Різниця потенціалів – енергетична характеристика

Будь заряд при своєму русі в електричному полі має початкову позицію, точку в просторі поля, яка характеризується потенціалом φначальное, і кінцеву точку, яка також має свій потенціал φконечное. Різниця між двома цими величинами потенціалів називається Δφ – різниця потенціалів, а інакше ще називають електричною напругою поля.

Слід розрізняти електрична напруга поля в електростатичному потенційному полі, де немає вихорів, і падіння електричної напруги в електротехнічних колах, а також напруга, яке є ЕРС (електрорушійна сила). Для того, щоб не було плутанини, зазвичай для електричного поля вживають вираз «різниця потенціалів», для електричних ланцюгів – «падіння напруги», а для джерел струму – «ЕРС джерела». Коли відсутнє розуміння відмінності таких визначень, стає важко розібратися в суті складних явищ в світі електротехніки, електроніки та автоматики. Що ж ріднить всі ці три такі схожі, але все-таки різні поняття? Перш за все загальне тут те, що всі три характеризують енергетичний стан. Але далі, при відповіді на питання «Енергетичне стан чого?», Йдуть відмінності. Різниця потенціалів характеризує енергетику електричного потенційного поля, падіння напруги – для ділянки електричного кола, а ЕРС джерела – це енергетична характеристика пристрою створює електричний струм. Спільність при відповіді на питання: «Що це?», А відмінності у відповідях на питання «Де?». Все пізнається в порівнянні, тому потрібно добре орієнтуватися у всіх трьох вищевказаних поняттях.

Маємо певний шлях пройдений зарядом q від точки A до точки B, від початкового потенціалу, до кінцевого, а різниця між ними і є різниця потенціалів. Про що це нам говорить? Якщо Δφ = φA-φB (різниця потенціалів), тоді щоб дізнатися яку роботу, яку зробив заряд пройшовши шлях, нам треба Δφ помножити на величину заряду q, причому треба врахувати знак заряду.

Отримане значення є роботою, яку здійснює заряд при переміщенні. Інакше кажучи, потенційна енергія поля перетворюється в кінетичну енергію заряду, а так як заряд, в разі руху в бік протилежної йому знака зменшує напруженість поля, то потенційна енергія поля зменшиться.

У разі, якщо деякі не кулонівських сили впливають на заряд і тим самим перемістять його в сторону поля, де знак такий же як у заряду, то робота буде здійснена з протилежним знаком, точніше сказати вона буде витрачена ззовні і загальне енергетичне стан поля збільшиться. В одному випадку потенційна енергія поля зменшується, за рахунок того, що частина цієї енергії переходить в кінетичну, а в іншому випадку, якщо діють на заряд зовнішні механічні сили проти кулонівських сил – потенційна енергія зростає з зовнішнього джерела. У першому випадку заряд рухається в сторону зменшення свого енергетичного стану, а в другому випадку він рухається в бік збільшення свого енергетичного стану. Відповідно робота учиняться може або з позитивним знаком, або з негативним.

...
ПОДІЛИТИСЯ: