Potensyal na pagkakaiba

Ito ay kilala na ang isang katawan ay maaaring uminit nang higit at ang isa ay mas mababa. Ang antas ng pag-init ng isang katawan ay tinatawag na temperatura nito. Katulad nito, ang isang katawan ay maaaring makuryente nang higit kaysa sa iba. Ang antas ng electrification ng katawan ay nagpapakilala sa isang dami na tinatawag na electric potential o simpleng potensyal ng katawan.

Ano ang ibig sabihin ng pagpapakuryente sa katawan? Ibig sabihin sabihin sa kanya singil ng kuryente, ibig sabihin, magdagdag ng isang tiyak na bilang ng mga electron dito kung negatibong sisingilin natin ang katawan, o aalisin ang mga ito mula rito kung positibong sisingilin natin ang katawan. Sa alinmang kaso, ang katawan ay magkakaroon ng isang tiyak na antas ng electrification, ibig sabihin, isa o isa pang potensyal, bukod pa rito, ang isang positibong sisingilin na katawan ay may positibong potensyal, at ang isang negatibong sisingilin na katawan ay may negatibong potensyal.

Ang pagkakaiba sa mga antas ng singil sa kuryente dalawang katawan ang tinatawag pagkakaiba sa potensyal ng kuryente o simple lang potensyal na pagkakaiba.

Dapat itong isipin na kung ang dalawang magkatulad na katawan ay sinisingil ng parehong mga singil, ngunit ang isa ay mas malaki kaysa sa isa, magkakaroon din ng potensyal na pagkakaiba sa pagitan nila.

Bilang karagdagan, mayroong potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang naturang katawan, ang isa ay sinisingil at ang isa ay walang bayad. Kaya, halimbawa, kung ang anumang katawan na nakahiwalay sa lupa ay may tiyak na potensyal, kung gayon ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan nito at ng lupa (na ang potensyal ay itinuturing na zero) ay katumbas ng numero sa potensyal ng katawan na ito.

Kaya, kung ang dalawang katawan ay sinisingil sa paraang hindi pareho ang kanilang mga potensyal, tiyak na mayroong potensyal na pagkakaiba sa pagitan nila.

Alam ng lahat kababalaghan ng elektripikasyon Ang mga suklay kapag hinihimas ito sa buhok ay walang iba kundi ang paglikha ng potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng suklay at buhok ng tao.

Sa katunayan, kapag ang suklay ay ipinahid sa buhok, ang bahagi ng mga electron ay dumadaan sa suklay, na nagcha-charge nito nang negatibo, habang ang buhok, na nawala ang ilan sa mga electron, ay sinisingil sa parehong lawak ng suklay, ngunit positibo. Ang potensyal na pagkakaiba na nilikha sa ganitong paraan ay maaaring mabawasan sa zero sa pamamagitan ng pagpindot sa suklay sa buhok. Ang reverse transition na ito ng mga electron ay madaling matukoy ng tainga kung ang isang nakuryenteng suklay ay inilapit sa tainga. Ang isang katangian na kaluskos ay magsasaad ng kasalukuyang paglabas.

Sa pagsasalita sa itaas tungkol sa potensyal na pagkakaiba, nasa isip namin ang dalawang sisingilin na katawan, gayunpaman ang potensyal na pagkakaiba ay maaari ding makuha sa pagitan ng iba't ibang bahagi (puntos) ng parehong katawan.

Kaya, halimbawa, isaalang-alang kung ano ang mangyayari kung, sa ilalim ng pagkilos ng ilang panlabas na puwersa, pinamamahalaan nating ilipat ang mga libreng electron sa wire sa isang dulo nito. Malinaw, magkakaroon ng kakulangan ng mga electron sa kabilang dulo ng kawad, at pagkatapos ay isang potensyal na pagkakaiba ang lalabas sa pagitan ng mga dulo ng kawad.

Sa sandaling itigil natin ang pagkilos ng panlabas na puwersa, ang mga electron kaagad, dahil sa pagkahumaling ng magkasalungat na mga singil, ay dadaloy sa dulo ng wire, na positibong sisingilin, ibig sabihin, sa lugar kung saan sila ay kulang, at electric. ekwilibriyo ay muling darating sa kawad.

Electromotive force at boltahe

D Upang mapanatili ang isang electric current sa isang konduktor, kailangan ang ilang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya upang mapanatili ang potensyal na pagkakaiba sa mga dulo ng konduktor na ito sa lahat ng oras.

Ang mga pinagmumulan ng enerhiya na ito ay ang tinatawag na mga mapagkukunan ng kuryente pagkakaroon ng tiyak puwersang electromotive, na lumilikha at nagpapanatili ng potensyal na pagkakaiba sa mga dulo ng konduktor sa loob ng mahabang panahon.

Ang electromotive force (dinaglat na EMF) ay tinutukoy ng titik E. Ang yunit ng sukat para sa EMF ay ang bolta. Sa ating bansa, ang bolta ay dinaglat ng titik na "B", at sa internasyonal na pagtatalaga - sa pamamagitan ng titik na "V".

Kaya, upang makakuha ng tuluy-tuloy na daloy, kailangan mo ng electromotive force, iyon ay, kailangan mo ng pinagmumulan ng electric current.

Ang unang tulad ng kasalukuyang pinagmulan ay ang tinatawag na "voltaic column", na binubuo ng isang serye ng mga tanso at sink na bilog na may linya na may katad na babad sa acidified na tubig. Kaya, ang isa sa mga paraan upang makakuha ng isang electromotive force ay ang pakikipag-ugnayan ng kemikal ng ilang mga sangkap, bilang isang resulta kung saan ang enerhiya ng kemikal ay na-convert sa elektrikal na enerhiya. Ang mga kasalukuyang pinagmumulan kung saan ang isang electromotive force ay nilikha sa ganitong paraan ay tinatawag kasalukuyang pinagmumulan ng kemikal.

Sa kasalukuyan, kasalukuyang pinagmumulan ng kemikal - galvanic cells at mga baterya - ay malawakang ginagamit sa electrical engineering at power industry.

Ang isa pang pangunahing kasalukuyang pinagmumulan na naging laganap sa lahat ng mga lugar ng electrical engineering at ang electric power industry ay mga generator.

Ang mga generator ay naka-install sa mga istasyon ng kuryente at nagsisilbing tanging mapagkukunan ng kasalukuyang para sa pagbibigay ng kuryente sa mga pang-industriya na negosyo, electric lighting ng mga lungsod, electric mga riles, tram, metro, trolleybus, atbp.

Parehong sa mga kemikal na pinagmumulan ng electric current (mga cell at baterya) at sa mga generator, ang pagkilos ng electromotive force ay eksaktong pareho. Ito ay nakasalalay sa katotohanan na ang EMF ay lumilikha ng isang potensyal na pagkakaiba sa mga terminal ng kasalukuyang mapagkukunan at pinapanatili ito sa loob ng mahabang panahon.

Ang mga clamp na ito ay tinatawag na kasalukuyang source pole. Ang isang poste ng kasalukuyang pinagmumulan ay palaging nakakaranas ng kakulangan ng mga electron at, samakatuwid, ay may positibong singil, ang iba pang poste ay nakakaranas ng labis na mga electron at, samakatuwid, ay may negatibong singil.

Alinsunod dito, ang isang poste ng kasalukuyang pinagmumulan ay tinatawag na positibo (+), ang isa pang negatibo (-).

Ang mga kasalukuyang pinagmumulan ay ginagamit upang magbigay ng electric current sa iba't ibang mga aparato -. Ang mga kasalukuyang mamimili ay konektado sa mga pole ng kasalukuyang pinagmulan sa pamamagitan ng mga conductor, na bumubuo ng isang closed electrical circuit. Ang potensyal na pagkakaiba na itinatag sa pagitan ng mga pole ng kasalukuyang pinagmulan na may sarado de-koryenteng circuit, ay tinatawag na boltahe at ipinapahiwatig ng titik U.

Ang yunit ng boltahe, tulad ng EMF, ay ang boltahe.

Kung, halimbawa, kinakailangang isulat na ang boltahe ng kasalukuyang mapagkukunan ay 12 volts, pagkatapos ay isulat nila: U - 12 V.

Ang isang aparato na tinatawag na voltmeter ay ginagamit upang sukatin o sukatin ang boltahe.

Upang sukatin ang EMF o boltahe ng isang kasalukuyang pinagmumulan, kailangan mong direktang ikonekta ang isang voltmeter sa mga pole nito. Sa kasong ito, kung bukas, ipapakita ng voltmeter ang EMF ng kasalukuyang pinagmulan. Kung isasara mo ang circuit, hindi na ipapakita ng voltmeter ang EMF, ngunit ang boltahe sa mga terminal ng kasalukuyang pinagmulan.

Ang EMF na binuo ng kasalukuyang pinagmumulan ay palaging mas malaki kaysa sa boltahe sa mga terminal nito.

Ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga puntos 1 at 2 ay ang gawaing ginawa ng mga puwersa ng patlang kapag inililipat ang isang yunit na positibong singil sa isang arbitrary na landas mula sa punto 1 hanggang sa punto 2. Para sa mga potensyal na larangan, ang gawaing ito ay hindi nakasalalay sa hugis ng landas, ngunit ay tinutukoy lamang ng mga posisyon ng simula at pagtatapos na mga punto

ang potensyal ay tinukoy hanggang sa isang additive constant. Ang gawain ng mga puwersa ng electrostatic field kapag inililipat ang singil q kasama ang isang arbitrary na landas mula sa panimulang punto 1 hanggang sa dulong punto 2 ay tinutukoy ng expression

Ang praktikal na yunit ng potensyal ay ang bolta. Ang isang boltahe ay ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga naturang punto kapag, kapag inililipat ang isang palawit ng kuryente mula sa isang punto patungo sa isa pa electric field gumagana sa isang joule.

Ang 1 at 2 ay walang katapusang malapit na mga punto na matatagpuan sa x-axis, upang ang X2 - x1 = dx.

Ang trabaho kapag ang paglipat ng isang yunit ng singil mula sa punto 1 hanggang sa punto 2 ay magiging Ex dx. Ang parehong gawain ay katumbas ng . Equating parehong expression, makuha namin

- scalar gradient

gradient ng function ay isang vector na nakadirekta sa pinakamataas na pagtaas ng function na ito, at ang haba nito ay katumbas ng derivative ng function sa parehong direksyon. Ang geometric na kahulugan ng gradient ay mga equipotential na ibabaw (mga ibabaw ng pantay na potensyal), isang ibabaw kung saan ang potensyal ay nananatiling pare-pareho.

13 Mga potensyal na singil

Potensyal ng field ng isang point charge q sa isang homogenous na dielectric.

- electrical displacement ng isang point charge sa isang homogenous na dielectric D - vector ng electrical induction o electrical displacement

Ang zero ay dapat kunin bilang ang integration constant, upang sa , ang potensyal ay mawala, kung gayon

Potensyal sa larangan ng isang sistema ng mga singil sa punto sa isang homogenous na dielectric.

Gamit ang prinsipyo ng superposisyon, nakukuha natin:

Potensyal ng patuloy na ipinamamahaging mga singil sa kuryente.

- mga elemento ng volume at charged surface na nakasentro sa isang punto

Kung ang dielectric ay hindi magkakatulad, kung gayon ang pagsasama ay dapat na mapalawak din sa mga singil sa polariseysyon. Ang pagsasama ng mga ganyan

Awtomatikong isinasaalang-alang ng singil ang impluwensya ng kapaligiran, at hindi kailangang ipasok ang halaga

14 Electric field sa bagay

Electric field sa bagay. Ang isang sangkap na ipinasok sa isang electric field ay maaaring makabuluhang baguhin ito. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang bagay ay binubuo ng mga sisingilin na particle. Sa kawalan ng isang panlabas na patlang, ang mga particle ay ipinamamahagi sa loob ng sangkap sa paraang ang electric field na nilikha nila, sa karaniwan, sa mga volume na kinabibilangan ng malaking bilang ng mga atom o molekula, ay katumbas ng zero. Sa pagkakaroon ng isang panlabas na patlang, ang muling pamamahagi ng mga sisingilin na mga particle ay nangyayari, at ang isang intrinsic na electric field ay lumitaw sa sangkap. Ang kabuuang patlang ng kuryente ay nabuo alinsunod sa prinsipyo ng superposisyon mula sa panlabas na patlang at ang panloob na patlang na nilikha ng mga sisingilin na mga particle ng bagay. Ang sangkap ay magkakaiba sa mga katangiang elektrikal nito. Ang pinakamalawak na klase ng matter ay conductors at dielectrics. Ang konduktor ay isang katawan o materyal kung saan nagsisimulang gumalaw ang mga singil sa kuryente sa ilalim ng pagkilos ng isang maliit na puwersa. Samakatuwid, ang mga singil na ito ay tinatawag na libre. Sa mga metal, ang mga libreng singil ay mga electron, sa mga solusyon at natutunaw ng mga asing-gamot (mga acid at alkalis) - mga ions. Ang dielectric ay isang katawan o materyal kung saan, sa ilalim ng pagkilos ng mga di-makatwirang malalaking pwersa, ang mga singil ay inilipat lamang sa isang maliit na distansya, na hindi lalampas sa laki ng isang atom, na nauugnay sa posisyon ng balanse nito. Ang mga naturang singil ay tinatawag na nakatali. Libre at nakatali na mga singil. LIBRENG CHARGES 1) sobrang kuryente. mga singil na ipinaalam sa isang conducting o non-conducting body at nagdudulot ng paglabag sa electrical neutrality nito. 2) Elektrisidad kasalukuyang mga singil sa carrier. 3) ilagay. electric mga singil ng atomic residues sa mga metal. MGA KAUGNAY NA SINGIL ang mga singil ng mga particle na bumubuo sa mga atomo at molekula ng dielectric, pati na rin ang mga singil ng mga ion sa kristal. dielectrics na may isang ionic na sala-sala.

Hayaan tayong magkaroon ng walang katapusang unipormeng electric field. Ang isang singil + Q ay inilalagay sa puntong M. Ang singil + Q na natitira sa sarili nito sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersang elektrikal ng patlang ay lilipat sa direksyon ng patlang para sa isang walang katapusang mahabang distansya. Ang paggalaw ng singil na ito ay kumonsumo ng enerhiya electric field. Ang potensyal ng isang partikular na punto sa field ay ang gawaing ginagastos ng isang electric field kapag inilipat nito ang isang positibong yunit ng singil mula sa isang partikular na punto sa field patungo sa isang punto sa infinity. Upang ilipat ang singil + Q mula sa isang walang katapusan na malayong punto pabalik sa puntong M, ang mga panlabas na puwersa ay dapat gumawa ng trabaho A, upang madaig ang mga puwersa ng kuryente ng field. Pagkatapos para sa potensyal ng point M nakukuha natin:

Kaya, ang ganap na electrostatic unit ng potensyal ay tatlong daang beses na mas malaki kaysa sa praktikal na yunit - ang bolta.

Kung ang isang singil na katumbas ng 1 coulomb ay gumagalaw mula sa isang punto sa infinity patungo sa isang punto sa field, ang potensyal nito ay 1 volt, pagkatapos ay ang gawain ng 1 joule ay tapos na. Kung, gayunpaman, ang 15 coulomb ng kuryente ay lumipat sa isang punto sa isang patlang na may potensyal na 10 V mula sa isang walang katapusan na malayong punto, pagkatapos ay ang trabaho ay tapos na 10 -15 \u003d 150 joules.

Sa matematika, ang pag-asa na ito ay ipinahayag ng pormula:

Upang lumipat mula sa punto A na may potensyal na 20V patungo sa punto B na may potensyal na 15V 10 coulomb ng kuryente, ang field ay dapat gumana:

Sa pag-aaral ng electric field, napapansin namin na sa larangang ito ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang punto ng field ay tinatawag ding boltahe sa pagitan ng mga ito, sinusukat sa volts at tinutukoy ng letrang U.

Ang gawain ng mga puwersa ng electric field ay maaaring isulat bilang mga sumusunod:

Upang ilipat ang singil q kasama ang mga linya ng field mula sa isang punto ng isang homogenous na field patungo sa isa pa, na matatagpuan sa layo l, kailangan mong gawin ang gawain:

Ito ang pinakasimpleng ugnayan sa pagitan ng lakas ng electric field at electric voltage para sa isang pare-parehong field.

Ang lokasyon ng mga punto na may pantay na potensyal sa paligid ng ibabaw ng isang naka-charge na konduktor ay depende sa hugis ng ibabaw na ito. Kung kukuha ka halimbawa, ang isang naka-charge na metal na bola, pagkatapos ay ang mga punto ng pantay na potensyal sa electric field na nilikha ng bola ay makikita sa spherical surface na nakapalibot sa naka-charge na bola. Ang ibabaw ng pantay na potensyal, o, bilang ito ay tinatawag ding, ang equipotential surface, ay nagsisilbing isang maginhawang graphical na paraan upang ilarawan ang field. Sa FIG. Ang 13 ay nagpapakita ng larawan ng mga equipotential na ibabaw ng isang bola na may positibong charge.

Para sa isang visual na representasyon kung paano nagbabago ang potensyal na pagkakaiba sa isang partikular na field, dapat iguhit ang mga equipotential na ibabaw upang ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga puntong nasa dalawang

Ang mga kulay abong ibabaw ay pareho, halimbawa, katumbas ng 1 in. Binabalangkas namin ang inisyal, zero, equipotential na ibabaw na may arbitrary na radius. Ang natitirang mga ibabaw 1, 2, 3, 4 ay iginuhit upang ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga puntong nakahiga sa ibabaw na ito at sa mga kalapit na ibabaw ay 1 bolta. Ayon sa kahulugan ng isang equipotential na ibabaw, ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga indibidwal na punto na nakahiga sa parehong ibabaw ay zero; Samakatuwid, ang singil ay gumagalaw sa kahabaan ng equipotential na ibabaw nang walang paggasta ng trabaho. Makikita mula sa figure na ito na habang papalapit tayo sa sinisingil na katawan, ang mga equipotential na ibabaw ay matatagpuan nang mas malapit sa isa't isa, dahil ang potensyal ng mga field point ay tumataas, at ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga katabing ibabaw, ayon sa tinatanggap na kondisyon, ay nananatiling ang pareho. Sa kabaligtaran, habang ang distansya mula sa sisingilin na katawan ay tumataas, ang mga equipotential na ibabaw ay matatagpuan nang mas madalas. Electrical mga linya ng puwersa ay patayo sa equipotential na ibabaw sa anumang punto, dahil sa ilalim lamang ng kondisyon na ang puwersa at displacement ay patayo, ang gawain ng mga puwersang elektrikal kapag ang singil ay gumagalaw sa kahabaan ng equipotential na ibabaw ay maaaring katumbas ng zero. Ang ibabaw ng isang sinisingil na konduktor mismo ay isang equipotential na ibabaw, ibig sabihin, lahat ng mga punto sa ibabaw ng konduktor ay may parehong potensyal. Ang lahat ng mga punto sa loob ng konduktor ay may parehong potensyal.

Kung kukuha tayo ng dalawang konduktor na may magkakaibang mga potensyal at ikonekta ang mga ito sa isang metal na kawad, kung gayon, dahil may potensyal na pagkakaiba o boltahe sa pagitan ng mga dulo ng kawad, isang electric field ang kikilos kasama ang kawad. Ang mga libreng electron ng wire sa ilalim ng pagkilos ng field ay magsisimulang lumipat sa direksyon ng pagtaas ng potensyal, ibig sabihin, magsisimula silang dumaan sa wire kuryente. Ang paggalaw ng mga electron ay magpapatuloy hanggang ang mga potensyal ng mga konduktor ay maging pantay, at ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga ito ay nagiging zero.

Kung ang dalawang sisidlan na may magkaibang antas ng tubig ay konektado mula sa ibaba ng isang tubo, pagkatapos ay dadaloy ang tubig sa tubo. Ang paggalaw ng tubig ay magpapatuloy hanggang ang mga antas ng tubig sa mga sisidlan ay nasa parehong taas, at ang pagkakaiba sa antas ay nagiging zero.

Dahil ang anumang naka-charge na konduktor na konektado sa lupa ay nawawalan ng halos lahat ng singil nito, ang potensyal sa lupa ay may kondisyong itinuturing na zero.

Upang makapagbigay ng mas malalim na kahulugan ng pamilyar na sa atin mula sa ikawalong baitang pisikal na bilang, alalahanin ang kahulugan ng potensyal na field point at kung paano kalkulahin ang gawain ng electric field.

Ang potensyal, tulad ng naaalala natin, ay ang ratio ng potensyal na enerhiya ng isang singil na inilagay sa isang tiyak na punto sa patlang sa halaga ng singil na ito, o ito ang gawain na gagawin ng field kung ang isang solong positibong singil ay inilagay sa ito. punto.

Narito ang potensyal na enerhiya ng singil; - halaga ng bayad. Tulad ng naaalala natin mula sa mekanika upang kalkulahin ang gawaing ginawa ng field sa singil: .

Isinulat namin ngayon ang potensyal na enerhiya gamit ang kahulugan ng potensyal: . At magsagawa tayo ng ilang pagbabagong algebraic:

Kaya, nakukuha namin iyon.

Para sa kaginhawahan, ipinakilala namin ang isang espesyal na halaga na nagsasaad ng pagkakaiba sa ilalim ng mga bracket: .

Kahulugan: boltahe (potensyal na pagkakaiba) - ang ratio ng trabaho na isinagawa ng field kapag naglilipat ng singil mula sa panimulang punto hanggang sa huling punto, sa halaga ng singil na ito.

Yunit ng pagsukat - V - volt:
.

Ang partikular na atensyon ay dapat bayaran sa katotohanan na, sa kaibahan sa karaniwang konsepto sa pisika ng pagkakaiba (ang algebraic na pagkakaiba ng isang tiyak na halaga sa huling sandali at ang parehong halaga sa unang sandali), upang mahanap ang potensyal na pagkakaiba (boltahe) , dapat ibawas ng isa ang panghuling potensyal mula sa paunang potensyal.

Upang makuha ang formula para sa koneksyon na ito, kami, tulad ng sa nakaraang aralin, para sa pagiging simple, ay gagamit ng kaso ng isang pare-parehong field na nilikha ng dalawang magkasalungat na sisingilin na mga plato (tingnan ang Fig. 1).

Fig.1. Isang halimbawa ng unipormeng larangan

Sa kasong ito, ang mga tension vectors ng lahat ng field point sa pagitan ng mga plate ay may isang direksyon at isang module. Ngayon, kung ang isang positibong singil ay inilagay malapit sa positibong plato, pagkatapos ay sa ilalim ng impluwensya ng puwersa ng Coulomb, natural itong lilipat patungo sa negatibong plato. Kaya, ang field ay gagawa ng ilang trabaho sa singil na ito. Isulat natin ang kahulugan ng gawaing mekanikal: . Narito ang modulus ng puwersa; - modyul ng paggalaw; - anggulo sa pagitan ng puwersa at displacement vectors.

Sa aming kaso, ang puwersa at displacement vectors ay co-directed (ang positibong singil ay tinataboy mula sa positibo at naaakit sa negatibo), kaya ang anggulo ay zero, at ang cosine ay isa:.

Isinulat namin ang puwersa sa pamamagitan ng pag-igting, at ang module ng displacement ay tinutukoy bilang d - ang distansya sa pagitan ng dalawang punto - ang simula at pagtatapos ng paggalaw: .

Sa parehong oras . Sa pamamagitan ng pagpareho sa kanang bahagi ng mga pagkakapantay-pantay, nakukuha natin ang nais na relasyon:

Kasunod nito na ang tensyon ay maaari ding masukat sa .

Ang paglipat palayo sa aming modelo ng isang pare-parehong larangan, ang espesyal na pansin ay dapat bayaran sa hindi magkakatulad na larangan, na nilikha ng isang sisingilin na bolang metal. Mula sa mga eksperimento, ang katotohanan ay magagamit na ang potensyal ng anumang punto sa loob o sa ibabaw ng isang bola (guwang o solid) ay hindi nagbabago ng halaga nito, lalo na:
.

Narito ang electrostatic coefficient; - buong singil ng bola; ay ang radius ng bola.

Ang parehong formula ay may bisa din para sa pagkalkula ng field potential ng isang point charge sa layo mula sa charge na ito.

Enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng dalawang singil

Paano matukoy ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng dalawang sisingilin na katawan na matatagpuan sa ilang distansya mula sa isa't isa (tingnan ang Fig. 2).

kanin. 2. Interaksyon ng dalawang katawan na matatagpuan sa ilang distansya r

Upang gawin ito, isipin ang buong sitwasyon: na parang ang katawan 2 ay nasa panlabas na larangan ng katawan 1. Alinsunod dito, ngayon ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan ay maaaring tawaging potensyal na enerhiya ng singil 2 sa panlabas na larangan, ang formula kung saan alam natin: .

Ngayon, alam ang likas na katangian ng panlabas na field (ang field ng isang point charge), alam natin ang formula para sa pagkalkula ng potensyal sa isang punto sa isang tiyak na distansya mula sa field source:
.

Palitan ang pangalawang expression sa una at makuha ang huling resulta:
.

Kung una naming naisip na ang charge 1 na ito ay nasa panlabas na larangan ng charge 2, kung gayon, siyempre, hindi magbabago ang resulta.

Sa electrostatics, kagiliw-giliw na iisa ang lahat ng mga punto sa espasyo na may parehong potensyal. Ang ganitong mga punto ay bumubuo ng ilang mga ibabaw, na tinatawag na equipotential.

Kahulugan: equipotential surface - mga ibabaw, ang bawat punto ay may parehong potensyal. Kung gumuhit ka ng gayong mga ibabaw at gumuhit ng mga linya ng puwersa ng parehong electric field, makikita mo na ang mga equipotential na ibabaw ay palaging patayo sa mga linya ng puwersa, at, bilang karagdagan, ang mga linya ng puwersa ay palaging nakadirekta sa direksyon ng pagbaba. potensyal (tingnan ang Fig. 3).

kanin. 3. Mga halimbawa ng equipotential surface

Ang isa pang mahalagang katotohanan tungkol sa mga equipotential na ibabaw: batay sa kahulugan, ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng anumang mga punto sa naturang ibabaw ay zero (ang mga potensyal ay pantay-pantay), na nangangahulugan na ang gawain ng field upang ilipat ang singil mula sa isang punto ng equipotential surface sa isa pa ay zero din.

Sa susunod na aralin, susuriin natin ang larangan ng dalawang sisingilin na mga plato, katulad: ang capacitor device at ang mga katangian nito.

1) Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Physics ( isang pangunahing antas ng) M.: Mnemosyne. 2012

2) Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Physics grade 10. M.: Ileksa. 2005

3) Kasyanov V.A. Physics grade 10. M.: Bustard. 2010

1) Website na "Physicon" ()

Takdang aralin

1) Pahina 95: No. 732 - 736. Physics. Aklat ng gawain. 10-11 baitang. Rymkevich A.P. M .: Bustard 2013 ()

2) Sa isang punto na may potensyal na 300 V, ang isang naka-charge na katawan ay may potensyal na enerhiya na -0.6 μJ. Ano ang singil ng katawan?

3) Ano kinetic energy nakatanggap ng isang electron sa pamamagitan ng pagpasa sa isang accelerating potensyal na pagkakaiba ng 2 kV?

4) Sa anong trajectory dapat ilipat ang singil sa isang electric field upang ang trabaho nito ay minimal?

5) * Iguhit ang equipotential surface ng field na nilikha ng dalawang magkasalungat na singil.

boltahe ng kuryente.
Potensyal na pagkakaiba. Boltahe.

Paksa: ano ang electric boltahe at potensyal na pagkakaiba.

Marahil ang isa sa mga pinaka-karaniwang ginagamit na expression sa mga electrician ay ang konsepto ng electrical boltahe. Tinatawag din itong potensyal na pagkakaiba at hindi masyadong tamang parirala, tulad ng boltahe, mabuti, ang kahulugan ng mga pangalan ay mahalagang pareho. Ano ba talaga ang ibig sabihin ng konseptong ito? Marahil, sa simula, magbibigay ako ng isang pagbabalangkas ng libro: boltahe ng kuryente - ito ang ratio ng gawain ng electric field ng mga singil sa panahon ng paglilipat ng isang pagsubok na singil mula sa punto 1 hanggang sa punto 2. mabuti at sa simpleng salita pagsasalita, ito ay ipinaliwanag sa gayon.

Ipaalala ko sa iyo na mayroong dalawang uri ng pagsingil, ito ay positibo na may “+” sign at negatibong may “-” sign. Karamihan sa atin sa pagkabata ay nilalaro ng mga magnet, na tapat na nakuha mula sa isa pang sirang kotse na may de-koryenteng motor, kung saan sila nakatayo. Kaya, kapag sinubukan naming ilapit ang parehong mga magnet na ito sa isa't isa, sa isang kaso sila ay naaakit, at kung ang isa sa kanila ay nabaligtad, sila ay nagtataboy nang naaayon.

Nangyari ito dahil ang anumang magnet ay may dalawang poste, ito ay timog at hilaga. Sa kaso kapag ang mga pole ay pareho, pagkatapos ay ang mga magnet ay nagtataboy, ngunit kapag sila ay nasa tapat, sila ay umaakit. Ang parehong bagay ay nangyayari sa mga singil sa kuryente, at ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ay nakasalalay sa bilang at pagkakaiba-iba ng mga sisingilin na particle na ito. Sa madaling salita, mas maraming "plus" sa isang bagay, at sa kabilang banda, ayon sa pagkakabanggit, "minus", mas malakas silang maaakit sa isa't isa. O vice versa, itaboy na may parehong singil (+ at + o - at -).

Ngayon isipin na mayroon tayong dalawang maliliit na bolang bakal. Kung titingnan mo ang mga ito sa pag-iisip, makikita mo ang isang malaking bilang ng mga maliliit na particle na matatagpuan sa isang maliit na distansya mula sa isa't isa at walang kakayahang malayang paggalaw, ito ang mga nuclei ng ating sangkap. Mas maliliit na particle, tinatawag mga electron. Maaari silang humiwalay sa ilang nuclei at sumali sa iba, kaya naglalakbay sa buong bakal na bola. Sa kaso kapag ang bilang ng mga electron ay tumutugma sa bilang ng mga proton sa nucleus, ang mga bola ay neutral sa kuryente.

Ngunit kung kahit papaano ay mag-aalis ka ng isang tiyak na halaga, ang naturang bola ay may posibilidad na maakit ang nawawalang halaga ng mga electron sa sarili nito, at sa gayon ay bumubuo ng isang positibong patlang sa paligid nito na may isang tanda na "+". Ang mas maraming mga electron ay nawawala, mas malakas ito. positibong larangan. Sa kalapit na bola, gagawa kami ng isang pagliko at magdagdag ng mga karagdagang electron. Bilang resulta, nakakakuha tayo ng labis at, nang naaayon, pareho electric field, ngunit may "-" sign.

Bilang resulta, nakakakuha tayo ng dalawang potensyal, ang isa ay sabik na makatanggap ng mga electron, at ang pangalawa ay aalisin ang mga ito. Ang labis na higpit ay lumitaw sa bola, at ang mga particle na ito, sa paligid kung saan umiiral ang patlang, itulak at itulak ang isa't isa palabas ng bola. At kung saan may kakulangan ng mga ito, nang naaayon, ang isang bagay na tulad ng isang vacuum ay nangyayari, na sumusubok na iguhit ang mga ito mga electron. ito magandang halimbawa potensyal na pagkakaiba at hindi hihigit sa boltahe sa pagitan nila. Ngunit, sa sandaling ang mga bakal na bolang ito ay konektado sa isa't isa, ang isang palitan ay magaganap at ang tensyon ay mawawala, dahil ang neutralidad ay nabuo.

Sa halos pagsasalita, ang puwersang ito ng tendensya ng mga naka-charge na particle na lumipat mula sa mas maraming sisingilin na bahagi patungo sa hindi gaanong naka-charge na bahagi sa pagitan ng dalawang punto ang magiging potensyal na pagkakaiba. Isipin natin sa isip ang mga wire na nakakonekta sa baterya mula sa isang ordinaryong flashlight. Sa baterya mismo kemikal na reaksyon, na nagreresulta sa labis na mga electron ("-"), sa loob ng baterya ay itinutulak sila sa negatibong terminal. Ang mga electron na ito ay may posibilidad na bumalik sa kanilang lugar, mula sa kung saan sila itinulak palabas noon.

Hindi sila nagtagumpay sa loob ng baterya, kaya nananatili itong maghintay para sa sandaling gumawa sila ng isang tulay sa anyo ng isang konduktor ng kuryente at kung saan mabilis silang tumakbo sa positibong terminal ng baterya, kung saan sila ay naaakit. Samantala, walang tulay, pagkatapos ay magkakaroon ng pagnanais na tumawid sa anyo nito mismo boltahe ng kuryente o potensyal na pagkakaiba(Boltahe).

Magbibigay ako ng ilang katulad na halimbawa sa ibang pananaw. Mayroong regular na gripo na may tubig. Ang gripo ay sarado at, samakatuwid, ang tubig ay hindi lalabas dito, ngunit mayroon pa ring tubig sa loob at higit pa rito, ito ay naroroon sa ilalim ng ilang presyon, dahil sa presyur na ito ay may posibilidad na masira ito, ngunit pinipigilan ito ng saradong gripo. At sa sandaling ipihit mo ang hawakan ng gripo, agad na tatakbo ang tubig. Kaya ang presyon na ito ay maaaring humigit-kumulang kumpara sa boltahe, at tubig na may mga sisingilin na particle. Ang daloy ng tubig mismo ay sa halimbawang ito ay kumikilos bilang isang electric current sa mga wire mismo, at isang saradong gripo sa papel. switch ng kuryente. Ibinigay ko ang halimbawang ito para lamang sa kalinawan, at ito ay hindi isang kumpletong pagkakatulad!

Kakatwa, ngunit ang mga taong hindi malapit na nauugnay sa propesyon ng isang electrician ay madalas na tumutukoy sa boltahe ng kuryente bilang , expression boltahe at ito ay isang hindi tamang pagbabalangkas, dahil ang boltahe, tulad ng nalaman namin, ay ang potensyal na pagkakaiba ng mga singil sa kuryente, at ang kasalukuyang ay ang daloy ng mga sisingilin na particle na ito. At lumalabas na, binibigkas ang boltahe, bilang isang resulta, isang bahagyang pagkakaiba sa konsepto mismo.

Boltahe, tulad ng lahat ng iba pang dami, ay may sariling yunit ng pagsukat. Ito ay sinusukat sa Volts. Ito ang parehong mga volts na nakasulat sa mga device at power supply. Halimbawa, sa isang regular na socket ng bahay na 220 V, o isang baterya na binili mo na may boltahe na 1.5 V. Sa pangkalahatan, sa palagay ko naiintindihan mo sa mga pangkalahatang tuntunin, ano ang pinaka-electrikal na boltahe na ito. Sa artikulong ito, ako ay batay lamang sa isang simpleng pag-unawa sa terminong ito at hindi pumasok sa lalim ng mga pormulasyon at mga formula, upang hindi kumplikado ang pag-unawa. Sa katunayan, ang paksang ito ay maaaring pag-aralan nang mas malawak, ngunit ito ay nakasalalay sa iyo at sa iyong pagnanais.