พลังงานศักย์ของสูตรสนามไฟฟ้าสถิต เกี่ยวกับความต่างศักย์ แรงเคลื่อนไฟฟ้า และแรงดันไฟฟ้า

ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

ไฟฟ้า ไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) ระหว่างจุดสองจุดเท่ากับการทำงานของสนามไฟฟ้าเพื่อย้ายหน่วยประจุบวกจากจุดหนึ่งของสนามไปยังอีกจุดหนึ่ง

แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) เป็นปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะการทำงานของแรงภายนอก (ไม่มีศักย์) ในแหล่งกำเนิดกระแสตรงหรือกระแสสลับ ในวงจรไฟฟ้าแบบปิด EMF จะเท่ากับการทำงานของแรงเหล่านี้ในการเคลื่อนย้ายประจุบวกหนึ่งประจุไปตามวงจร

EMF สามารถแสดงได้ในรูปของความแรงของสนามไฟฟ้าของแรงภายนอก (Eex) ในลูปปิด (L) ดังนั้น EMF จะเท่ากับ: โดยที่ dl คือองค์ประกอบของความยาวลูป EMF เช่นเดียวกับแรงดันไฟฟ้ามีหน่วยเป็นโวลต์

แรงดันไฟฟ้าเป็นปริมาณทางกายภาพเป็นตัวเลขเท่ากับอัตราส่วนของงานที่ทำเมื่อถ่ายโอนประจุระหว่างจุดสองจุดของสนามไฟฟ้ากับขนาดของประจุนี้

ความต้านทานไฟฟ้าเป็นปริมาณทางกายภาพที่แสดงคุณลักษณะของตัวนำเพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน และเท่ากับอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าที่ปลายตัวนำต่อความแรงของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน ความต้านทานสำหรับวงจรกระแสสลับและสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับอธิบายไว้ในแนวคิดเรื่องอิมพีแดนซ์และอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะ ความต้านทาน (ตัวต้านทาน) เรียกอีกอย่างว่าส่วนประกอบวิทยุที่ออกแบบมาเพื่อแนะนำความต้านทานแบบแอคทีฟในวงจรไฟฟ้า

ความต้านทาน (มักแสดงด้วยตัวอักษร R หรือ r) ถือเป็นค่าคงที่สำหรับตัวนำที่กำหนด ภายในขอบเขตที่กำหนด ก็สามารถคำนวณได้ว่าอยู่ที่ไหน

R - ความต้านทาน;

U คือความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ปลายตัวนำ

ฉัน คือความแรงของกระแสที่ไหลระหว่างปลายของตัวนำภายใต้อิทธิพลของความต่างศักย์

ความต้านทาน R ของตัวนำที่เป็นเนื้อเดียวกันของหน้าตัดคงที่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุของตัวนำ ความยาวและหน้าตัดดังต่อไปนี้:

โดยที่ ρ คือความต้านทานของสารตัวนำ L คือความยาวของตัวนำ และ S คือพื้นที่หน้าตัด ส่วนกลับของความต้านทานเรียกว่าการนำไฟฟ้า ปริมาณนี้สัมพันธ์กับอุณหภูมิตามสูตรของเนิร์สต์-ไอน์สไตน์: โดยที่

T - อุณหภูมิตัวนำ;

D คือค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของตัวพาประจุ

Z คือจำนวนประจุไฟฟ้าของตัวพา

e - ประจุไฟฟ้าเบื้องต้น

C - ความเข้มข้นของตัวพาประจุ;

kB คือค่าคงที่ของ Boltzmann

ดังนั้นความต้านทานของตัวนำจึงสัมพันธ์กับอุณหภูมิดังนี้

ความเป็นตัวนำยิ่งยวดเป็นคุณสมบัติของวัสดุบางชนิดที่จะมีความต้านทานไฟฟ้าเป็นศูนย์อย่างเคร่งครัดเมื่อมีอุณหภูมิต่ำกว่าค่าที่กำหนด (อุณหภูมิวิกฤต)

47.กิ่งโซ่ กฎของ Kirchhoff และเนื้อหาทางกายภาพ

โซ่แยกที่ง่ายที่สุด มีสามสาขาและสองโหนด แต่ละสาขามีกระแสน้ำไหลของตัวเอง สาขาสามารถกำหนดเป็นส่วนของวงจรที่เกิดจากองค์ประกอบที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม (ซึ่งกระแสเดียวกันไหลผ่าน) และอยู่ระหว่างสองโหนด ในทางกลับกัน โหนดคือจุดหนึ่งในห่วงโซ่ซึ่งมีสาขาอย่างน้อยสามสาขามาบรรจบกัน หากมีจุดที่จุดตัดของเส้นสองเส้นบนแผนภาพไฟฟ้า (รูปที่ 2) แสดงว่า ณ จุดนี้มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างสองเส้น มิฉะนั้นจะไม่มี โหนดที่สาขาสองสาขามาบรรจบกัน หนึ่งในนั้นมีความต่อเนื่องของอีกสาขาหนึ่ง เรียกว่าโหนดที่ถอดออกได้หรือโหนดเสื่อม

กฎของเคอร์ชอฟฟ์ (หรือกฎของเคอร์ชอฟ) คือความสัมพันธ์ที่ยึดระหว่างกระแสและแรงดันไฟฟ้าในส่วนต่างๆ ของวงจรไฟฟ้าใดๆ กฎของ Kirchhoff ช่วยให้คุณสามารถคำนวณวงจรไฟฟ้าของกระแสตรงและกึ่งคงที่ได้ มีความสำคัญเป็นพิเศษในวิศวกรรมไฟฟ้าเนื่องจากมีความสามารถรอบด้าน เนื่องจากเหมาะสำหรับการแก้ปัญหาต่างๆ ในทฤษฎีวงจรไฟฟ้า การใช้กฎของ Kirchhoff กับวงจรเชิงเส้นทำให้เราได้ระบบสมการเชิงเส้นสำหรับกระแส และด้วยเหตุนี้จึงสามารถค้นหาค่าของกระแสในทุกสาขาของวงจร คิดค้นโดย Gustav Kirchhoff ในปี 1845

กฎข้อแรกของ Kirchhoff (กฎกระแสของ Kirchhoff, ZTK) ระบุว่าผลรวมเชิงพีชคณิตของกระแสในโหนดใด ๆ ของวงจรใด ๆ มีค่าเท่ากับศูนย์ (ค่าของกระแสที่ไหลจะถูกถ่ายด้วยเครื่องหมายตรงกันข้าม):

กล่าวอีกนัยหนึ่ง กระแสไฟฟ้าไหลเข้าสู่โหนดมากเท่าใด ก็ไหลออกจากโหนดมากเท่านั้น กฎหมายฉบับนี้เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์ประจุ ถ้าวงจรมีโหนด p แสดงว่าสมการกระแส p - 1 อธิบายได้ กฎนี้สามารถนำไปใช้กับปรากฏการณ์ทางกายภาพอื่นๆ ได้ (เช่น ท่อน้ำ) โดยมีกฎการอนุรักษ์ปริมาณและการไหลของปริมาณนี้

กฎข้อที่สองของเคอร์ชอฟฟ์ (กฎความเครียดของเคอร์ชอฟฟ์, ZNK) ระบุว่าผลรวมพีชคณิตของแรงดันไฟฟ้าที่ตกตามวงจรปิดใดๆ เท่ากับผลรวมพีชคณิตของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่กระทำในวงจรเดียวกัน หากไม่มี EMF ในวงจร แรงดันไฟฟ้าตกทั้งหมดจะเป็นศูนย์:

สำหรับแรงดันไฟฟ้าคงที่

สำหรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อเดินไปรอบ ๆ วงจรตามวงจร ศักย์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงจะกลับสู่ค่าเดิม หากวงจรมีกิ่งก้านซึ่งกิ่งก้านนั้นมีแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า แสดงว่าสมการแรงดันไฟฟ้านั้นอธิบายได้ กรณีพิเศษของกฎข้อที่สองสำหรับวงจรที่ประกอบด้วยหนึ่งวงจรคือกฎของโอห์มสำหรับวงจรนี้

กฎของเคอร์ชอฟฟ์ใช้ได้กับวงจรเชิงเส้นและไม่เชิงเส้นสำหรับการเปลี่ยนแปลงกระแสและแรงดันไฟฟ้าทุกประเภทเมื่อเวลาผ่านไป

ตัวอย่างเช่น สำหรับวงจรที่แสดงในรูป ตามกฎข้อแรก ความสัมพันธ์ต่อไปนี้จะเป็นไปตาม:

โปรดทราบว่าสำหรับแต่ละโหนดจะต้องเลือกทิศทางที่เป็นบวก ตัวอย่างเช่น กระแสที่ไหลเข้าสู่โหนดจะถือว่าเป็นค่าบวก และกระแสที่ไหลออกจะถือว่าเป็นค่าลบ

ตามกฎข้อที่สอง ความสัมพันธ์ต่อไปนี้มีผลบังคับใช้:

studfiles.net

3.3. ศักยภาพ. ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

แรงที่ระบบประจุกระทำต่อประจุบางประจุที่ไม่รวมอยู่ในระบบจะเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของแรงที่ประจุแต่ละประจุในระบบกระทำต่อประจุแยกจากกัน (หลักการทับซ้อน)

ในที่นี้ แต่ละเทอมไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของเส้นทาง ดังนั้น จึงไม่ขึ้นอยู่กับรูปร่างของเส้นทางและผลรวม

ดังนั้นสนามไฟฟ้าสถิตจึงมีศักย์

งานที่ทำโดยแรงสนามไฟฟ้าสถิตสามารถแสดงออกผ่านการลดลง

	พลังงานศักย์ – ความแตกต่างระหว่างฟังก์ชันสองสถานะ:
	A12= ตอนที่ 1– ตอนที่ 2
	จากนั้นนิพจน์ (3.2.2) สามารถเขียนใหม่เป็น:
	เมื่อเปรียบเทียบสูตร (3.2.2) และ (3.2.3) เราจะได้นิพจน์สำหรับศักยภาพ
	พลังงานประจุ q" ในสนามประจุ q:

พลังงานศักย์ถูกกำหนดตามค่าคงที่การบูรณาการ ค่าของค่าคงที่ในนิพจน์ Epot ถูกเลือกในลักษณะที่ว่าเมื่อประจุถูกลบออกไปจนเหลืออนันต์ (เช่น ที่ r = ∞) พลังงานศักย์จะกลับกัน

ค่าทดสอบที่แตกต่างกัน q",q"",... จะมีพลังงาน En", En"" ที่แตกต่างกัน และอื่นๆ ที่จุดเดียวกันในสนาม อย่างไรก็ตาม อัตราส่วน En/q"pr จะเท่ากันสำหรับประจุทั้งหมด ดังนั้นจึงมีการใช้ปริมาณสเกลาร์ ซึ่งก็คือ

จากนิพจน์นี้ จะเป็นไปตามว่าศักย์ไฟฟ้าเป็นตัวเลขเท่ากับพลังงานศักย์ที่มีประจุบวกเป็นหน่วย ณ จุดที่กำหนดในสนาม

แทนค่าของพลังงานศักย์ (3.2.3) เป็น (3.3.1.) เราได้มา

ศักย์ เช่นเดียวกับพลังงานศักย์ ถูกกำหนดอย่างแม่นยำกับค่าคงที่การบูรณาการ เราตกลงที่จะถือว่าศักยภาพของจุดที่ถูกลบออกไปจนเหลืออนันต์นั้นเป็นศูนย์ ดังนั้นเมื่อพวกเขาพูดว่า "ศักยภาพของจุดนั้นและจุดนั้น" พวกเขาหมายถึงความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างจุดนี้กับจุดที่ลบออกไปจนไม่มีที่สิ้นสุด คำจำกัดความของศักยภาพอีกประการหนึ่ง:

φ = Aq∞ หรือ A∞ = qφ,

เหล่านั้น. ศักยภาพเป็นตัวเลขเท่ากับงานที่กองกำลังสนามทำกับประจุบวกหนึ่งหน่วยขณะที่มันเคลื่อนที่ออกจากจุดที่กำหนดไปยังอนันต์

dA = ชั้น dl = El qdl

(ในทางตรงกันข้าม จะต้องทำงานเดียวกันเพื่อย้ายประจุบวกหนึ่งหน่วยจากอนันต์ไปยังจุดที่กำหนดในสนาม

หากสนามถูกสร้างขึ้นโดยระบบประจุ จากนั้นเราจะได้: โดยใช้หลักการของการทับซ้อน

เหล่านั้น. ศักย์สนามที่สร้างขึ้นโดยระบบประจุจะเท่ากับผลรวมเชิงพีชคณิตของศักย์ไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยแต่ละประจุแยกจากกัน แต่อย่างที่คุณจำได้ ความตึงเครียดจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีการซ้อนฟิลด์แบบเวกเตอร์

ให้เรากลับมาที่การทำงานของแรงสนามไฟฟ้าสถิตต่อประจุ q" กันดีกว่า เรามาแสดงผลงานกันดีกว่า

โดยที่ U คือความต่างศักย์หรือเรียกอีกอย่างว่าแรงดันไฟฟ้า อย่างไรก็ตามการเปรียบเทียบที่ดี:

A12 = mgh2 −mgh3 = m(gh2 − gh3)

gh – มีความหมายถึงศักย์สนามโน้มถ่วง และ m – ประจุ

ศักยภาพจึงเป็นปริมาณสเกลาร์ ดังนั้นให้ใช้และคำนวณ φ

ง่ายกว่า E เครื่องมือในการวัดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นแพร่หลาย สูตร A∞=qφ สามารถใช้สร้างหน่วยของศักย์ไฟฟ้าได้: หน่วย φ ถือเป็นศักย์ไฟฟ้า ณ จุดหนึ่งในสนามที่จะเคลื่อนที่จาก ∞ ประจุบวกของหน่วย ซึ่งจำเป็นต้องทำงานเท่ากับ 1

ดังนั้น ใน SI – หน่วยของศักย์ไฟฟ้า 1V = 1J/1C ใน SGSE เท่ากับ 1 หน่วยของหม้อ = 300V.

ในวิชาฟิสิกส์มักใช้หน่วยของพลังงานและงานที่เรียกว่า eV ซึ่งเป็นงานที่ทำโดยแรงสนามที่มีประจุเท่ากับประจุของอิเล็กตรอนเมื่อมันผ่านความต่างศักย์ 1V นั่นคือ:

1eV =1.6 10−19 C V =1.6 10−19 เจ

3.4. ความสัมพันธ์ระหว่างความตึงเครียดและศักยภาพ

ดังนั้นจึงสามารถอธิบายสนามไฟฟ้าสถิตได้โดยใช้เวกเตอร์

ปริมาณ E หรือใช้ปริมาณสเกลาร์ φ เห็นได้ชัดว่าต้องมีความเชื่อมโยงบางอย่างระหว่างปริมาณเหล่านี้ มาหาเธอกันเถอะ:

ให้เราพรรณนาถึงการเคลื่อนที่ของประจุ q ตามเส้นทางที่กำหนด

งานที่ทำโดยแรงของสนามไฟฟ้าสถิตบนส่วนที่เล็กที่สุด dl สามารถพบได้ดังนี้:

El - การฉายภาพ E ลงบน drl; dl - ทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุโดยพลการ

ในทางกลับกัน ดังที่เราได้แสดงไปแล้ว งานนี้หากทำโดยสนามไฟฟ้าสถิต จะเท่ากับการลดลงของพลังงานศักย์ของประจุที่เคลื่อนที่ไปเป็นระยะทาง dl

	dA = −qdφ; เอล qdl= −qdφ

นี่คือที่มาของมิติความแรงของสนาม V/m

ในการกำหนดทิศทาง dl – (ทิศทางการเคลื่อนที่) ในอวกาศ คุณจำเป็นต้องรู้เส้นโครง E บนแกนพิกัด:

โดยที่ i,j,k เป็นเวกเตอร์หน่วยของแกน

ตามคำจำกัดความของการไล่ระดับสี ผลรวมของอนุพันธ์อันดับหนึ่งของฟังก์ชันใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับพิกัดคือการไล่ระดับสีของฟังก์ชันนี้ นั่นคือ:

gradφ = ∂∂φx ri + ∂∂φy rj + ∂∂φz kr

ฟังก์ชั่น เครื่องหมายลบแสดงว่า E มุ่งไปที่การลดศักย์ไฟฟ้าของสนามไฟฟ้า

3.5. เส้นสนามและพื้นผิวสมศักย์

อย่างที่คุณและฉันรู้อยู่แล้วว่าทิศทางของเส้นสนาม (เส้นแรงดึง) เข้า

แต่ละจุดสอดคล้องกับทิศทาง E ตามมาด้วยความตึงเครียด E

เท่ากับความต่างศักย์ต่อความยาวหน่วยของเส้นสนาม

เป็นไปตามแนวสนามที่มีการเปลี่ยนแปลงศักยภาพสูงสุดเกิดขึ้น

ดังนั้นจึงเป็นไปได้เสมอที่จะระบุ E ระหว่างจุดสองจุดโดยการวัด U ระหว่างจุดเหล่านั้น และยิ่งจุดอยู่ใกล้มากเท่าไรก็ยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น ในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอจะมีแรง

เส้นตรง ดังนั้น คำจำกัดความของ E จึงง่ายที่สุด:

เมื่อเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวนี้ด้วย dl ศักยภาพจะไม่เปลี่ยนแปลง: dφ = 0 ดังนั้น เส้นโครงของเวกเตอร์ E ไปยัง dl จึงเท่ากับ 0 นั่นคือ El = 0 ดังนั้น

ตามมาว่า E ที่แต่ละจุดถูกชี้ไปตามเส้นปกติไปยังพื้นผิวที่มีศักย์เท่ากัน

คุณสามารถวาดพื้นผิวที่มีศักย์เท่ากันได้มากเท่าที่คุณต้องการ โดย

ความหนาแน่นของพื้นผิวที่มีศักย์เท่ากันสามารถตัดสินได้ด้วยค่าของ E โดยจะมีเงื่อนไขว่าความต่างศักย์ระหว่างพื้นผิวที่มีศักย์ไฟฟ้าสองพื้นผิวที่อยู่ติดกันมีค่าเท่ากับค่าคงที่ ในงานห้องปฏิบัติการชิ้นหนึ่ง เราจะจำลองสนามไฟฟ้าและค้นหาพื้นผิวศักย์ไฟฟ้าและเส้นสนามจากอิเล็กโทรดที่มีรูปร่างต่างๆ คุณจะเห็นได้ชัดว่าสามารถระบุตำแหน่งของพื้นผิวศักย์ไฟฟ้าได้อย่างชัดเจน

สูตร E = −gradφ เป็นการแสดงออกถึงความสัมพันธ์ระหว่างศักยภาพและความเข้ม และช่วยให้สามารถค้นหาความแรงของสนามไฟฟ้าในแต่ละจุดโดยใช้ค่าที่ทราบของ φ คุณยังแก้ได้

ปัญหาผกผันเช่น ใช้ค่าที่ทราบของ E ในแต่ละจุดของสนาม ค้นหาความแตกต่าง φ ระหว่างจุดสองจุดโดยพลการของสนาม ในการทำเช่นนี้เราใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่างานที่ทำโดยกองกำลังภาคสนามด้วยประจุ q เมื่อย้ายจากจุดที่ 1 ไปยังจุดที่ 2 สามารถคำนวณได้ดังนี้:

ในทางกลับกัน งานสามารถแสดงได้เป็น:

A12= q(φ1−φ2)

φ1−φ2= ∫Edl

อินทิกรัลสามารถนำไปตามแนวเส้นใดก็ได้ที่เชื่อมต่อจุดที่ 1 และจุดที่ 2 เนื่องจากการทำงานของสนามไม่ได้ขึ้นอยู่กับเส้นทาง หากต้องการวนรอบปิด φ1 = φ2 เราจะได้:

เหล่านั้น. เรามาถึงทฤษฎีบทที่รู้จักกันดีเกี่ยวกับการไหลเวียนของเวกเตอร์แรงดึง

ผลที่ตามมา การหมุนเวียนของเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้าสถิตตามแนวปิดใดๆ จะเป็นศูนย์ สนามพลังที่ได้นี้

ทรัพย์สินเรียกว่ามีศักยภาพ จากการไหลเวียนของเวกเตอร์ E ถึงศูนย์

ตามมาด้วยว่าไม่สามารถปิดเส้น E ของสนามไฟฟ้าสถิตได้ โดยเริ่มต้นที่ประจุบวกและสิ้นสุดที่ประจุลบหรือไปที่อนันต์

studfiles.net

ความต่างศักย์ไฟฟ้าและฟิสิกส์

แนวคิดเรื่อง "ศักยภาพ" ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฟิสิกส์เพื่อระบุลักษณะเฉพาะของสนามและแรงต่างๆ แอปพลิเคชั่นที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ:

• แม่เหล็กไฟฟ้า – ลักษณะของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
• ความโน้มถ่วง – ลักษณะของสนามโน้มถ่วง
• เครื่องกล – การกำหนดแรง
• อุณหพลศาสตร์ - การวัดพลังงานภายในของร่างกายของระบบอุณหพลศาสตร์
• เคมี;
• อิเล็กโทรด

ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

ในทางกลับกัน แม่เหล็กไฟฟ้าถูกแบ่งออกเป็นสองแนวคิด:

• ไฟฟ้าสถิต (สเกลาร์) เป็นลักษณะของสนามไฟฟ้า
• เวกเตอร์ที่แสดงลักษณะของสนามแม่เหล็ก

ความแรงของสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงนั้นพบได้จากศักย์ไฟฟ้า ในขณะที่สนามไฟฟ้าสถิตมีลักษณะเป็นไฟฟ้าสถิต

ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

ความต่างศักย์หรือแรงดันไฟฟ้าเป็นหนึ่งในแนวคิดพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้า สามารถกำหนดได้ว่าเป็นงานที่ทำโดยสนามไฟฟ้าเพื่อถ่ายโอนประจุระหว่างจุดสองจุด จากนั้น สำหรับคำถามว่าศักยภาพคืออะไร เราสามารถตอบได้ว่านี่คืองานของการถ่ายโอนประจุต่อหน่วยจากจุดที่กำหนดไปยังอนันต์

เช่นเดียวกับในกรณีของแรงโน้มถ่วง ประจุก็เหมือนกับวัตถุที่มีพลังงานศักย์ จะมีศักย์ไฟฟ้าที่แน่นอนเมื่อถูกปล่อยเข้าสู่สนามไฟฟ้า ยิ่งความแรงของสนามไฟฟ้าสูงขึ้นและมีประจุมากขึ้นเท่าใด ศักย์ไฟฟ้าก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

เพื่อกำหนดแรงดันไฟฟ้ามีสูตร:

ซึ่งเกี่ยวข้องกับงานที่ A ทำเพื่อย้ายประจุ q จากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง

หลังจากดำเนินการเปลี่ยนแปลงแล้ว เราได้รับ:

กล่าวคือ ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูง สนามไฟฟ้า (ไฟฟ้า) จะต้องทำงานมากขึ้นเพื่อถ่ายโอนประจุ

คำจำกัดความนี้ช่วยให้คุณเข้าใจสาระสำคัญของพลังของแหล่งพลังงาน ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูงเท่าไร ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วต่อก็จะยิ่งสามารถทำงานได้มากขึ้นเท่านั้น

ความต่างศักย์วัดเป็นโวลต์ ในการวัดแรงดันไฟฟ้า เครื่องมือวัดที่เรียกว่าโวลต์มิเตอร์ได้ถูกสร้างขึ้น ขึ้นอยู่กับหลักการของพลศาสตร์ไฟฟ้า กระแสที่ไหลผ่านโครงลวดของโวลต์มิเตอร์จะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ โครงตั้งอยู่ระหว่างขั้วแม่เหล็ก

ปฏิกิริยาระหว่างสนามของเฟรมกับแม่เหล็กทำให้สนามแม่เหล็กเบี่ยงเบนไปในมุมหนึ่ง ความต่างศักย์ที่มากขึ้นจะสร้างกระแสไฟฟ้าที่มากขึ้น ส่งผลให้มีมุมโก่งที่ใหญ่ขึ้น ขนาดของอุปกรณ์เป็นสัดส่วนกับมุมของการโก่งตัวของเฟรมนั่นคือความต่างศักย์และสำเร็จการศึกษาเป็นโวลต์

โวลต์มิเตอร์

ในมือของช่างไฟฟ้าสมัยใหม่ ไม่เพียงแต่มีไดอัลเกจเท่านั้น แต่ยังมีเครื่องมือวัดแบบดิจิทัลที่ไม่เพียงแต่วัดศักย์ไฟฟ้าที่จุดใดจุดหนึ่งในวงจรเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปริมาณอื่น ๆ ที่แสดงลักษณะของวงจรไฟฟ้าด้วย แรงดันไฟฟ้าที่จุดต่างๆ ถูกวัดโดยสัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าอื่นๆ ซึ่งตามอัตภาพแล้วจะกำหนดค่าเป็นศูนย์ จากนั้นค่าที่วัดได้ระหว่างศูนย์และขั้วศักย์จะให้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ

ข้อมูลข้างต้นหมายถึงแรงดันไฟฟ้าซึ่งเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างประจุทั้งสอง ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า ความแตกต่างนี้วัดในส่วนของวงจรเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ในกรณีของไฟฟ้ากระแสสลับ กล่าวคือ แอมพลิจูดและขั้วไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา แรงดันไฟฟ้าในวงจรจะเปลี่ยนแปลงไปตามกฎเดียวกัน สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีการต้านทานแบบแอคทีฟในวงจร องค์ประกอบที่เกิดปฏิกิริยาในวงจรกระแสสลับทำให้เกิดการเลื่อนเฟสสัมพันธ์กับกระแสไหล

โพเทนชิโอมิเตอร์

แรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงาน โดยเฉพาะแหล่งพลังงานอัตโนมัติ เช่น แบตเตอรี่ แหล่งสารเคมี แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์และความร้อน มีความคงที่และไม่สามารถปรับค่าได้ เพื่อให้ได้ค่าที่น้อยลง ในกรณีที่ง่ายที่สุด จะใช้ตัวแบ่งแรงดันโพเทนชิโอเมตริกโดยใช้ตัวต้านทานผันแปรแบบสามขั้ว (โพเทนชิออมิเตอร์) โพเทนชิออมิเตอร์ทำงานอย่างไร? ตัวต้านทานแบบแปรผันเป็นส่วนประกอบของตัวต้านทานที่มีขั้วต่อ 2 ตัว ซึ่งแถบเลื่อนหน้าสัมผัสที่มีขั้วต่อตัวที่สามสามารถเคลื่อนที่ได้

โพเทนชิออมิเตอร์-ลิโน่

ตัวต้านทานปรับค่าสามารถเปิดได้สองวิธี:

• ลิโน่;
• โพเทนชิออมิเตอร์

ในกรณีแรก ตัวต้านทานปรับค่าได้มีสองขั้ว: อันหนึ่งคืออันหลักและอีกอันมาจากแถบเลื่อน โดยการเลื่อนแถบเลื่อนไปตามตัวตัวต้านทาน ความต้านทานจะเปลี่ยนไป คุณสามารถควบคุมกระแสในวงจรได้โดยการเชื่อมต่อลิโน่ในวงจรกระแสไฟฟ้าแบบอนุกรมกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า

การสลับลิโน่

การเปิดเครื่องด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ต้องใช้พินทั้งสามตัว พินหลักเชื่อมต่อแบบขนานกับแหล่งจ่ายไฟและแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงจะถูกลบออกจากตัวเลื่อนและพินตัวใดตัวหนึ่ง

หลักการทำงานของโพเทนชิออมิเตอร์มีดังนี้ ตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟจะจ่ายกระแสไฟ ซึ่งทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกระหว่างแถบเลื่อนและขั้วต่อด้านนอก ยิ่งความต้านทานระหว่างแถบเลื่อนและขั้วต่อต่ำลง แรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งต่ำลง วงจรนี้มีข้อเสียเปรียบ: มันโหลดแหล่งพลังงานจำนวนมาก เนื่องจากการปรับที่ถูกต้องและแม่นยำต้องการให้ความต้านทานของตัวต้านทานตัวแปรมีค่าน้อยกว่าความต้านทานโหลดหลายเท่า

การสลับโพเทนชิโอเมตริก

ใส่ใจ! ชื่อ "โพเทนชิออมิเตอร์" ในกรณีนี้ไม่ถูกต้องทั้งหมด เนื่องจากชื่อบอกเป็นนัยว่าเป็นอุปกรณ์สำหรับการวัด แต่เนื่องจากหลักการทำงานของมันคล้ายกับตัวต้านทานปรับค่าได้สมัยใหม่ ชื่อนี้จึงติดแน่นอยู่กับมันโดยเฉพาะในหมู่มือสมัครเล่น

แนวคิดหลายประการในวิชาฟิสิกส์มีความคล้ายคลึงกันและสามารถใช้เป็นตัวอย่างให้กันและกันได้ สิ่งนี้ก็เป็นจริงเช่นกันสำหรับแนวคิดเรื่องศักยภาพ ซึ่งอาจเป็นปริมาณทางกลหรือปริมาณทางไฟฟ้าก็ได้ ไม่สามารถวัดศักยภาพของตัวมันเองได้ ดังนั้นเราจึงกำลังพูดถึงความแตกต่างเมื่อประจุหนึ่งในสองประจุถูกใช้เป็นจุดอ้างอิง - เป็นศูนย์หรือต่อสายดิน ตามธรรมเนียมในวิศวกรรมไฟฟ้า

วีดีโอ

elquanta.ru

ศักยภาพ. ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

⇐ ก่อนหน้าหน้า 4 จาก 6 ถัดไป ⇒

สนามไฟฟ้าสถิตมีพลังงาน หากมีประจุไฟฟ้าในสนามไฟฟ้าสถิต สนามที่กระทำต่อสนามด้วยแรงบางอย่างจะเคลื่อนตัวและทำงาน งานใด ๆ เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานบางประเภท การทำงานของสนามไฟฟ้าสถิตในการเคลื่อนย้ายประจุมักแสดงผ่านปริมาณที่เรียกว่าความต่างศักย์

โดยที่ q คือจำนวนประจุที่ถูกเคลื่อนย้าย

j1 และ j2 คือศักยภาพของจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเส้นทาง

เพื่อความกระชับ ต่อไปนี้เราจะระบุ . V - ความต่างศักย์

วี = เอ/คิว ความแตกต่างที่เป็นไปได้ระหว่างจุดของสนามไฟฟ้าคืองานที่แรงไฟฟ้าทำเมื่อประจุของคูลลัมหนึ่งเคลื่อนที่ระหว่างพวกมัน

[V] = V 1 โวลต์คือความต่างศักย์ระหว่างจุดต่างๆ เมื่อประจุ 1 คูลอมบ์เคลื่อนที่ระหว่างจุดเหล่านั้น แรงไฟฟ้าสถิตจะทำงาน 1 จูล

ความต่างศักย์ระหว่างวัตถุนั้นวัดด้วยอิเล็กโตรมิเตอร์ โดยที่ตัวใดตัวหนึ่งเชื่อมต่อกันด้วยตัวนำเข้ากับตัวของอิเล็กโตรมิเตอร์ และอีกอันเชื่อมต่อกับลูกศร ในวงจรไฟฟ้า ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุดต่างๆ ในวงจรจะวัดด้วยโวลต์มิเตอร์

เมื่อคุณเคลื่อนออกจากประจุ สนามไฟฟ้าสถิตจะอ่อนลง ดังนั้นลักษณะพลังงานของสนามศักย์จึงมีแนวโน้มเป็นศูนย์เช่นกัน ในวิชาฟิสิกส์ ศักยภาพของจุดที่อนันต์ถือเป็นศูนย์ ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า เชื่อกันว่าพื้นผิวโลกมีศักยภาพเป็นศูนย์

หากประจุเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังจุดอนันต์

A = q(j - O) = qj => j= A/q เช่น ศักยภาพของจุดหนึ่งคืองานที่ต้องใช้แรงไฟฟ้ากระทำ โดยเคลื่อนย้ายประจุหนึ่งคูลอมจากจุดที่กำหนดไปยังจุดอนันต์

ปล่อยให้ประจุบวก q เคลื่อนที่ไปตามทิศทางของเวกเตอร์ความเข้มจนถึงระยะ d ในสนามไฟฟ้าสถิตสม่ำเสมอโดยมีความเข้ม E งานที่ทำโดยสนามเพื่อเคลื่อนย้ายประจุสามารถพบได้ทั้งจากความแรงของสนามและจากความต่างศักย์ แน่นอนว่าด้วยวิธีการคำนวณงานใด ๆ ก็ได้ค่าเท่ากัน

A = Fd = Eqd = qV -

สูตรนี้เชื่อมโยงลักษณะแรงและพลังงานของสนาม นอกจากนี้ยังทำให้เรามีหน่วยความตึงเครียดอีกด้วย

[E] = โวลต์/เมตร 1 V/m คือความเข้มของสนามไฟฟ้าสถิตสม่ำเสมอ ซึ่งศักย์ไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง 1 V เมื่อเคลื่อนที่ไปตามทิศทางของเวกเตอร์ความเข้ม 1 ม.

กฎของโอห์มสำหรับส่วนวงจร

การเพิ่มขึ้นของความต่างศักย์ที่ปลายตัวนำทำให้กระแสไฟในตัวนำเพิ่มขึ้น โอห์มพิสูจน์จากการทดลองแล้วว่าความแรงของกระแสไฟฟ้าในตัวนำนั้นแปรผันโดยตรงกับความต่างศักย์ที่ขวางอยู่

เมื่อผู้บริโภคที่แตกต่างกันเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้าเดียวกัน ความแรงของกระแสในนั้นจะแตกต่างกัน ซึ่งหมายความว่าผู้บริโภคที่แตกต่างกันจะขัดขวางไม่ให้กระแสไฟฟ้าผ่านพวกเขาในรูปแบบที่ต่างกัน ลักษณะปริมาณทางกายภาพที่แสดงความสามารถของตัวนำในการป้องกันการผ่านของกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำนั้นเรียกว่าความต้านทานไฟฟ้า ความต้านทานของตัวนำที่กำหนดคือค่าคงที่ที่อุณหภูมิคงที่ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานของโลหะจะเพิ่มขึ้น และความต้านทานของของเหลวจะลดลง [R] = โอห์ม 1 โอห์มคือความต้านทานของตัวนำซึ่งมีกระแส 1 A ไหลผ่าน โดยมีความต่างศักย์ 1 V ที่ปลายตัวนำ ตัวนำโลหะมักใช้บ่อยที่สุด พาหะในปัจจุบันคืออิเล็กตรอนอิสระ เมื่อเคลื่อนที่ไปตามตัวนำ พวกมันจะมีปฏิกิริยากับไอออนบวกของโครงตาข่ายคริสตัล ทำให้พวกมันได้รับพลังงานส่วนหนึ่งและสูญเสียความเร็ว เพื่อให้ได้ค่าความต้านทานที่ต้องการ ให้ใช้แม็กกาซีนความต้านทาน ที่เก็บความต้านทานคือชุดของเกลียวลวดที่มีความต้านทานที่ทราบซึ่งสามารถรวมไว้ในวงจรในชุดค่าผสมที่ต้องการได้

จากการทดลองของโอห์มพบว่าความแรงของกระแสไฟฟ้าในส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของวงจรนั้นมีสัดส่วนโดยตรงกับความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นในตอนท้ายของส่วนนี้ และผกผันตามสัดส่วนกับความต้านทานของส่วนนี้

ส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของวงจรคือส่วนที่ไม่มีแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า นี่คือกฎของโอห์มสำหรับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของวงจรซึ่งเป็นพื้นฐานของการคำนวณทางไฟฟ้าทั้งหมด

รวมถึงตัวนำที่มีความยาวต่างกัน หน้าตัดต่างกัน ที่ทำจากวัสดุต่างกัน ก็ได้ก่อตั้งขึ้น: ความต้านทานของตัวนำนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาวของตัวนำและเป็นสัดส่วนผกผันกับพื้นที่ของหน้าตัดของมัน ความต้านทานของลูกบาศก์ที่มีขอบ 1 เมตร เกิดจากสารบางชนิด หากกระแสไหลตั้งฉากกับด้านตรงข้าม เรียกว่าความต้านทานเฉพาะของสารนี้ [r] = โอห์ม ม. มักใช้หน่วยความต้านทานที่ไม่ใช่ระบบ - ความต้านทานของตัวนำที่มีพื้นที่หน้าตัด 1 mm2 และความยาว 1 ม. [r] = โอห์ม mm2/m

ความต้านทานจำเพาะของสารเป็นค่าตาราง ความต้านทานของตัวนำนั้นแปรผันตามความต้านทานของมัน

การกระทำของตัวเลื่อนและรีโอสแตตแบบสเต็ปนั้นขึ้นอยู่กับการพึ่งพาความต้านทานของตัวนำกับความยาวของมัน ลิโน่สไลเดอร์คือกระบอกเซรามิกที่มีลวดนิกเกิลพันอยู่รอบๆ ลิโน่เชื่อมต่อกับวงจรโดยใช้แถบเลื่อน ซึ่งรวมถึงความยาวขดลวดที่ใหญ่หรือเล็กลงในวงจร ลวดถูกหุ้มด้วยชั้นของสเกลซึ่งป้องกันการหมุนจากกัน

A) การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของผู้บริโภค

บ่อยครั้งที่ผู้บริโภคปัจจุบันหลายรายรวมอยู่ในวงจรไฟฟ้า เนื่องจากไม่มีเหตุผลที่ผู้บริโภคแต่ละรายจะมีแหล่งที่มาในปัจจุบันของตนเอง มีสองวิธีในการเชื่อมต่อผู้บริโภค: แบบอนุกรมและแบบขนานและการรวมกันในรูปแบบของการเชื่อมต่อแบบผสม

ก) การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของผู้บริโภค

ด้วยการเชื่อมต่อแบบอนุกรม ผู้บริโภคจะสร้างห่วงโซ่ต่อเนื่องที่ผู้บริโภคเชื่อมต่อกัน ด้วยการเชื่อมต่อแบบอนุกรมจะไม่มีสายเชื่อมต่อแยกสาขา เพื่อความง่าย ให้พิจารณาวงจรของคอนซูเมอร์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมสองชุด ประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านผู้บริโภครายหนึ่งก็จะผ่านไปยังผู้บริโภครายที่สองด้วยเพราะว่า ในตัวนำที่เชื่อมต่อกับผู้บริโภคจะต้องไม่เกิดการหายตัว เกิดขึ้น หรือสะสมของประจุ คิว=q1=q2 เมื่อหารสมการผลลัพธ์ตามเวลาที่กระแสไหลผ่านวงจร เราจะได้ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสที่ไหลตลอดการเชื่อมต่อทั้งหมดกับกระแสที่ไหลผ่านส่วนต่างๆ ของมัน

แน่นอนว่างานในการเคลื่อนย้ายประจุบวกหนึ่งประจุทั่วทั้งสารประกอบประกอบด้วยงานในการเคลื่อนย้ายประจุนี้ไปทั่วทุกส่วนของสารประกอบ เหล่านั้น. วี=V1+V2 (2)

ความแตกต่างที่เป็นไปได้โดยรวมของผู้บริโภคที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมจะเท่ากับผลรวมของความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างผู้บริโภค

ลองหารทั้งสองข้างของสมการ (2) ด้วยกระแสในวงจร เราจะได้: U/I=V1/I+V2/I เหล่านั้น. ความต้านทานของส่วนที่ต่ออนุกรมทั้งหมดเท่ากับผลรวมของความต้านทานของแรงดันไฟฟ้าของส่วนประกอบ

B) การเชื่อมต่อแบบขนานของผู้บริโภค

นี่เป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุดในการช่วยให้ผู้บริโภค ด้วยการเชื่อมต่อนี้ ผู้บริโภคทุกคนจะเชื่อมต่อกับจุดสองจุดร่วมกันสำหรับผู้บริโภคทุกคน

เมื่อผ่านการเชื่อมต่อแบบขนาน ประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรจะถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วนไปยังผู้บริโภคแต่ละราย ตามกฎการอนุรักษ์ประจุ q=q1+q2 เมื่อหารสมการนี้ตามเวลาที่ประจุผ่าน เราจะได้ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสทั้งหมดที่ไหลผ่านวงจรกับกระแสที่ไหลผ่านผู้บริโภคแต่ละราย

ตามคำจำกัดความของความต่างศักย์ V=V1=V2 (2)

ตามกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร เราจะแทนที่ความแรงของกระแสในสมการ (1) ด้วยอัตราส่วนของความต่างศักย์ต่อความต้านทาน เราได้: V/R=V/R1+V/R2 หลังจากลดขนาด: 1/R=1/R1+1/R2,

เหล่านั้น. ส่วนกลับของความต้านทานของการเชื่อมต่อแบบขนานจะเท่ากับผลรวมของส่วนกลับของความต้านทานของแต่ละสาขา

ความต่างศักย์ระหว่างจุดที่ 1 และ 2 คืองานที่ทำโดยกองกำลังสนามเมื่อเคลื่อนที่หน่วยประจุบวกไปตามเส้นทางที่กำหนดเองจากจุดที่ 1 ไปยังจุดที่ 2 สำหรับสนามที่มีศักยภาพ งานนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของเส้นทาง แต่เป็น กำหนดโดยตำแหน่งของจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดเท่านั้น

ศักยภาพถูกกำหนดขึ้นอยู่กับค่าคงที่ของการบวก งานที่ทำโดยแรงสนามไฟฟ้าสถิตเมื่อเคลื่อนที่ประจุ q ตามเส้นทางที่กำหนดเองจากจุดเริ่มต้น 1 ไปยังจุดสิ้นสุด 2 ถูกกำหนดโดยการแสดงออก

หน่วยศักยภาพในทางปฏิบัติคือโวลต์ โวลต์คือความต่างศักย์ระหว่างจุดต่างๆ เมื่อเคลื่อนที่ไฟฟ้าหนึ่งคูลอมบ์จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง สนามไฟฟ้าจะทำงานหนึ่งจูล

1 และ 2 เป็นจุดปิดอนันต์บนแกน x ดังนั้น X2 - x1 = dx

งานที่ทำเมื่อย้ายหน่วยประจุจากจุดที่ 1 ไปยังจุดที่ 2 จะเป็น Ex dx งานเดียวกันก็เท่าเทียมกัน เราได้รับทั้งสองนิพจน์เท่ากัน

- การไล่ระดับสีสเกลาร์

ฟังก์ชันไล่ระดับ มีเวกเตอร์มุ่งตรงไปยังการเพิ่มสูงสุดของฟังก์ชันนี้ และความยาวของมันเท่ากับอนุพันธ์ของฟังก์ชันในทิศทางเดียวกัน ความหมายทางเรขาคณิตของการไล่ระดับสีคือพื้นผิวที่มีศักย์เท่ากัน (พื้นผิวที่มีศักยภาพเท่ากัน) ซึ่งเป็นพื้นผิวที่ศักย์ไฟฟ้าคงที่

13 ศักยภาพการชาร์จ

ศักย์สนามของจุดประจุ q ในอิเล็กทริกที่เป็นเนื้อเดียวกัน.
- การกระจัดทางไฟฟ้าของประจุแบบจุดในไดอิเล็กทริกที่เป็นเนื้อเดียวกัน D – เวกเตอร์ของการเหนี่ยวนำไฟฟ้าหรือการกระจัดทางไฟฟ้า

เราควรเอาศูนย์เป็นค่าคงที่อินทิเกรต แล้วเมื่อไร ศักยภาพจะเป็นศูนย์แล้ว

ศักย์สนามของระบบจุดประจุในอิเล็กทริกที่เป็นเนื้อเดียวกัน

การใช้หลักการซ้อนทับที่เราได้รับ:

ศักยภาพในการกระจายประจุไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง

- องค์ประกอบของปริมาตรและพื้นผิวที่มีประจุโดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่จุดหนึ่ง

หากอิเล็กทริกไม่เป็นเนื้อเดียวกัน การอินทิเกรตจะต้องขยายไปสู่ประจุโพลาไรเซชัน รวมดังกล่าวด้วย

ค่าใช้จ่ายจะคำนึงถึงอิทธิพลของสภาพแวดล้อมโดยอัตโนมัติ และไม่จำเป็นต้องป้อนค่า

14 สนามไฟฟ้าในสสาร

สนามไฟฟ้าในสสาร สารที่ใส่เข้าไปในสนามไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงมันได้อย่างมาก เนื่องจากสสารประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุ ในกรณีที่ไม่มีสนามภายนอก อนุภาคจะถูกกระจายภายในสารในลักษณะที่สนามไฟฟ้าที่พวกมันสร้างขึ้น โดยเฉลี่ยเหนือปริมาตรที่มีอะตอมหรือโมเลกุลจำนวนมากเป็นศูนย์ เมื่อมีสนามภายนอกจะเกิดการกระจายตัวของอนุภาคที่มีประจุอีกครั้งและสนามไฟฟ้าของตัวมันเองจะเกิดขึ้นในสาร สนามไฟฟ้าทั้งหมดประกอบด้วยหลักการของการซ้อนทับจากสนามภายนอกและสนามภายในที่สร้างขึ้นโดยอนุภาคที่มีประจุของสสาร สารนี้มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่หลากหลาย สารประเภทที่กว้างที่สุดคือตัวนำและไดอิเล็กทริก ตัวนำคือร่างกายหรือวัสดุที่ประจุไฟฟ้าเริ่มเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแรงขนาดเล็กโดยพลการ ดังนั้นค่าธรรมเนียมเหล่านี้จึงเรียกว่าฟรี ในโลหะ ประจุอิสระคืออิเล็กตรอน ในสารละลายและเกลือที่ละลาย (กรดและด่าง) - ไอออน อิเล็กทริกคือวัตถุหรือวัสดุซึ่งภายใต้อิทธิพลของกองกำลังขนาดใหญ่โดยพลการ ประจุจะถูกแทนที่ด้วยระยะห่างเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ซึ่งไม่เกินขนาดของอะตอม สัมพันธ์กับตำแหน่งสมดุลของพวกมัน ค่าธรรมเนียมดังกล่าวเรียกว่าผูกพัน ฟรีและค่าธรรมเนียมผูกพัน ฟรีค่าธรรมเนียม 1) ไฟฟ้าส่วนเกิน. ประจุที่ส่งไปยังร่างกายที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าหรือไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และทำให้เกิดการละเมิดความเป็นกลางทางไฟฟ้า 2) ไฟฟ้า. ค่าบริการของผู้ให้บริการปัจจุบัน 3) ใส่ ไฟฟ้า ประจุของอะตอมตกค้างในโลหะ ค่าไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง ประจุของอนุภาคที่ประกอบเป็นอะตอมและโมเลกุลของอิเล็กทริก รวมถึงประจุของไอออนในผลึก อิเล็กทริกที่มีตาข่ายไอออนิก

สาขาที่มีศักยภาพสามารถพิสูจน์ได้ว่าการทำงานของสนามไฟฟ้าสถิตใด ๆ เมื่อเคลื่อนย้ายวัตถุที่มีประจุจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของวิถีวิถีเช่นเดียวกับการทำงานของสนามสม่ำเสมอ บนวิถีปิด การทำงานของสนามไฟฟ้าสถิตจะเป็นศูนย์เสมอ ฟิลด์ที่มีคุณสมบัตินี้เรียกว่าศักยภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สนามไฟฟ้าสถิตของประจุแบบจุดมีลักษณะที่เป็นไปได้

งานในสาขาที่มีศักยภาพสามารถแสดงออกได้ในแง่ของการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์ สูตรนี้ใช้ได้กับสนามไฟฟ้าสถิตตามอำเภอใจ แต่เฉพาะในกรณีของสนามสม่ำเสมอเท่านั้น พลังงานจะแสดงเป็นสูตร (8.19)

ศักยภาพ.พลังงานศักย์ของประจุในสนามไฟฟ้าสถิตจะเป็นสัดส่วนกับประจุ สิ่งนี้เป็นจริงทั้งสำหรับฟิลด์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน (ดูสูตร 8.19) และสำหรับฟิลด์อื่น ๆ ดังนั้นอัตราส่วนของพลังงานศักย์ต่อประจุจึงไม่ขึ้นอยู่กับประจุที่วางอยู่ในสนาม

สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถแนะนำคุณลักษณะเชิงปริมาณใหม่ของสาขานี้ - ศักยภาพ ศักย์สนามไฟฟ้าสถิตคืออัตราส่วนของพลังงานศักย์ของประจุในสนามต่อประจุนี้

ตามคำจำกัดความนี้ ศักยภาพจะเท่ากับ:

ความแรงของสนามเป็นเวกเตอร์และแสดงถึงลักษณะความแข็งแกร่งของสนาม มันจะกำหนดแรงที่กระทำต่อประจุ ณ จุดที่กำหนดในสนาม ศักยภาพคือสเกลาร์ มันเป็นลักษณะพลังงานของสนาม มันจะกำหนดพลังงานศักย์ของประจุ ณ จุดที่กำหนดในสนาม

หากเราใช้แผ่นที่มีประจุลบ (รูปที่ 124) เป็นระดับพลังงานศักย์เป็นศูนย์ดังนั้นจึงมีศักย์ดังนั้นตามสูตร (8.19 และ 8.20) ศักย์ไฟฟ้าของสนามสม่ำเสมอจะเท่ากับ:

ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นเช่นเดียวกับพลังงานศักย์ ค่าของศักย์ ณ จุดที่กำหนดจะขึ้นอยู่กับการเลือกระดับศูนย์ในการอ่านค่าศักย์ สิ่งที่มีความสำคัญในทางปฏิบัติไม่ใช่ศักยภาพ ณ จุดใดจุดหนึ่ง แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงศักยภาพ ซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเลือกระดับศูนย์ของการอ้างอิงที่เป็นไปได้

เนื่องจากพลังงานศักย์งานมีค่าเท่ากับ:

ในอนาคต แทนที่จะเปลี่ยนศักยภาพซึ่งเป็นค่าต่างของค่าที่เป็นไปได้ที่จุดสุดท้ายและจุดเริ่มต้นของวิถี เราจะใช้ค่าอื่น - ความต่างศักย์ จากความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น เราหมายถึงความแตกต่างของค่าที่เป็นไปได้ที่จุดเริ่มต้นและจุดสุดท้ายของวิถี:

บ่อยครั้งที่ความต่างศักย์เรียกอีกอย่างว่าแรงดันไฟฟ้า

การจัดการกับความต่างศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าจะสะดวกกว่าการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้น โดยเฉพาะเมื่อศึกษากระแสไฟฟ้า

ตามสูตร (8.22) และ (8.23) ความต่างศักย์

ดังนั้นความต่างศักย์ (แรงดันไฟฟ้า) ระหว่างจุดสองจุดจะเท่ากับอัตราส่วนของงานภาคสนามเพื่อย้ายประจุจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสุดท้ายไปยังประจุนี้

เมื่อทราบแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายไฟส่องสว่าง เราจึงรู้งานที่สนามไฟฟ้าสามารถทำได้เมื่อย้ายหน่วยประจุจากหน้าสัมผัสซ็อกเก็ตหนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งตามวงจรไฟฟ้าใดๆ เราจะจัดการกับแนวคิดเรื่องความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นตลอดหลักสูตรฟิสิกส์ทั้งหมด

หน่วยของความต่างศักย์หน่วยของความต่างศักย์ถูกกำหนดโดยใช้สูตร (8.24) ในระบบหน่วยสากล งานจะแสดงเป็นจูลและประจุเป็นคูลอมบ์ ดังนั้น ความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุดจะเท่ากับความสามัคคี หากเมื่อย้ายประจุ 1 C จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง สนามไฟฟ้าจะทำงาน 1 J หน่วยนี้เรียกว่าโวลต์

1. สาขาใดที่เรียกว่ามีศักยภาพ? 2. การเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์สัมพันธ์กับการทำงานอย่างไร? 3. พลังงานศักย์ของอนุภาคที่มีประจุในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอคือเท่าใด? 4. กำหนดศักยภาพ อะไรคือความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างจุดสองจุดในสนาม?

ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

เป็นที่ทราบกันดีว่าร่างกายหนึ่งสามารถให้ความร้อนได้มากขึ้นและอีกร่างกายหนึ่งได้รับความร้อนน้อยลง ระดับความร้อนของร่างกายเรียกว่าอุณหภูมิ ในทำนองเดียวกัน ร่างหนึ่งสามารถถูกไฟฟ้าได้มากกว่าอีกร่างหนึ่ง ระดับของการใช้พลังงานไฟฟ้าของร่างกายนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณที่เรียกว่าศักย์ไฟฟ้าหรือเพียงแค่ศักยภาพของร่างกาย

การทำให้ร่างกายได้รับพลังงานไฟฟ้าหมายความว่าอย่างไร? นี่หมายถึงการบอกเขา ค่าไฟฟ้านั่นคือเพิ่มอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งลงไปถ้าเราชาร์จร่างกายเป็นลบ หรือลบพวกมันออกจากมันถ้าเราชาร์จร่างกายเป็นบวก ในทั้งสองกรณี ร่างกายจะมีการใช้พลังงานไฟฟ้าในระดับหนึ่ง กล่าวคือ มีศักยภาพอย่างใดอย่างหนึ่ง และร่างกายที่มีประจุบวกก็มีศักยภาพเป็นบวก และวัตถุที่มีประจุลบก็มีศักยภาพเป็นลบ

ความแตกต่างในระดับประจุไฟฟ้ามักจะเรียกว่าสองร่าง ความต่างศักย์ไฟฟ้าหรือเพียงแค่ ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น.

โปรดทราบว่าหากวัตถุที่เหมือนกันสองชิ้นถูกประจุด้วยประจุเดียวกัน แต่วัตถุหนึ่งมีขนาดใหญ่กว่าอีกวัตถุหนึ่ง ก็จะมีความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างวัตถุเหล่านั้นด้วย

นอกจากนี้ ยังมีความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างวัตถุสองชิ้นดังกล่าว โดยวัตถุหนึ่งมีประจุ และอีกวัตถุหนึ่งไม่มีประจุ ตัวอย่างเช่นหากวัตถุที่แยกได้จากโลกมีศักยภาพที่แน่นอน ความต่างศักย์ระหว่างมันกับโลก (ศักยภาพซึ่งถือว่าเป็นศูนย์) จะเท่ากับตัวเลขเท่ากับศักยภาพของร่างกายนี้

ดังนั้น หากวัตถุทั้งสองถูกประจุในลักษณะที่ศักยภาพของพวกมันไม่เท่ากัน จะมีความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างพวกมันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

ทุกคนรู้ ปรากฏการณ์กระแสไฟฟ้าการถูหวีกับเส้นผมนั้นไม่ได้มีอะไรมากไปกว่าการสร้างความแตกต่างระหว่างหวีกับเส้นผมของมนุษย์

อันที่จริง เมื่อหวีเสียดสีกับเส้นผม อิเล็กตรอนบางส่วนจะถ่ายโอนไปยังหวีและชาร์จประจุในเชิงลบ ในขณะที่เส้นผมซึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนไปบางส่วนก็จะมีประจุในระดับเดียวกับหวี แต่ประจุบวก ความต่างศักย์ที่สร้างขึ้นในลักษณะนี้สามารถลดลงเหลือศูนย์ได้โดยใช้หวีสัมผัสผม การเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนแบบย้อนกลับนี้ตรวจพบได้ง่ายด้วยหูหากนำหวีไฟฟ้ามาใกล้กับหู เสียงแตกที่มีลักษณะเฉพาะจะบ่งบอกว่ามีการคายประจุเกิดขึ้น

เมื่อพูดถึงความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นข้างต้น เราหมายถึงวัตถุที่มีประจุสองอัน ความต่างศักย์สามารถหาได้ระหว่างส่วนต่างๆ (จุด) ของร่างกายเดียวกัน

ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากเราสามารถเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนอิสระที่อยู่ในเส้นลวดไปที่ปลายด้านหนึ่งภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอก แน่นอนว่าที่ปลายอีกด้านของเส้นลวดจะมีการขาดแคลนอิเล็กตรอน และจากนั้นจะมีความต่างศักย์เกิดขึ้นระหว่างปลายเส้นลวด

ทันทีที่เราหยุดการกระทำของแรงภายนอก อิเล็กตรอนจะพุ่งไปที่ปลายเส้นลวดที่มีประจุบวกทันทีเนื่องจากการดึงดูดของประจุตรงข้าม นั่นคือ ไปยังจุดที่พวกมันหายไปและความสมดุลทางไฟฟ้าจะกลับมาอีกครั้ง เกิดขึ้นในเส้นลวด

แรงเคลื่อนไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้า

ดี เพื่อรักษากระแสไฟฟ้าในตัวนำ จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอกบางชนิด ซึ่งจะรักษาความต่างศักย์ไฟฟ้าไว้ที่ปลายตัวนำนี้เสมอ

แหล่งพลังงานเหล่านี้เรียกว่า แหล่งกระแสไฟฟ้ามีบางอย่าง แรงเคลื่อนไฟฟ้าซึ่งสร้างและรักษาความต่างศักย์ที่ปลายตัวนำไว้เป็นเวลานาน

แรงเคลื่อนไฟฟ้า (ตัวย่อ EMF) แสดงด้วยตัวอักษร E- หน่วยวัดของ EMF คือโวลต์ ในประเทศของเรา โวลต์มีตัวย่อว่า "B" และในการกำหนดสากล - ด้วยตัวอักษร "V"

ดังนั้นเพื่อให้ได้กระแสที่ต่อเนื่อง คุณต้องมีแรงเคลื่อนไฟฟ้า นั่นคือ คุณต้องมีแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า

แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าแหล่งแรกคือสิ่งที่เรียกว่า "คอลัมน์โวลตาอิก" ซึ่งประกอบด้วยชุดวงกลมทองแดงและสังกะสี บุด้วยหนังที่แช่ในน้ำที่เป็นกรด ดังนั้นวิธีหนึ่งในการได้รับแรงเคลื่อนไฟฟ้าคือปฏิกิริยาทางเคมีของสารบางชนิดซึ่งเป็นผลมาจากการที่พลังงานเคมีถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า แหล่งที่มาปัจจุบันซึ่งสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าในลักษณะนี้เรียกว่า แหล่งที่มาของสารเคมีในปัจจุบัน.

ปัจจุบันแหล่งสารเคมีในปัจจุบันได้แก่ เซลล์กัลวานิกและแบตเตอรี่ - ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมพลังงาน

แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าหลักอีกแหล่งหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทุกสาขาของวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมกำลังคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้รับการติดตั้งที่โรงไฟฟ้าและทำหน้าที่เป็นแหล่งกระแสไฟฟ้าเพียงแหล่งเดียวในการจ่ายไฟฟ้าให้กับสถานประกอบการอุตสาหกรรม ไฟฟ้าแสงสว่างของเมือง รางไฟฟ้า รถราง รถไฟใต้ดิน รถราง ฯลฯ

ทั้งที่มีแหล่งเคมีของกระแสไฟฟ้า (เซลล์และแบตเตอรี่) และกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การกระทำของแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเหมือนกันทุกประการ อยู่ที่ความจริงที่ว่า EMF สร้างความต่างที่อาจเกิดขึ้นที่ขั้วของแหล่งกำเนิดปัจจุบันและคงไว้เป็นเวลานาน

ขั้วต่อเหล่านี้เรียกว่าขั้วต้นทางปัจจุบัน ขั้วหนึ่งของแหล่งกำเนิดกระแสจะขาดอิเล็กตรอนอยู่เสมอ ดังนั้นจึงมีประจุบวก ส่วนอีกขั้วหนึ่งจะมีอิเล็กตรอนมากเกินไป จึงมีประจุลบ

ดังนั้นขั้วหนึ่งของแหล่งกำเนิดปัจจุบันจึงเรียกว่าบวก (+) อีกขั้วหนึ่ง - ลบ (-)

แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าใช้เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ต่าง ๆ - ผู้บริโภคปัจจุบันเชื่อมต่อกันโดยใช้ตัวนำกับขั้วของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดวงจรไฟฟ้าแบบปิด ความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นระหว่างขั้วของแหล่งกำเนิดกระแสในวงจรไฟฟ้าปิดเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าและกำหนดโดยตัวอักษร U

หน่วยวัดแรงดันไฟฟ้า เช่น EMF คือโวลต์

ตัวอย่างเช่นหากจำเป็นต้องเขียนลงไปว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายกระแสคือ 12 โวลต์ก็จะเขียนว่า: U - 12 V.

อุปกรณ์ที่เรียกว่าโวลต์มิเตอร์ใช้ในการวัดแรงดันไฟฟ้า

ในการวัด EMF หรือแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า คุณต้องเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์เข้ากับขั้วโดยตรง ในกรณีนี้หากเปิดอยู่ โวลต์มิเตอร์จะแสดง EMF ของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า หากคุณปิดวงจร โวลต์มิเตอร์จะไม่แสดง EMF อีกต่อไป แต่จะแสดงแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า

EMF ที่พัฒนาโดยแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าจะมีค่ามากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อเสมอ

พิจารณาสถานการณ์: ประจุ q 0 เข้าสู่สนามไฟฟ้าสถิต สนามไฟฟ้าสถิตนี้ยังถูกสร้างขึ้นโดยวัตถุที่มีประจุหรือระบบของร่างกายด้วย แต่เราไม่สนใจสิ่งนี้ แรงกระทำต่อประจุ q 0 จากสนามซึ่งสามารถทำงานและเคลื่อนย้ายประจุนี้ในสนามได้

การทำงานของสนามไฟฟ้าสถิตไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิถีโคจร งานที่ทำโดยสนามเมื่อประจุเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางปิดจะเป็นศูนย์ ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าแรงสนามไฟฟ้าสถิต ซึ่งอนุรักษ์นิยมและฟิลด์นั้นก็ถูกเรียกว่า ศักยภาพ.

ศักยภาพ

ระบบ "ประจุ - สนามไฟฟ้าสถิต" หรือ "ประจุ - ประจุ" มีพลังงานศักย์ เช่นเดียวกับระบบ "สนามโน้มถ่วง - วัตถุ" ก็มีพลังงานศักย์

ปริมาณสเกลาร์ทางกายภาพที่แสดงถึงสถานะพลังงานของสนามเรียกว่า ศักยภาพจุดที่กำหนดในสนาม ประจุ q วางอยู่ในสนามซึ่งมีพลังงานศักย์ W ศักย์ไฟฟ้าเป็นคุณลักษณะหนึ่งของสนามไฟฟ้าสถิต

มาจำพลังงานศักย์ในกลศาสตร์กัน พลังงานศักย์จะเป็นศูนย์เมื่อร่างกายอยู่บนพื้น และเมื่อร่างกายถูกยกขึ้นให้สูงระดับหนึ่ง กล่าวกันว่าร่างกายมีพลังงานศักย์

ในส่วนของพลังงานศักย์ไฟฟ้านั้นไม่มีระดับพลังงานศักย์เป็นศูนย์ มันถูกเลือกแบบสุ่ม ดังนั้นศักยภาพจึงเป็นปริมาณทางกายภาพสัมพัทธ์

ในทางกลศาสตร์ ร่างกายมักจะอยู่ในตำแหน่งที่มีพลังงานศักย์น้อยที่สุด ในด้านไฟฟ้า ภายใต้อิทธิพลของแรงสนาม วัตถุที่มีประจุบวกมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักยภาพสูงกว่าไปยังจุดที่มีศักยภาพต่ำกว่า และวัตถุที่มีประจุลบในทางกลับกัน

พลังงานสนามศักย์คืองานที่ทำโดยแรงไฟฟ้าสถิตเมื่อเคลื่อนย้ายประจุจากจุดที่กำหนดในสนามไปยังจุดที่มีศักยภาพเป็นศูนย์

ขอให้เราพิจารณากรณีพิเศษเมื่อสนามไฟฟ้าสถิตถูกสร้างขึ้นโดยประจุไฟฟ้า Q เพื่อศึกษาศักยภาพของสนามดังกล่าว ไม่จำเป็นต้องใส่ประจุ q ลงไป คุณสามารถคำนวณศักยภาพของจุดใดๆ ในสนามดังกล่าวซึ่งอยู่ห่างจากประจุ Q ได้

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของตัวกลางมีค่าที่ทราบ (ตาราง) และแสดงลักษณะของตัวกลางที่มีสนามข้อมูลอยู่ สำหรับอากาศก็เท่ากับความสามัคคี

ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

งานที่ทำโดยสนามเพื่อย้ายประจุจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งเรียกว่าความต่างศักย์

สูตรนี้สามารถนำเสนอในรูปแบบอื่นได้

พื้นผิวสมศักย์ (เส้น)- พื้นผิวที่มีศักยภาพเท่ากัน งานที่ทำเพื่อเคลื่อนย้ายประจุไปตามพื้นผิวให้ศักย์เท่ากันนั้นเป็นศูนย์

แรงดันไฟฟ้า

ความต่างศักย์เรียกอีกอย่างว่า แรงดันไฟฟ้าโดยมีเงื่อนไขว่าแรงภายนอกจะไม่กระทำการหรืออาจละเลยผลกระทบจากแรงภายนอกได้

แรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอซึ่งอยู่ตามแนวความเข้มเดียวกันจะเท่ากับผลคูณของโมดูลัสของเวกเตอร์ความแรงของสนามและระยะห่างระหว่างจุดเหล่านี้

กระแสไฟฟ้าในวงจรและพลังงานของอนุภาคที่มีประจุจะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า

หลักการซ้อนทับ

ศักยภาพของสนามที่สร้างขึ้นโดยประจุหลายอันจะเท่ากับพีชคณิต (โดยคำนึงถึงเครื่องหมายของศักยภาพ) ผลรวมของศักยภาพของสนามของแต่ละสนามแยกกัน

เมื่อแก้ไขปัญหา จะเกิดความสับสนมากมายเมื่อพิจารณาถึงสัญญาณของศักยภาพ ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น และงาน

รูปนี้แสดงเส้นตึง จุดใดในสนามมีศักยภาพมากกว่า?

คำตอบที่ถูกต้องคือจุดที่ 1 โปรดจำไว้ว่าเส้นแรงดึงเริ่มต้นที่ประจุบวก ซึ่งหมายความว่าประจุบวกจะอยู่ทางด้านซ้าย ดังนั้นจุดซ้ายสุดจึงมีศักยภาพสูงสุด

หากมีการศึกษาสนามที่สร้างขึ้นโดยประจุลบ สนามศักย์ไฟฟ้าใกล้กับประจุจะมีค่าเป็นลบ ซึ่งสามารถตรวจสอบได้อย่างง่ายดายหากประจุที่มีเครื่องหมายลบถูกแทนที่ในสูตร ยิ่งอยู่ห่างจากประจุลบเท่าใด ศักยภาพของสนามก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

หากประจุบวกเคลื่อนที่ไปตามเส้นแรงดึง ความต่างศักย์และงานจะเป็นค่าบวก หากประจุลบเคลื่อนที่ไปตามเส้นแรงดึง ความต่างศักย์จะมีเครื่องหมาย "+" และงานจะมีเครื่องหมาย "-"