Чему равно напряжение между двумя точками

Потенциал. Разность потенциалов.

Разность потенциалов (напряжение) между 2-мя точками поля равняется отношению работы поля по перемещению заряда из начальной точки в конечную к этому заряду:

35154655ac0a353b5b42.97940145,

Так как работа по перемещению заряда в потенциальном поле не зависит от формы траектории, то, зная напряжение между двумя точками, мы определим работу, которая совершается полем по перемещению единичного заряда.

Если есть несколько точечных зарядов, значит, потенциал поля в некоторой точке пространс­тва определяется как алгебраическая сумма потенциалов электрических полей каждого заряда в данной точке:

41663855ac0a723ae740.60033622.

Эквипотенциальной поверхностью, или поверхностью равного потенциала, является поверхность, для любых точек которой разность потенциалов равна нулю. Это означяет, что работа по перемещению заряда по такой поверхности равна нулю, следовательно, линии напряженности электрического поля перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям. Эквипотенциальные поверхности однородного поля представляют собой плоскости, а точечного заряда — концентрические сферы.

Вектор напряженности 06667555ac0ab4b25c32.53980800(как и сила 541355ac0aea3c1467.22230399) перпендикулярен эквипотенциальным поверхнос­тям. Эквипотенциальной является поверхность любого проводника в электростатическом поле, так как силовые линии перпендикулярны поверхности проводника. Внутри проводника разность потенциалов между любыми его точками равна нулю.

В однородном электрическом поле напряженность E в каждой точке одинакова, и работа A по перемещению заряда q параллельно 06667555ac0ab4b25c32.53980800на расстояние d между двумя точками с потенциалами φ1, и φ2 равна:

82901455ac0b2935ec69.07680260,

94836555ac0b641333c4.31224668.

Т.о., напряженность поля пропорциональна разности потенциалов и направлена в сторону уменьшения потенциала. Поэтому положительный заряд будет двигаться в сторону уменьшения потенциала, а отрицательный — в сторону его увеличения.

Единицей напряжения (разности потенциалов) является вольт. Исходя из формулы 35154655ac0a353b5b42.97940145, 2481755ac0bb762db87.64317194, разность потенциалов между двумя точками равна одному вольту, если при перемещении заряда в 1 Кл между этими точками поле совершает работу в 1 Дж.

Источник

Напряжение электрического тока

napryazhenie elektricheskogo toka napryazhenie elektricheskogo toka

Всего получено оценок: 100.

Всего получено оценок: 100.

Электрическое напряжение между двумя точками электрической цепи или электрического поля равно разности потенциалов в этих точках. Эта величина эквивалентна работе, которую производит электрическое поле при перемещении единичного электрического заряда из начальной точки в конечную. В зависимости от вида приложенного напряжения (постоянного или переменного) в электрической цепи формируется ток, величина которого определяется по формуле закона Ома.

Закон Ома

Электрическая цепь состоит из отдельных участков — однородных и неоднородных. Участки цепи, на которых отсутствует действие сторонних сил, т.е.участки, без источников тока, называются однородными. Участки цепи, на которых имеются источники тока, называются неоднородными.

Формула закона Ома для однородного участка цепи выглядит так:

Полностью формулировка закона Ома звучит следующим образом: сила тока I для проводника на однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению U на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R.

где: R — сопротивление цепи, r — сопротивление источника тока. Уравнение (2) называется законом Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна ЭДС источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

Виды напряжений

В электрических цепях используются два основных напряжения электрического тока: постоянное и переменное.

postoyannoe i peremennoe napryazhenie e1576849210524Рис. 1. Постоянное и переменное напряжение.

Постоянное во времени напряжение создается источниками тока (батареи, аккумуляторы), на концах которых долгое время сохраняется одна и та же разность потенциалов (ЭДС).

При изменении полярности потенциалов на клеммах источника, электрический ток тоже будет менять свое направление (колебаться), следуя по закону Ома за временными изменениями напряжения. Количество таких колебаний за определенный промежуток времени (период) называется частотой. Чаще всего используется синусоидальная зависимость тока от времени.

В России стандартная частота составляет 50 Герц, что соответствует изменениям полярности напряжения (и направления тока) 50 раз в секунду. Эти мерцания (пульсации) человеческий глаз не чувствует при использовании в системах освещения. Но в телевизорах и дисплеях компьютеров эту частоту повышают (от 85 Гц и выше), так как при долгом, пристальном рассматривании глаза начинают уставать.

Читайте также:  Что зарегистрировано на человека

Переменный ток применяется при передаче электроэнергии на большие расстояния. Для этих целей лучше всего подходят трехфазные сети, которые подключены к электростанциям (тепловым, атомным, гидро-), где турбины генерируют такой переменный вид напряжения электрического тока.

fizika 105288 trehfaznyy peremennyy tokРис. 3. Трехфазный переменный ток.

Единицы измерения

В международной системе единиц (системе СИ) единица измерения напряжения (В) названа в честь итальянского исследователя Алессандро Вольта (1745-1827г.). Так как работа измеряется в джоулях (Дж), а заряд в кулонах (К), то:

Единица измерения тока — ампер. Это одна из семи базовых единиц в системе СИ. Ток может изменяться (и измеряться) в широчайших пределах, поэтому часто используются такие внесистемные единицы, как:

lazyimg

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что величина напряжения равна работе, которую производит электрическое поле при перемещении единичного электрического заряда из начальной точки в конечную. В электрических цепях находят применение два основных вида напряжения электрического тока: постоянное и переменное. Передача электроэнергии на большие расстояния осуществляется с помощью переменного тока.

Источник

Формула напряжения электрического поля

Определение и формула напряжения электрического поля

Скалярную физическую величину, численно равную работе, которую совершает электростатические и сторонние силы, перемещая единичный положительный заряд, называют напряжением (падением напряжения) на участке цепи. Напряжение обозначают буквой U. Математическая формулировка определения напряжения имеет вид:

Пусть пробный заряд (q>0) перемещается в однородном электрическом поле под воздействием сил рассматриваемого поля из точки 1 в точку 2 на расстояние d (рис.1) в направлении поля.

formules 5756

Работа, которую совершают силы поля за счет его потенциальной энергии, равна:

$$A=\overline=F d=E q d(2)$$

где E – напряженность электрического поля. Из определения напряжения электрического поля и выражения (2) получаем, что формулой для расчета напряжения однородного поля можно считать:

В электростатическом поле напряжение между двумя точками не зависит от формы пути, который соединяет данные точки. В электростатическом поле напряжение вдоль замкнутого контура всегда равно нулю. Поэтому для электростатического поля имеется возможность ввода разности потенциалов, которая однозначно определена действующим полем и служит характеристикой поля.

Зная напряженность поля в каждой точке можно вычислитьразность напряжение между двумя любыми точками:

Es – проекция вектора напряженности поля на направление ds, ds – элемент перемещения заряда. Интеграл можно брать по любой линии, которая соединяет точки 1 и 2.

Единицы измерения напряжения электрического поля

Основной единицей измерения напряжения в системе СИ является: [U]=B (вольт)=Дж/Кл

Примеры решения задач

Задание. Каково напряжение между двумя точками однородного электрического поля, которые находятся на одной силовой линии на расстоянии d=1 мм друг от друга? Напряженность поля равна E=120В/м.

Решение. Так как поле по условию является однородным, то основой для решения задачи является формула:

Формула напряжения электрического поля не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!

Задание. Бесконечно длинная, прямая нить заряжена равномерно с линейной плотностью т. Каково напряжение поля между двумя точками, если одна точка в два раза дальше от нити, чем первая?

Решение. Напряженность поля, которое создает бесконечно длинная, прямая нить, равномерно заряженная по длине, находится при помощи теоремы Гаусса:

поле нити имеет цилиндрическую симметрию (рис.2).

formules 5767

Основой для нахождения напряжения будет формула:

Источник

Чему равно напряжение между двумя точками

Какова разность потенциалов между точками поля, если при перемещении заряда 12 мкКл из одной точки в другую электростатическое поле совершает работу 0,36 мДж? (Ответ дать в вольтах.)

Читайте также:  Чем удивить мужчину овна в постели

Разность потенциалов представляет собой работу по переносу единичного заряда между точками поля. Следовательно, разность потенциалов равна 6f6a46b04047940a6afd0b4d58de1afb

Модуль напряженности однородного электрического поля равен 100 В/м. Каков модуль разности потенциалов между двумя точками, расположенными на одной силовой линии поля на расстоянии 5 см? (Ответ дать в вольтах.)

Модуль разности потенциалов между точками, расположенными на одной силовой линии, связана с расстоянием между этими точками и напряженностью однородного электрического поля соотношением

af2b83040dc03a76d311c1700f007fda

В электрическую цепь включена медная проволока длиной f3fa4e12c37a9f896c0013831f13281aПри напряженности электрического поля 13bb5ba5ecd5db86ce048f8702b0469aсила тока в проводнике равна 2 А. Какое приложено напряжение к концам проволоки? (Ответ дать в вольтах.)

Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками в однородном электрическом поле, расстояние между этими точками и напряженность поля связаны соотношением f64b81b600b003bccd5433096f331dbbВнутри медной проволоки действует однородное электрическое поле, создаваемое источником. Следовательно, к концам проволоки приложено напряжение

866f6110e9da94728006ef8c1a2d9503

А причем здесь сила тока?

В задачах части А часто дают лишние данные, чтобы немного запутать. Не переживайте по этому поводу.

Данияр Кульниязов (Соль Илецк) 15.05.2012 20:45:

А причем здесь сила тока?

При отсутствии силы тока ответ будет другим. Внутри проводника электростатического поля нет.

Может и есть, но в этой конкретной задаче исходя из школьного курса нет. В некоторых задачах здесь на сайте это учитывается.

задача решена верно.

Мякишев и др. Физика. 10 класс. § 103. Условия необходимые для существования электрического тока.

«Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц».

В данной задаче напряжённость не зависит от силы тока. При другой силе тока (изменив, например, площадь сечения проволоки) ответ получается тот же. Условие, что сила тока именно 2 А, лишнее.

r, см 10 20 30 40 50
E, В/м 900 400 225 144 100

Напряжённость электрического поля любого сферически симметричного распределения зарядов, вне этих зарядов рассчитывается по формуле 7fbf28d7866015843d4b81556cbf3628где R — расстояние от центра симметрии, в данном случае от центра шара. Заметим, что в таблице нам дано расстояние от поверхности шара. Если обозначить радиус шара за e9bd82a69cd8077bcab8841057d2858bто 07b14d032222af4e7cfa93595bb7317aИспользуя два любых соответственных значения E и r, найдём заряд шара:

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ МЕЖДУ ДВУМЯ ТОЧКАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Эта задача при расчете электрических цепей встречается очень часто. Пусть, например, в цепи на рис. 2.1 требуется найти напряжение между точками m и n.

Прежде всего необходимо показать на схеме или мысленно представить стрелку этого напряжения. Её направление определяется порядком следования индексов у буквы image148. Для напряжения image149она направлена отточки m к точке n. Если мы меняем местами индексы у буквы image148, то следует изменить и направление стрелки на схеме. При этом при расчете меняется знак полученного напряжения, так как image150.

Дальше записываются уравнения по второму закону Кирхгофа для любого контура, включающего в себя эту стрелку, как было сделано при расчете напряжений image085и image087. Так, для контура m31nm при обходе его по часовой стрелке

image151.

image152. (7.1)

При соответствующем навыке последняя формула может быть записана сразу, без составления уравнения второго закона Кирхгофа.

В указанном контуре напряжение image153складывается из трех напряжений:

image154. (7.2)

Порядок индексов у букв U соответствует порядку, в котором мы проходим участок электрической цепи, идя от точки m к точке n по элементам image008, image014и image009.

Теперь находим значение каждого слагаемого в последнем уравнении.

Величина image155, определяющая напряжение между точками m и 3, представляет собой падение напряжения на сопротивлении image008, которое мы должны взять со знаком минус, так как от точки m к точке 3 мы идем против тока image156:

Читайте также:  Что делать после механической чистки лица

image157.

image158.

Здесь в правой части уравнения стоит плюс, так как мысленная стрелка напряжения image159и ток image034направлены в одну сторону.

Третье слагаемое image160представляет собой напряжение на зажимах источника. Если внутреннее сопротивление последнего равно нулю, то это напряжение по величине равно ЭДС, а знак его зависит от взаимного направления стрелок напряжения и ЭДС (рис. 7.1).

image161

Рис. 7.1. Напряжение на зажимах источника

При указанной на схеме полярности зажимов источника потенциал точки b выше потенциала точки a на величину ЭДС:

image162.

Поэтому при одинаковых направлениях стрелок image148и image163(рис. 7.1, а)

image164.

Если направления стрелок image148и image163противоположны друг другу
(рис. 7.1, б), то

image165.

С учетом сказанного напряжение на участке 1n (см. рис. 2.1) равно

image166.

Подставляя найденные значения напряжений на участках в формулу (7.2), приходим к выражению (7.1).

То же самое напряжение, определяемое по участку m2n, будет равно

image167.

Разумеется, вычисление одного и того же напряжения по двум различным формулам должно привести к одинаковым результатам.

ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ

Общие требования к оформлению графиков. Зависимость мощности от тока

Правила построения графиков рассмотрим на примере зависимости мощности Р1,выделяющейся в сопротивлении первой ветви, от тока I1 в этой ветви. Эта зависимость определяется уравнением баланса мощностей в схеме рис. 6.1, в:

image168.

Так как image169, то

image170. (8.1)

Это – уравнение параболы со смещенной вершиной и направленными вниз ветвями (рис. 8.1).

image171

Значения тока, при которых парабола пересекает горизонтальную ось, находятся из уравнения

image172

и соответственно равны

image173и image174.

По смыслу image175– это ток, протекающий в схеме рис. 6.1, в при закороченном сопротивлении image007. При токе, равном половине этого значения, мощность image176максимальна:

image177.

Предположим, что параметры цепи на рис. 6.1, в имеют следующие численные значения:

image178= 72,4 В; image179= 130 В; image080= 43,6 Ом.

Прежде всего находим максимальные значения абсциссы и ординаты, которые будут определять размеры графика. В нашем примере – это значения image175и image180:

image181;

image182.

Исходя из этих величин и предполагаемых размеров графика, выбираем масштаб, который указываем на каждой оси графика в виде равномерной шкалы.

В одной единице длины (сантиметре, миллиметре) может содержаться m × 10 n именованных единиц. Здесь n – целое число, положительное или отрицательное, а для mрекомендуются числа 1, 2, 5.

Положительные значения величин откладываются вправо по оси абсцисс и вверх по оси ординат.

В конце каждой оси ставится буквенное обозначение откладываемой величины и через запятую – ее единица измерения.

Если график строится на белой (нелинованной) бумаге, то чертится масштабная сетка.

Данные для построения графика рассчитываем по формуле (8.1) и сводим их в таблицу (табл. 8.1).

Данные для построения графика

image098, А 0,2 0,4 0,5 0,6 0,66 0,8 0,9 1 1,2 1,32
image176, Вт 9,78 16,1 17,9 18,9 19 18,2 16,5 14 6,34

Абсциссы точек, выбираемых для построения графика, желательно располагать по оси равномерно. Но вблизи характерных областей кривой (в нашем случае у вершины параболы) точки можно взять чаще. В таблицу внесены также значения максимальной мощности и тока, которому эта мощность соответствует. При построении графика числа из таблицы на осях не показываются (рис. 8.2).

image183

8.2. Зависимость тока от сопротивления

Зависимость тока в первой ветви от сопротивления этой ветви строим по уравнению (6.2), которое при выбранных значениях image074, image179и image080принимает вид:

image184.

Подставляя сюда различные значения сопротивления image185, приходим к результатам, представленным на рис. 8.3.

image185, Ом image098, А
1,32
10 1,07
20 0,91
30 0,78
40 0,69
50 0,62
60 0,56
70 0,51
80 0,47

image186

Рис. 8.3. Зависимость тока от сопротивления

Дата добавления: 2019-07-17 ; просмотров: 1778 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Adblock
detector