую необходимо совершить (W) для перемещения положительного заряда Q, между двумя точками в цепи, имеющей разность потенциалов V, равна QV.То есть W = QV. Концепция: электрический ток.

Какая связь между потенциалом и зарядом?

«В любой точке электрического поля электрический потенциал — это количество электрической потенциальной энергии, деленное на количество заряда в этой точке. Он исключает количество заряда из уравнения и оставляет нам представление о том, сколько потенциальной энергии могут обеспечить определенные области электрического поля ».

Как подключить вольтметр к цепи для измерения разности потенциалов между двумя точками?

Вольтметр — это прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи.Вольтметр подключается параллельно к устройству для измерения его напряжения, а амперметр подключается последовательно с устройством для измерения его тока.

Какая электрическая цепь различает открытую и замкнутую цепь?

Разомкнутая цепь — это неполная цепь, и ток не течет через нее, в то время как замкнутая цепь — это полная цепь, и ток течет через нее.

Для чего нужна батарея в цепи?

Essentials.Аккумулятор — это устройство, которое накапливает химическую энергию и преобразует ее в электрическую. Химические реакции в батарее включают поток электронов от одного материала (электрода) к другому через внешнюю цепь. Поток электронов обеспечивает электрический ток, который можно использовать для работы.

Что вы подразумеваете под электрической схемой?

Электрическая цепь включает устройство, которое передает энергию заряженным частицам, составляющим ток, например аккумулятор или генератор; устройства, использующие ток, такие как лампы, электродвигатели или компьютеры; и соединительные провода или линии передачи.

Какие бывают типы электрических цепей?

Существует два основных типа электрических цепей, называемых последовательными и параллельными цепями. Они различаются количеством петель, по которым может течь ток. Вы можете увидеть пример каждого типа схемы на рисунке ниже.

Что такое электрическая цепь класса 8?

Электрические цепи представляют собой замкнутые контуры или пути, которые образуют сеть электрических компонентов, по которой могут течь электроны. Этот путь состоит из электрических проводов и питается от источника, например, от батареи.

Что такое электрическая цепь для класса 7?

Электрическая цепь может быть определена как замкнутый путь, по которому может течь электрический ток. Различные компоненты, такие как аккумулятор, резистор, провод, ключ, лампочка и т. Д.

Какие четыре компонента электрической цепи?

Каждая электрическая цепь, независимо от того, где она находится или насколько она велика или мала, состоит из четырех основных частей: источника энергии (переменного или постоянного тока), проводника (провода), электрической нагрузки (устройства) и по крайней мере одного контроллера. (выключатель).

Каковы три основных характеристики электрической цепи?

Каждая цепь состоит из трех основных компонентов:

• токопроводящий «путь», такой как провод или отпечатки на печатной плате;
• «источник» электроэнергии, такой как аккумулятор или бытовая розетка, и,
• «нагрузка», для работы которой требуется электроэнергия, например лампа.

Какие элементы в электрической цепи?

1 Элементы электрической схемы.Элементы элементарной схемы — резистор, конденсатор и катушка индуктивности (см. Рис. 1.1) — определяют линейную зависимость между напряжением и током.

Каковы основные части электрической цепи?

Четыре основных компонента электрической цепи — это электрический элемент, электрическая лампочка, выключатель и соединительные провода. Электрический элемент обеспечивает электричеством устройства, включенные в цепь.

Какие пять частей цепи?

Основные части электрической цепи состоят из источника питания, нагрузки, провода и переключателя.Есть много типов источников питания. Чаще всего мы видели сухую батарею, аккумуляторную батарею и генератор и т. Д.

В чем измеряется разность потенциалов электрической энергии? — Реабилитацияrobotics.net

В чем измеряется разность потенциалов электрической энергии?

вольт

В чем измеряется разница напряжений?

вольт

В чем разница между напряжением и электрической потенциальной энергией?

Разность электрических потенциалов, также известная как напряжение, — это внешняя работа, необходимая для переноса заряда из одного места в другое в электрическом поле.Разность электрических потенциалов — это изменение потенциальной энергии, испытываемое испытательным зарядом, имеющее значение +1.

Что такое единица измерения разности потенциалов или напряжения?

джоулей

Что вы подразумеваете под потенциалом?

Потенциал обычно относится к нереализованной в настоящее время способности. Этот термин используется в самых разных областях, от физики до социальных наук, для обозначения вещей, которые находятся в состоянии, в котором они могут изменяться, начиная от простого высвобождения энергии объектами до реализации способностей у людей.

Почему у положительных зарядов высокий потенциал?

Электроны могут двигаться под действием электрической силы или магнитной силы. В случае электрического поля Ковенио установил, что области вокруг положительных зарядов считаются с высоким потенциалом, а области вокруг отрицательных зарядов — с низким потенциалом.

Что подразумевается под более высоким потенциалом?

Более высокий потенциал — это точка с более высокой концентрацией зарядов, а более низкий потенциал — это точка с меньшей концентрацией зарядов.Следовательно, считается, что точка, которая является более положительной, является точкой с более высоким потенциалом (обычный ток)

Что имеется в виду, когда говорится, что заряд движется от более высокого потенциала к более низкому потенциалу?

Положительные заряды всегда переходят от высоких потенциалов к более низким. Отрицательные заряды движутся в обратном направлении. Доминирующий переносчик заряда (вид), который движется, зависит от ситуации. Во многих ситуациях ион не может свободно перемещаться, например, из-за связей с другими ионами.

Высокий потенциал положительный?

1 Ответ. Соглашение. Мы также могли бы определить отрицательный вывод как «высокий потенциал». Однако это соглашение должно быть последовательным. Положительный вывод находится под высоким потенциалом, и этот потенциал заставляет положительные заряды течь от высокого потенциала к низкому потенциалу.

Что означает высокий электрический потенциал?

Электрический потенциал — это потенциальная энергия заряда. Положительный тестовый заряд будет иметь высокий электрический потенциал, когда он удерживается рядом с положительным зарядом источника, и с более низким электрическим потенциалом, когда он находится дальше.В этом смысле электрический потенциал становится просто свойством местоположения внутри электрического поля.

Какая точка имеет более высокий потенциал A или B?

Слово «потенциал» означает просто V, поэтому точка B имеет более высокий потенциал, чем точка A. Как только вы это узнаете, вы можете напомнить себе о взаимосвязи между электрическим полем и потенциалом (без сомнения, это есть в вашем учебнике).

Что такое положительный электрический потенциал?

Положительная потенциальная энергия означает, что электрическое поле этого заряда способствует тому, что какой-то другой заряд оказывается поблизости.Отрицательная потенциальная энергия означает, что необходимо совершить некоторую работу против электрического поля заряда Q, чтобы какой-то другой заряд попал в поле Q.