Experientia docet Електромагнетизм Стаття 10 з 34

Коли клеми електричної батареї підключені, це коли виникають іскри та тепло. Ці явища показують, що енергія акумулятора перетворюється на світлову, звукову та теплову енергію. Сама батарея перетворює хімічну енергію в електричну. Це, в свою чергу, трансформується в інші форми енергії (наприклад, тепло) в провідниках, які з'єднують клеми. Для того, щоб зрозуміти електричні струми та те, як їх можна використовувати для транспортування енергії, нам потрібна нова концепція, яку ми будемо називати після Вольти та його батареї, Напруга.

зошит
Алессандро Вольта

Але щоб зрозуміти, що таке напруга, нам потрібна ще одна дуже проста концепція - зміна потенційної енергії. Формально його визначення прирівнює його до роботи, яка нам потрібна для переміщення об’єкта без тертя від однієї точки до іншої. Наприклад, потенційна енергія книги на полиці більша, ніж енергія тієї самої книги на підлозі. Це збільшення потенційної енергії відбувається тому, що нам потрібно виконати роботу, щоб покласти книгу на полицю, долаючи силу тяжіння. Ми можемо легко зрозуміти, що ця різниця в потенційній енергії буде залежати від трьох факторів: маси книги, величини сили гравітаційного поля (нам потрібно менше роботи на Місяці, ніж на Землі) і різниці у висоті між і книжкову полицю.

Подібним чином, електрична потенційна енергія змінюється, коли виконується робота з переміщення електричного заряду з однієї точки в іншу в межах електричного поля. Ця зміна (символізується грецькою буквою дельта, Δ) в потенційній енергії, Істор, це таким же чином виконана робота. Величина цієї зміни потенційної енергії залежить від того, наскільки великий заряд., що, як і у випадку з книгою, це залежало від маси її.

Якщо поділити зміну потенційної енергії, ΔІстор, для вантажу, який ми рухаємо, що, ми отримуємо значення, яке не залежить від того, наскільки воно велике чи маленьке що. Натомість це буде залежати виключно від напруженості електричного поля та розташування початкової та кінцевої точок. Це значення називається різниця електричних потенціалів і визначається саме як відношення потенційної зміни енергії, ΔІстор, вантажу що і величина цього навантаження. Використання символів:

V = ΔІстор /що

Одиниця різниці потенціалів відповідає енергії, поділеній на заряд, або джоулях на кулон. Оскільки це дуже громіздко, підрозділу присвоєно власну назву, знову на честь Вольти., вольт, символ "V ". Різниця електричного потенціалу (або Напруга) між двома точками - один вольт (1 В), якщо один джоуль (1 Дж) виконується шляхом переміщення кулона (1 С) заряду з однієї точки в іншу.

Робота, проведена для перенесення заряду q від А до В, не залежить від пройденого шляху.

Різниця потенціалів між двома точками в безперервному електричному полі залежить від розташування точок, а не від чогось іншого. Це не залежить від шляху, яким пройшов вантаж, щоб дістатися від однієї точки до іншої. Не має значення довга чи коротка дорога, пряма чи повна кривих, однакові роботи виконуються на одиницю навантаження. Альпініст виконує ту саму роботу проти гравітаційного поля на кілограм маси свого рюкзака, коли він піднімається на нього по прямій лінії від основи до вершини, як коли йде по звивистій стежці, яка поступово піднімається на гору. Випадок різниці потенціалів між двома точками в електричному полі подібний.

Про автора: Сезар Томе Лопес - науковий комунікатор та редактор "Картування незнання"