Формула нахождения потенциальной разницы между точками в электромагнитном поле > Флэтора
Золотая квартира    

Формула нахождения потенциальной разницы между точками в электромагнитном поле

cdcaed2a

Содержание

Поскольку электрический ток является упорядоченным движением заряженных частиц, то для определения величины тока необходимо знать, как величину энергии частиц, так и силу стороннего воздействия на них.

Электрический ток

Сущность понятия потенциальной разницы

Для изучения свойств заряженных частиц, помещенных в электростатическое поле, введено понятие потенциала. Оно означает отношение энергии заряда, помещенного в электростатическое поле, к его величине.

При переносе заряженной частицы в другую точку поля меняется его потенциальная энергия, а величина заряда остается неизменной. Для переноса требуется затратить некоторое количество энергии. Данная энергия по переносу единицы заряда получила название электрического напряжения. Соответственно, больший запас энергии будет ускорять перенос, то есть, чем больше напряжение, тем больше ток в цепи.

Разность потенциалов

В данном случае разность потенциалов – это численное равенство напряжению между точками нахождения единичного заряда. Для общего случая здесь должна добавляться работа сторонних сил, которая называется электродвижущей силой (ЭДС). По своей сути, электричество – это работа стороннего источника (генератора) по поддержанию в электросхеме заданных уровней напряжения и тока.

Единица разности потенциалов

Что такое потенциал в электричестве

В честь ученого (Алессандро Вольта), впервые доказавшего существование разницы потенциалов, единица измерения названа Вольт. В международной системе единиц напряжение обозначается символами:

  • В – в русскоязычной литературе;
  • V – в англоязычной литературе.

Кроме этого, существуют кратные обозначения:

  • мВ – милливольт (0.001 В);
  • кВ – киловольт (1000 В);
  • МВ – мегавольт (1000 кВ).
Алессандро Вольта

Поток вектора магнитной индукции

Электростатическое поле характеризуется напряженностью, которая вместе с вектором электромагнитной индукции составляет электромагнитное поле.

Электрическое напряжение

Если заряженная частица движется в электромагнитном поле, то полную силу, которая воздействует на частицу, определяют по закону Лоренца:

F=q∙E+q∙vхB,

где:

  • q – величина заряда;
  • v – скорость движения;
  • E – величина электрического поля;
  • В – вектор магнитной индукции.

Обратите внимание! В указанной формуле приведены векторные величины. Крестом обозначено векторное произведение.

Силу F воздействия на частицу принято называть силой Лоренца.

Поток вектора магнитной индукции

Данная формула является наиболее общей и может использоваться для вычисления при условии точечного заряда (в том числе единичного).

Теорема Гаусса для магнитного поля

Электрическое поле — что это такое, понятие в физике

Теорема Гаусса является одной из самых основных в электродинамике законов. Существуют теоремы Гаусса для электрического и магнитного полей, которые входят в состав уравнений Максвелла. При помощи данного закона устанавливается связь между напряженностью электрического поля и заряда в случае произвольной поверхности. Теорема (закон) Гаусса гласит, что в произвольной замкнутой поверхности поток вектора электрического поля пропорционален заряду, заключенному внутри поверхности. Для магнитного поля теорема Гаусса говорит о том, что поток вектора магнитной индукции через произвольную замкнутую поверхность равен нулю.

Выражение для потенциала поля точечного заряда

Поскольку потенциал равен интегралу от напряженности поля, то можно подставить под знак интеграла выражение для напряженности поля единичного заряда. После интегрирования и преобразования выражение для поля точечного заряда принимает вид:

ϕ=q/(4∙π∙ε0∙ε∙r),

где:

  • ε0 – электрическая постоянная;
  • r – расстояние.

Приведенное выражение свидетельствует, что величина энергии растет пропорционально степени заряженности и падает пропорционально расстоянию.

Проводники в электростатическом поле

Размещение проводника в электростатическом поле приводит к тому, что поле начнет действовать на носители заряда внутри проводящего предмета. Носители начинают перемещаться до тех пор, пока электростатическое поле вне поверхности ни обратится в нуль.

Поскольку поле внутри вещества отсутствует, то во всех точках проводящего материала энергия будет постоянной, а поверхность эквипотенциальной. Векторы напряженности поля направлены под прямым углом в любой точке поверхности проводника.

Проводник в электростатическом поле

Под действием поля заряды внутри проводника отсутствуют, поскольку они сосредоточены исключительно на поверхности. Этот факт используется при экранировке – защите тел от влияния внешних электромагнитных и электростатических полей. Для экранирования может использоваться не только сплошной проводящий материал, но и сетка, так называемая «клетка Фарадея».

Клетка Фарадея

Также свойство перемещения заряженных частиц (электронов) используется в электростатических генераторах для получения напряжения в несколько миллионов вольт.

Электроемкость уединенного проводника

Для связи величин заряда и напряжения введено понятие электрической емкости. Для уединенного проводника (такого, на который отсутствует влияние других заряженных тел) значение емкости – величина постоянная и равная отношению количества заряда к потенциалу. Другими словами, емкость показывает, какой заряд нужно сообщить проводнику, чтобы его потенциальная энергия увеличилась на единицу.

Электроемкость не зависит от степени заряженности. Роль играют только:

  • форма;
  • геометрические размеры;
  • диэлектрические свойства среды.

Так же, как и емкость электрического конденсатора, электроемкость проводника будет обозначаться в фарадах.

Обратите внимание! На практике электроемкость проводника составляет очень малую величину. Для увеличения значения, особенно при производстве конденсаторов, как элементов с нормированным значением емкости, разработаны особые технологии.

Падение потенциала вдоль проводника

На концах проводника, помещенного в электрическое поле, начинает наблюдаться разность потенциалов. Вследствие этого электроны начинают перемещаться в сторону увеличения разности. В проводнике возникает электрический ток. Свободные электроны продвигаются вдоль проводника до тех пор, пока разница ни будет равна нулю. На практике для поддержания заданной величины тока цепи запитываются от источников напряжения или тока. Разница заключается в следующем:

  • Источник тока поддерживает в цепи постоянный ток вне зависимости от сопротивления нагрузки;
  • Источник напряжения поддерживает на своих зажимах строго постоянную ЭДС, независимо от величины потребляемого тока.

Разница потенциалов (падение напряжения) пропорциональна расстоянию от концов проводника, то есть обладает линейной зависимостью.

Опыт Вольта

Первым доказал существование разности потенциалов Алессандро Вольта. Для опытов были взяты два диска, выполненных из меди и цинка и насаженных на стержень электроскопа. При соприкосновении меди и цинка листочки электроскопа расходятся, свидетельствуя о наличии электрического заряда.

Опыт Вольта

На основании своих опытов ученый изготовил первый источник электрического напряжения – вольтов столб.

Вольтов столб

Измерение контактной разности потенциалов

Основная проблема заключатся в том, что контактная разность потенциалов не может быть измерена напрямую, вольтметром, хотя значение ЭДС в цепи с соединением двух различных проводников может составлять от долей до единиц вольт.

Контактная потенциальная разница существенно влияет на вольтамперную характеристику измеряемой цепи. Наглядным примером может служить полупроводниковый диод, где подобное явление возникает на границе соприкосновения полупроводников с разным типом проводимости.

Разность потенциалов на практике

С общепринятой точки зрения, разность потенциалов – это напряжение между двумя выбранными точками цепи. В то же время напряжение между каждой из этих точек и третьей точкой будет отличаться в полном соответствии с определением.

Наглядный пример:

  • Точка А в электрической схеме – напряжение 10 В относительно провода заземления;
  • В точке В напряжение составляет 25 В относительно того же провода.

Необходимо найти напряжение между точками А и В.

В данном случае искомая разность составляет:

UAB= ϕА-ϕВ=10-25=15 В.

Рассматриваемые понятия важны для минимального объема знаний в области электротехники и электроники, поскольку на них основываются все расчеты и практические решения. Без этих азов невозможно более углубленное изучение электрических дисциплин.

Видео



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:


Измерительные трансформаторы тока: особенности применения

Измерительные трансформаторы тока: особенности применения Назначение, принцип действия и конструктивные особенности измерительных трансформаторов тока, их выбор и испытание....

29 11 2021 15:13:52

Освещение искусственное - виды и принцип работы

Освещение искусственное - виды и принцип работы Освещение искусственное определяет качество нашей жизни и комфортные условия для пребывания человека в любом месте, а также обустраивает наше жилище....

29 11 2021 5:59:40

Как заменить розетку: основные правила, советы по переносу розетки

Как заменить розетку: основные правила, советы по переносу розетки Подготовка к замене, выбор правильного места. Основные инструменты и материалы для грамотного переноса розетки, пошаговая инструкция, а также фото и видео....

29 11 2021 3:28:37

Электромеханические однофазные стабилизаторы напряжения: описание и принцип работы

Описание и принцип работы электромеханического стабилизатора. Электромеханический стабилизатор напряжения: устройство и основные узлы прибора. Автотрансформатор и щеточный узел. Сервопривод и блок электроники электромеханических стабилизаторов....

29 11 2021 18:21:57

Стабилизатор напряжения TL431: микросхема, параметры и характеристики микросхемы

Эксплуатационные характеристики и преимущества TL431. Виды цоколевки микросхемы и особенности распиновки в зависимости от исполнения. Схема включения TL-431, формулы для расчетов. Применение TL 431 в виде стабилизатора тока....

29 11 2021 18:24:28

Какой генератор потянет инверторные сварочные аппараты: какой бензогенератор выбрать

Какой генератор потянет инверторные сварочные аппараты: какой бензогенератор выбрать Генератор для мобильного инвертора. Расчет мощности генератора (эффективная и реактивная мощность). Какой генератор потянет инверторные сварочные аппараты: какой бензогенератор выбрать....

29 11 2021 1:17:28

Сравнение стабилизаторов напряжения: релейный или электромеханический

Сравнение стабилизаторов напряжения: релейный или электромеханический Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или электромеханический? Релейные стабилизаторы: функционирование релейных систем, конструктивные особенности, достоинства и недостатки. Виды электромеханических стабилизаторов. Принцип регулировки и конструкция....

29 11 2021 23:45:49

Трековые светильники - классификация, выбор и монтаж

Трековые светильники - классификация, выбор и монтаж Трековые светильники обеспечивают узконаправленный свет, устанавливаются в интерьерах квартир, домов, торговых залов и т.д....

29 11 2021 20:43:31

Трансформатор тока: принцип действия, классификация, выбор

Трансформатор тока: принцип действия, классификация, выбор Параметры трансформаторов тока должны соответствовать правилам коммерческого учета, требованиям энергопоставляющей компании и нормативной документации....

29 11 2021 4:58:52

Об антенне Дельта: как правильно подключить антенну к домашнему телевизору

Об антенне Дельта: как правильно подключить антенну к домашнему телевизору Характеристики и оценка эффективности бытовых антенн Дельта. Конструкция и параметры антенны Дельта. Порядок подключения к телевизионному приемнику и особенности эксплуатации....

29 11 2021 15:43:32

О скрытой проводке в деревянных домах: ПУЭ - нормативы и технические требования

О скрытой проводке в деревянных домах: ПУЭ - нормативы и технические требования Особенности обустройства проводки в деревянном доме по П У Э. Требования пожарной безопасности в случае скрытой проводке в деревянных домах. Используемые материалы: кабель-каналы, выбор проводов и распаечных коробок....

29 11 2021 7:17:45

Формулировка и физический смысл закона утечки энергии в пределах замкнутой цепи

Законы Кирхгофа и термины, введённые в правила электротехники: ветвь, узел, контур. Отличие первого и второго закона Кирхгофа, значение этих законов для мировой науки. Методы расчетов по первому и второму законам Кирхгофа....

29 11 2021 12:15:39

Разновидности витой пары и типы маркировки кабеля для интернета

Разновидности витой пары и типы маркировки кабеля для интернета Общая классификация и назначение кабелей типа "витая пара": экранированные и неэкранированные кабеля. Устройство витых пар и правила соединения с помощью коннекторов RJ45. Особенности маркировки, материал и сечение проводника....

29 11 2021 0:33:17

Трехфазный счетчик электроэнергии: выбор, монтаж, подключение

Трехфазный счетчик электроэнергии: выбор, монтаж, подключение Как правильно выбрать, произвести монтаж и подключить трехфазный счетчик электроэнергии в домашних условиях без помощи электрика....

29 11 2021 8:18:54

Виды переключателей фаз -механический, ручной и трехфазный

Виды переключателей фаз -механический, ручной и трехфазный Принцип работы и устройство фазового переключателя. Правила выбора переключателя фаз. Использование фазового переключателя для постоянного функционирования техники. Виды переключателей фаз -механический, ручной и трехфазный: какой переключатель фаз выбрать - механический или электронный....

29 11 2021 4:21:46

Ультрафиолетовая лампа: конструкция, классификация и основные параметры

Ультрафиолетовая лампа: конструкция, классификация и основные параметры Лампа ультрафиолетовая – источник света широкого спектра действия. Применяется в быту, на производстве, сельском хозяйстве, Ж К Х....

29 11 2021 2:42:17

Установка электрического щита: инструкция, разводка, готовые варианты

Установка электрического щита: инструкция, разводка, готовые варианты Для монтажа электрощита нужно его выбрать , осуществить установку аппаратуры и разводку проводов своими руками или воспользоваться готовыми вариантами....

29 11 2021 11:18:25

Дифференциальный автомат: устройство, принцип работы

Дифференциальный автомат: устройство, принцип работы Дифавтомат это электрозащитное устройство, которое защищает проводку, оборудование и человека от воздействия электричества при неполадках в эл.цепи....

29 11 2021 11:40:14

Технические характеристики и разновидности стабилизаторов напряжения Ресанта

Стабилизатор бытовой: классификация. Электронные или цифровые устройства релейного типа. Маркировка стабилизаторов напряжения Ресанта. Технические характеристики моделей. Советы при выборе автоматического стабилизатора для дома....

29 11 2021 17:59:30

Светодиодное освещение дома: особенности, правила, фото

Светодиодное освещение дома: особенности, правила, фото Способы освещения светодиодными источниками света загородных домов, частных домов из дерева, придомовой территории, а также многоквартирных домов....

29 11 2021 3:58:20

Разновидности и особенности монтажа датчиков движения IEK: модельный ряд и размеры

Назначение и принцип действия инфракрасного датчика движения IEK. Технические характеристики инфракрасных датчиков IEK (модельный ряд Д Д-012, Д Д-018 В, Д Д-017, Д Д-019). Габаритные размеры датчиков. Монтаж и настройка приборов....

29 11 2021 8:18:53

Расчеты мощности энергопотребления: что такое квт часы и как их перевести

От джоуля к киловатту: понятие и перевод единиц. Изменение размерности единиц мощности. Примеры обсчёта энергопотребления. Сколько киловатт в час расходуют мощные электроприборы. Расчет стоимости к Вт часа для лампы накаливания....

29 11 2021 19:59:26

В какой день празднуют профессиональный праздник электроэнергетики России

В какой день празднуют профессиональный праздник электроэнергетики России В какой день празднуют профессиональный праздник электроэнергетики России? Кого поздравляют с праздником энергетика. История дня электрика и традиции празднования. Когда впервые отметили день электроэнергетика в России?...

29 11 2021 22:44:26

Инструмент и оборудование для электромонтажных работ: состав набора электрика

Инструмент и оборудование для электромонтажных работ: состав набора электрика Что такое чемодан электрика? Инструмент для электромонтажной работы: ручной, электрический электроизмерительный. Общие требования к инструменту электриков. Назначение инструмента. Техника безопасности при работе с электроинструментом....

29 11 2021 16:30:26

Теплый дом: как рассчитать теплопотери здания с помощью калькулятора

Теплый дом: как рассчитать теплопотери здания с помощью калькулятора Потери тепла через внешнюю оболочку и способы оценки теплопотерь дома. Пример расчета теплопотери жилых домов. Расчет тепловых потерь на вентиляцию. Рассчитываем теплопотерю строений с помощью онлайн калькуляторов....

29 11 2021 20:55:25

Расчет электропроводки от А до Я - советы профессионалов

Расчет электропроводки от А до Я - советы профессионалов Рассчитать электропроводку можно выбрав нужный проект, определив параметры питающей линии. Специальный калькулятор может в этом помочь....

29 11 2021 16:53:58

Счетчики электроэнергии новые: самостоятельная замена и принцип работы

Счетчики электроэнергии новые: самостоятельная замена и принцип работы Принцип работы электронного счетчика электроэнергии, все его компоненты. Преимущества такой установки по сравнению с индкуционным счетчиком, фото, видео....

29 11 2021 20:28:21

Виды сетевых кабелей и для чего нужны сетевые провода

Виды сетевых кабелей и для чего нужны сетевые провода Виды сетевого кабеля: от витой пары до оптиволоконных кабелей. Коаксиальный кабель: области и история применения. Витая пара: категории и расшифровки обозначений (маркировок). Оптоволоконные сетевые провода....

29 11 2021 2:41:32

О принципе работы синхронных генераторов: устройство и конструкция ротора

О принципе работы синхронных генераторов: устройство и конструкция ротора Принцип работы синхронного генератора. Подробное описание устройства ротора. Реакция якоря и режимы работы С Г. Синхронные генераторы: характерные черты и принцип работы....

29 11 2021 7:28:49

Выпрямитель тока: переменный ток в постоянный, схема выпрямителя тока

Выпрямитель тока: переменный ток в постоянный, схема выпрямителя тока Для чего нужны выпрямители переменного тока. Область применения выпрямителей переменных токов. Классификация: по числу фаз, по управляемости, по значению мощности. Выпрямляем переменный ток в постоянный: полуволновой или полноволновой метод....

29 11 2021 9:52:12

О заземлении: ПУЭ по организации заземления электроустановок

О заземлении: ПУЭ по организации заземления электроустановок Что такое заземление. Правила заземления электроустановки. Групповые сети и их заземление. Требования П У Э к организации заземляющего контура. Заземление: П У Э об организации заземлений на производстве....

29 11 2021 9:52:56

Проверить напряжение в розетке легко: инструкция, нормы, инструменты

Проверить напряжение в розетке легко: инструкция, нормы, инструменты Показаний электроэнергии могут отличатся от норм, чтобы проверить их параметры есть специальное оборудование и четкая инструкция которую мы вам расскажем....

29 11 2021 16:23:59

Понятие (карта) селективности в электрических сетях: функции и виды защиты

Принцип селективности и понятие карты селективностей в электрических цепях. Абсолютная и относительная избирательность для электросети отдельного объекта. Методы построения и виды систем селективной защиты. Селективность по току и/или по временному интервалу срабатывания защиты....

29 11 2021 15:30:49

Виды плакатов по электробезопасности по ГОСТу

Виды плакатов по электробезопасности по ГОСТу Виды знаков и плакатов по электробезопасности по Г О С Т. Запрещающие, предупреждающие и указательные плакаты. Классификация плакатов и знаков по электрической безопасности....

29 11 2021 18:33:57

Инфракрасные лампы освещение, отопление курятников и птичников

Инфракрасные лампы освещение, отопление курятников и птичников Особенности отопления и освещения птичников и курятников, способы и нормы освещения в них. Применение инфракрасных ламп в курятнике....

29 11 2021 15:42:31

Что делать в случае поломки счетчика электроэнергии: кто должен менять и почему

Что делать в случае поломки счетчика электроэнергии: кто должен менять и почему Возможные неисправности счетчика электроэнергии. Кто должен менять электросчетчик и заниматься обслуживанием узла. Сломался счетчик электроэнергии: что делать. Сколько стоит проведение диагностики электрического счетчика в управляющей компании....

29 11 2021 0:22:31

Различие постоянного (dc-ток) и переменного (ac) тока

Что такое dc ток. Определение постоянного тока. Причины непостоянства. Основные характеристики тока. Постоянная dc-тока. Изменяющаяся компонента. Различия в постоянном и переменном токе....

29 11 2021 12:50:24

Утилизация ламп: люминесцентные, галогеновые и их составляющие

Утилизация ламп: люминесцентные, галогеновые и их составляющие Способы утилизации, транспортировки, хранения и выды опасных для здоровья человека ламп. Утилизация аккумуляторов и конденсаторов входящих в их состав....

29 11 2021 14:33:26

Как сделать ручную маленькую электродрель в домашних условиях

Как сделать ручную маленькую электродрель в домашних условиях Назначение мини электродрели и область применения прибора. Варианты патронов для маленькой дрели. Изготовление минидрели своими руками в домашних условиях. Основные части устройства. Элементы питания для маленьких электродрелей....

29 11 2021 2:28:21

Соединение антенных кабелей между собой: правила соединения коаксиальных телевизионных проводов

Соединение антенных кабелей между собой: правила соединения коаксиальных телевизионных проводов Устройство телевизионного кабеля. Виды стыковочных соединений коаксиальных проводов. Образование сочленений с помощью переходников. Соединение методом скрутки. Как соединить антенный кабель между собой правильно и без потери качества сигнала....

29 11 2021 5:25:18

Электрический двигатель: основные принципы действия электродвигателей

Принцип работы электродвигателя. Электродвигатели постоянного и переменного тока. Линейный электродвигатель. Использование электромоторов переменных токов в однофазной сети. Упрощения запуска электрического двигателя. Формула мощности трехфазного двигателя....

29 11 2021 16:30:23

Магнитные пускатели серии ПМ-12: технические характеристики изделия

Функциональное использование магнитного пускателя П М-12. Характеристики и основные технические значения пускателей П М12. Принцип работы и комплектность. Монтаж и отличие от контакторов....

29 11 2021 23:57:58

Расчет потребляемой мощности электроприбора

Расчет потребляемой мощности электроприбора Рассмотрим два простых способа расчета потребляемой мощности электроприборов. Этот навык полезен для отслеживания потребляемой энергии....

29 11 2021 20:31:48

Освещение лестницы - декоративное, заливающее

Освещение лестницы - декоративное, заливающее Освещение лестницы может быть устроено различными способами. Используются потолочные светильники, настенные бра и встраиваемые....

29 11 2021 0:14:58

Межотраслевые правила по охране труда и по эксплуатации электрооборудования

Межотраслевые правила по охране труда и по эксплуатации электрооборудования Определение (расшифровка) М П О Т. Порядок исполнения правил и требования к работникам. Требования по устройству электроустановок. Порядок исполнения работ и обследование электроустановок. Межотраслевые правила по охране труда и по эксплуатации электрооборудования....

29 11 2021 13:35:53

О смертельном токе для человека: опасная для жизни величина ампер и вольт

О смертельном токе для человека: опасная для жизни величина ампер и вольт Исход поражения электротоком и опасные величины тока. Какой силы бывает смертельный ток для человека. Опасность переменного и постоянного электротока. Как подразделяется электроток в зависимости от того, как он влияет на человеческое здоровье....

29 11 2021 17:49:45

Формула расчета силы ударного тока коротких замыканий ТКЗ

Что такое ток короткого замыкания. Причины возникновения Т К З. Короткое замыкание: формула расчета, мощности и сил. Описание фактического процесса возникновения и процесса протекания. Ток К З: виды коротких замыканий....

29 11 2021 10:25:49

Индукционные лампы: конструкция и принцип действия

Индукционные лампы: конструкция и принцип действия Промышленные светильники индукционные, классификация, преимущества и недостатки . Основные части установки, рекомендации при выборе индукционной лампы....

29 11 2021 0:37:57

Гистерезиз и его магнитная петля: механизм возникновения петли гистерезиса

Что такое гистерезис. Вещества и их магнитные свойства. Использование явления. Использование графического изображения петель гистерезиса для упрощения расчётов характеристик магнитных полей и параметров систем. Площадь магнитного гистерезиса....

29 11 2021 19:35:43

Степень (класс) защиты электрооборудования IP-68: что значат буквы и цифры

Общие сведения и маркировки степеней (классов) IP. Расшифровка маркировок степени защит. Особенности расшифровки. Буквенные дополнения к цифровым индексам. Классы защиты для электрических светильников....

29 11 2021 23:34:11

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::

Flat d'Oro - Золотая квартира. Так еще в средневековье испанские строители называли жилье, обустроенное по последнему слову тогдашней техники. Например, оборудованную новомодным устройством для смыва воды компании Unitas (да, именно от названия этой компании произошло слово, которым обозначаем сантехническое устройство мы, современные носители русского языка). Мы научим Вас, как сделать Вашу квартиру Золотой!