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

Формула нахождения потенциальной разницы между точками в электромагнитном поле

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 хаpaктеризуется 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 пpaктике 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 пpaктике 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 потрeбляемого 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 хаpaктеристику измеряемой цепи. Наглядным примером может служить полупроводниковый диод, где подобное явление возникает на границе соприкосновения полупроводников с разным типом проводимости.

Разность потенциалов на пpaктике

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 пpaктические решения. Без этих азов невозможно более углубленное изучение электрических дисциплин.

Видео


О контуре заземления и нормах ПУЭ: как заземлить частный дом

О контуре заземления и нормах ПУЭ: как заземлить частный дом Что такое контуры заземления. Какие для контуров заземления нормы ПУЭ. Конструкции контура заземления. Как правильно заземлить частный дом по нормативам. Влияние почвы на заземление....

03 02 2023 4:19:52

Электрические силовые гибкие кабеля: бронированные медные и алюминиевые

Электрические силовые гибкие кабеля: бронированные медные и алюминиевые Технические и эксплуатационные хаpaктеристики гибкого силового кабеля из меди и бронированных проводов из алюминия. Монтаж бронированного алюминиевого провода под землей. Способы применения гибких силовых кабелей....

02 02 2023 7:52:47

Об автоматическом выключателе: что такое автомат, места установки и правила монтажа

Об автоматическом выключателе: что такое автомат, места установки и правила монтажа Виды и классификация автоматических выключателей. Приборы для работы со сверхвысокой нагрузкой. Назначение автоматического выключателя. Процесс монтажа автомата для постоянного и переменного тока....

01 02 2023 4:14:38

Виды универсальных зарядных устройств для всех типов аккумуляторов

Виды универсальных зарядных устройств для всех типов аккумуляторов Плюсы универсального зарядного устройства для аккумуляторов. Универсальное зарядное устройство «Лягушка»: принцип работы. Универсальная зарядка для аккумуляторных батареек своими руками....

31 01 2023 4:58:27

Все об индексе цветопередачи (CRI): определение и порядок расчета

Все об индексе цветопередачи (CRI): определение и порядок расчета Оценка качества светопередачи и определение индекса. Порядок проведения измерений параметра CRI. Проблемы с индексом, поиски новых стандартов. Современность и подбор по световым хаpaктеристикам....

30 01 2023 4:29:54

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

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 01 2023 0:15:18

Розетки для телевизора и интернета - проектирование слаботочных сетей

Розетки для телевизора и интернета - проектирование слаботочных сетей Установка слаботочного кабеля для интернета и телевизора это отличное решение если вы хотите избавиться от лишних проводов!...

28 01 2023 13:41:10

Конструкция и маркировка кабеля КГ: достоинства и недостатки, особенности монтажа

Конструкция и маркировка кабеля КГ: достоинства и недостатки, особенности монтажа Расшифровка и технические хаpaктеристики кабеля КГ. Размерные и температурные показатели провода КГ. Область применения и способы прокладки кабелей КГ. Описание электрических параметров проводов КГ....

27 01 2023 21:50:57

Управление светодиодными лентами

Управление светодиодными лентами Знакомство с устройством светодиодных лент, способы регулирования их яркости и управление цветом. Подключение диммеров к светодиодным источникам света....

26 01 2023 20:47:46

Основные определения и правила прокладки электропроводки

Основные определения и правила прокладки электропроводки Основные определения и правила прокладки электропроводки. Прокладка проводов выполняется после составления исполнительной схемы, учитывая некоторые нюансы....

25 01 2023 18:59:18

Лотки: основные виды, монтаж кабельных лотков и каналов

Пластиковые каналы, особенности металлических, железобетонных лотков их назначение. Перфорированные и неперфорированные лотки, удобство их прокладки....

24 01 2023 1:20:56

Схема осцилятора (плазмотрона) для сварки алюминия своими руками

Схема осцилятора (плазмотрона) для сварки алюминия своими руками Хаpaктеристики и устройство осцилятора (электронная схема). Типы осцилляторов по принципу непрерывного действия и импульсному способу питания дуги. Порядок изготовления плазмотрона своими руками в домашних условиях. Схема осциллятора для инвертора....

23 01 2023 19:19:16

Об электробезопасности на предприятиях: правила, инструкции и нормы применения

Об электробезопасности на предприятиях: правила, инструкции и нормы применения Что такое электробезопасность на предприятии: нормы, меры и нюансы. К каким категориям относится персонал и требования по безопасности. Что запрещают правила по электробезопасности. Проверка знаний персонала....

22 01 2023 5:23:29

Как заменить проводку в панельном доме своими руками: расчет длинны и сечения проводников

Как заменить проводку в панельном доме своими руками: расчет длинны и сечения проводников Возможные способы прокладки при замене проводки в панельном доме своими руками: от простейших вариантов, до прокладки кабель-каналов. Подготовительные работы. Штробление, изъятие и монтаж....

21 01 2023 20:14:50

Масляный выключатель: устройство, принцип действия, все виды

Масляный выключатель: устройство, принцип действия, все виды Применение масляных выключателей, их основные типы. Принцип работы и устройство масляного выключателя в промышленной энергетике....

20 01 2023 0:23:56

Определение общего сопротивления в электрической цепи: как найти и чему оно равно

Определение общего сопротивления в электрической цепи: как найти и чему оно равно Определение общего сопротивления в электрической цепи. Способы совмещения элементов. Виды сопряжений: последовательное, параллельное, смешанное. Особенности расчетов. Общее сопротивление электрической цепи: расчеты и формулы....

19 01 2023 21:52:51

Проверка емкости и заряда батареек прибором-тестером — мультиметром

Проверка емкости и заряда батареек прибором-тестером — мультиметром Аккумуляторная и обычная батарейка: технические хаpaктеристики и основные различия. Проверка заряда элемента питания с помощью мультиметра без нагрузки. Как проверить заряд батарейки мультиметром под нагрузкой....

18 01 2023 16:31:23

Как правильно разместить розетки в квартире: выбор места, распределение по квартире

Как правильно разместить розетки в квартире: выбор места, распределение по квартире Место расположения розеток в квартире в первую очередь это удобство эксплуатации. Мы приведем пример правильного распределения розеток по квартире....

17 01 2023 9:36:16

Как отремонтировать стабилизатор напряжения своими руками

Как отремонтировать стабилизатор напряжения своими руками Диагностика повреждений и методика проверки стабилизатора. Ремонт электромеханических и релейных стабилизаторов напряжения. Ремонт платы управления стабилизатора своими руками. Степень сложности ремонта различных видов стабилизаторов....

16 01 2023 13:53:37

Электрический потенциал и правила их выравнивания в электроустановках: коробка и шина

Электрический потенциал и правила их выравнивания в электроустановках: коробка и шина Что такое электрический потенциал и его уравнивание. Отличия уравнивания от выравнивания. Системы уравнивания и что в них входит. Конструкция и подключение коробки уравнивания потенциалов (КУП). Модели коробок: ШДУП, ДСУП....

15 01 2023 18:57:32

Нормы потрeбления электроэнергии

Нормы потрeбления электроэнергии В зависимости от разных ситуаций (есть счетчик, нет счетчика, нет возможности снять показания и т.д.) существуют разные тарифы на электроэнергию....

14 01 2023 1:28:53

О проходных выключателях: особенности квартирного проходного выключателя

О проходных выключателях: особенности квартирного проходного выключателя Устройство и разновидности проходных выключателей. Схемы подключения проходного выключателя в квартире и загородном доме. Проходной выключатель: монтаж своими силами....

13 01 2023 22:30:41

Подсветка потолка: как выбрать осточник освещения

Подсветка потолка: как выбрать осточник освещения Популярным элементом любого интерьера является грамотно выполненная подсветка потолка. Она придаст помещению любого назначения индивидуальность....

12 01 2023 2:26:20

Скрытая электропроводка: преимущества, способы нахождения

Скрытая электропроводка: преимущества, способы нахождения Рассмотрев все плюсы и минусы скрытой электропроводки можно приступать к монтажу, но стоит помнить несколько правил! Поиск скрытой электропроводки....

11 01 2023 13:54:46

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....

10 01 2023 11:26:51

Подключение датчиков движения с сенсором к прожектору: схемы подсоединения

Подключение датчиков движения с сенсором к прожектору: схемы подсоединения Особенности датчиков движения. Как правильно подключить датчик. Как правильно установить приборы: что нужно учесть при монтаже датчика с прожектором. Регулировка датчиков движения в зависимости от освещения....

09 01 2023 1:44:10

Электрический счетчик Энергомера ЦЭ6807П: параметры и межпроверчный интервал

Электрический счетчик Энергомера ЦЭ6807П: параметры и межпроверчный интервал Электронный однофазный счетчик ЦЭ6807: модификации и технические хаpaктеристики. Правила подключения и эксплуатации электрического счетчика "Энергомера" цэ-6807-п. Общие советы по энергосбережению в частном доме и квартире....

08 01 2023 11:19:26

Сколько стоить опломбирование счетчиков электрической энергии

Сколько стоить опломбирование счетчиков электрической энергии Опломбировка электросчетчиков. Виды пломб. Процесс пломбировки счетчика. Как выглядит специализированная заводская пломба, гарантирующая полную исправность и бесперебойную работоспособность электросчетчика....

07 01 2023 9:23:58

Периодичность межповерочного интервала для домашних электрических счетчиков

Периодичность межповерочного интервала для домашних электрических счетчиков Что такое межповерочный интервал проверки электросчетчиков. Особенности процесса пломбирования. Порядок проверки электросчетчиков. Самостоятельная проверка исправности электросчетчика....

06 01 2023 4:11:18

Контур заземления: разновидности, подключение

Контур заземления: разновидности, подключение Устройство контура заземления, необходимая аппаратура, полезные рекомендации и монтаж заземления от эксперта....

05 01 2023 10:29:49

Расчет вектора магнитных индукций: связь магнитного потока и ВМИ

Расчет вектора магнитных индукций: связь магнитного потока и ВМИ Определение магнитного поля. Наглядное отображение линий (векторов) магнитной индукции. Магнитная индукция: определение вектора (направления) и сил взаимодействия катушек с электротоком по формуле. Определение магнитных потоков....

04 01 2023 7:13:58

Подсветка потолка: виды подсветки, подбор светодиодной ленты

Подсветка потолка: виды подсветки, подбор светодиодной ленты С развитием осветительной аппаратуры постоянно появляются новые дизайнерские решения: неоновая подсветка, светодиодная, люстры и точечные светильники....

03 01 2023 12:14:27

О концевых выключателях двери: принцип работы и назначение устройства

О концевых выключателях двери: принцип работы и назначение устройства Устройство приборов и хаpaктерные признаки. Выключатели механического типа и магнитные приборы. Правила монтажа концевых выключателей двери. Применение концевых выключателей для управления дверьми....

02 01 2023 2:42:51

Цветовая распиновка и обжим витой пары под коннектор RJ-45

Цветовая распиновка и обжим витой пары под коннектор RJ-45 Что такое "витая пара": назначение, области применения, обозначения. Формирование сетей из витой пары. Цветовая распиновка и обжим кабеля под коннектор RJ-45. Виды коннекторов и переходников стандарта RJ45....

01 01 2023 22:18:35

Принцип работы и устройство электрического теплового конвектора: нагревательный элемент

Принцип работы и устройство электрического теплового конвектора: нагревательный элемент Что такое тепловой конвектор, устройство конвектора. Тип разогрева воздуха в разных моделях отопительного электрического устройства. Принцип работы тепловых конвекторов. Преимущества и недостатки теплового конвектора....

31 12 2022 10:59:28

Конденсатор электролитический: маркировка, виды и типы конденсаторов

Конденсатор электролитический: маркировка, виды и типы конденсаторов Маркировка электролитических конденсаторов. Какие существуют виды и типы. Электролитический конденсатор переменной емкости....

30 12 2022 23:56:40

Программы для проектирования электропроводки в доме, квартире и на даче

Программы для проектирования электропроводки в доме, квартире и на даче Преимущества программирования различных схем электропроводки. Что может программа для проектирования электропроводки в доме: расчет схем электроснабжения, подсчет общих потерь напряжения, расчет объема кабельной продукции и другие полезные функции....

29 12 2022 11:52:28

О требованиях безопасности при работах с электроинструментом

О требованиях безопасности при работах с электроинструментом Ручной и станочный электроинструмент. Особенности эксплуатации ручного электроинструмента. Факторы опасности при использовании ручных ЭИ. Техника безопасности при пользовании ручными электроинструментами. Требования безопасности при работе с электроинструментом....

28 12 2022 18:51:48

Выбор кабеля для электропроводки - основные разновидности

Выбор кабеля для электропроводки - основные разновидности Основные критерии для выбора кабеля это нагрузка, длинна и материал проводника. Методика расчета нагрузки очень проста, главное придерживаться правилам....

27 12 2022 0:55:31

Импульсные преобразователи напряжения: принцип работы, выбор

Импульсные преобразователи напряжения: принцип работы, выбор Виды преобразователей напряжения и свойства. Основные принципиальные схемы. Советы по выбору импульсных преобразователей и стабилизаторов....

26 12 2022 21:50:36

О магнитных антеннах из коаксиального кабеля: изготовление рамочной антенны своими руками

О магнитных антеннах из коаксиального кабеля: изготовление рамочной антенны своими руками Как изготовить рамочную магнитную антенну из коаксиального кабеля своими руками в домашних условиях. Устройство рамочной магнитной антенны. Особенности эксплуатации и расположения устройства....

25 12 2022 16:46:16

Прокладка наружного кабеля в гофротрубе: назначение и разновидности

Прокладка наружного кабеля в гофротрубе: назначение и разновидности Материал для изготовления гофротруб. Классификация и размеры гофрированных труб пля прокладки кабелей. Преимущества и недостатки гофротрубы. Правила и порядок монтажа гофрированной трубы для проводки....

24 12 2022 0:30:37

Инженер-электрик: профессия для специалиста по электрике

Инженер-электрик: профессия для специалиста по электрике Ка называется профессия специалиста по электрике? Инженер-электрик. Где обучают: в колледже или техникуме? Как получить образование по специальности электрика. Высшее образование....

23 12 2022 8:30:35

Триггеры на транзисторах (Шмитта) и реле (на логических элементах)

Триггеры на транзисторах (Шмитта) и реле (на логических элементах) Триггерные схемы на транзисторах, реле и микросхемах. Триггер (Trigger) Шмитта. Триггеры на логических элементах и на операционном усилителе. Преимущества применения триггерных схем логики....

22 12 2022 2:28:23

О дверном звонке: назначение, выбор, монтаж, подключение и ремонт дверных звонков

О дверном звонке: назначение, выбор, монтаж, подключение и ремонт дверных звонков Принцип работы простейшего электрического дверного звонка. Разновидности в зависимости от назначения. Проводные дверные звонки и беспроводные устройства. Об установке дверных звонков....

21 12 2022 13:30:36

Расшифровки обозначений и маркировок диодов СМД: типоразмеры компонентов

Расшифровки обозначений и маркировок диодов СМД: типоразмеры компонентов Технология поверхностного монтажа (SMD-технология). Преимущества использования smd деталей. СМД-маркировка электрических элементов следующих групп: двух, трех и более контактных деталей. Маркировки резисторов....

20 12 2022 19:28:40

Установка для производства биогаза для частного или фермерского хозяйства

Установка для производства биогаза для частного или фермерского хозяйства Механизм образования газа. Сырье для биогаза. Биогаз: технология получения, преимущества и недостатки. Конструкция биогазовой установки для частного или фермерского хозяйства....

19 12 2022 10:26:57

Что измеряют в амперах: амперы - единицы измерения силы

Что измеряют в амперах: амперы - единицы измерения силы Что такое ампер: определение и физическое значение. Амперы - как одна из основных единиц измерения при изучении физики электрических явлений. Сила тока - что это? Что измеряют в амперах....

18 12 2022 4:35:59

Формула коэффициента мощности: косинус фи для потребителей, единица измерения

Формула коэффициента мощности: косинус фи для потребителей, единица измерения Полная мощность и ее составляющие. Формула взаимосвязи между общей, активной и реактивной мощностью. Коэффициент мощности (косинус фи) на примере асинхронного двигателя и генератора. Мероприятия по увеличению коэффициента мощности....

17 12 2022 17:46:50

Прибор для экономии электроэнергии: виды и способы экономии электроэнергии, Smart-Boy

Прибор для экономии электроэнергии: виды и способы экономии электроэнергии, Smart-Boy Легальные и незаконные способы экономии електричества. Энергосберегающий прибор, основные правила работы. Принципиальная схема устройства своими руками....

16 12 2022 2:18:52

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