В чем измеряется потенциал

Потенциал. Разность потенциалов.

Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потен­циальной энергии заряда в поле к этому заряду:

— энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.

Т.к. потенциальная энергия зависит от выбора системы координат, то и потенциал определяется с точностью до постоянной.

— следствие принци­па суперпозиции полей (потенциалы складываются алгебраически).

Потенциал численно равен работе поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки электрического поля в бесконечность.

В СИ потенциал измеряется в вольтах:

Разность потенциалов

Напряжение — разность значений потенциала в начальной и конечной точках траектории.

Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля.

Разность потенциалов (напряжение) не зависит от выбора

системы координат!

Единица разности потенциалов

напряженность равна градиенту потенциала (скорости изменения потенциала вдоль направления d).

Из этого соотношения видно:

1. Вектор напряженности направлен в сторону уменьшения потенциала.

2. Электрическое поле существует, если существует разность потенциалов.

3. Единица напряженности: —Напряженность поля равна

Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для магнитного поля.

Потоком вектора магнитной индукции (магнитным потоком) через площадку dS называется скалярная физическая величи­на, равная

Поток вектора магнитной индук­ции Ф_в через произвольную поверхность S равен

Теорема Гаусса для поля В: поток век­тора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю:

полный магнитный поток, сцепленный со всеми витками соленоида и называемый потокосцеплением,

Проводники в электростатическом поле. Электроемкость уединенного проводника.

Если поместить проводник во внешнее электростатическое поле или его зарядить, то на заряды проводника будет действо­вать электростатическое поле, в результа­те чего они начнут перемещаться. Переме­щение зарядов (ток) продолжается до тех пор, пока не установится равновесное рас­пределение зарядов, при котором электро­статическое поле внутри проводника обра­щается в нуль. Это происходит в течение очень короткого времени. В самом деле, если бы поле не было равно нулю, то в проводнике возникло бы упорядоченное движение зарядов без затраты энергии от внешнего источника, что противоречит закону сохранения энергии. Итак, напря­женность поля во всех точках внутри проводника равна нулю:

По гауссу

называют электроемкостью (или просто емкостью) уединенного проводника. Ем­кость уединенного проводника определяет­ся зарядом, сообщение которого провод­нику изменяет его потенциал на единицу.

Емкость проводника зависит от его размеров и формы, но не зависит от мате­риала, агрегатного состояния, формы и размеров полостей внутри проводника. Это связано с тем, что избыточные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Емкость не зависит также ни от заряда проводника, ни от его потенциа­ла. Сказанное не противоречит формуле, так как она лишь показывает, что емкость уединенного проводника прямо пропорциональна его заряду и обратно пропорциональна потенциалу.

Электрический потенциал, Что такое?

По определению, за электрический потенциал поля (не тела!) принимается работа, которую нужно совершить, чтоб заряд, равный 1 (одному зарядовому попугаю), доставить из бесконечности в данную точку поля.

Для тела понятие "потенциал" имеет смысл только тогда, когда договоримся, к какой точке тела его относить, или же тогда, когда потенциал всех точек тела один и тот же. Именно этот случай имеет место для проводников. Поверхность проводника (и всё, что под ней) имеет один и тот же потенциал, поэтому для проводников можно говорить и о потенциале тела. Смысл его тот же — он численно равен работе по перемещению 1 единицы заряда из бесконечности на поверхность тела.

Почему для проводников такая поблажка: потому что они проводники. Разность потенциалов означает разность потенциальной энергии носителей заряда (потенциальная энергия всегда измеряется относительно какого-то уровня, выбранного за начало отсчёта), а любые свободные объекты — носители заряда в электрическом поле или камни в гравитационном поле — норовят занять положение с минимумом потенциальной энергии. Поэтому ровно так же, любой камень скатывается с горы вниз, а не вверх, ровно так же, как поверхность воды в открытом сосуде становится горизонтальной (равенство потенциальной энергии подвижных носителей массы — молекул воды — на её поверхности), так же и свободные носители заряда выравнивают потенциал поверхности заряженного тела. Ибо всякий избыток оных означает, что их потенциальная энергия отличается от равновесной, что автоматом приводит к перераспределению, компенсирующему такой избыток. Это напрямую связано с одним из уравнений Максвелла: нескомпенсированные заряды создают электрическое поле, а электрическое поле равно градиенту (производной) потенциала. Поэтому только если свободные заряды в каждой точке данного объёма скомпенсированы фиксированными зарядами атомов кристаллической решётки, электрическое поле отсутствует, а значит — производная равна 0, а значит — потенциал равен константе.

Ещё одна особенность потенциала электрического поля, точнее, самого электростатического поля как вида материи: оно потенциальное. Это не тавтология, просто некоторое свойство поля, весьма важное к тому же, вот так называется. В потенциальном поле работа по перемещению заряда из одной точки в другую не зависит от траектории, по которой это перемещение происходит. А поскольку в реальных системах мы никогда не имеем дела с бесконечно удалёнными объектами, то нам становится абсолютно фиолетово, какой абсолютный потенциал данной точки поля. Важна лишь разность потенциалов между двумя точками, потому что именно от одной точки до другой нам и надо перетащить заряд. Например, от плюса к минусу (от одного вывода источника до другого). Стало быть, раз поле потенциальное (= раз работа по перемещению что напрямую, что через бесконечно удалённую точку как промежуточный пункт одна и та же), то хрена ли нам эта бесконечность. Вот есть какая-то разность потенциалов — и только это нам и надо знать.

ПОТЕНЦИАЛ

ПОТЕНЦИАЛ — (1) физ. величина, характеризующая силовое поле (электромагнитное, гравитационное и др.) в данной точке; разность П. между двумя точками поля определяет работу, которую совершит пробное тело (с зарядом млн. массой, равными единице) при движении из одной точки в др. Понятие потенциала важно для описания взаимодействия частицы с полем и отыскания полей по заданным распределениям их источников; (2) энергетическая характеристика системы, устройства, а также наличный ресурс, могущий обеспечить осуществление конкретного процесса. Различают следующие потенциалы: а) возбуждения — разность электрических потенциалов, под действием которой электрон в ускоряющем поле приобретает кинетическую энергию, достаточную для перевода атома или молекулы при столкновении с ними на более высокий энергетический уровень; б) зажигания — наименьшая разность электрических П. между электродами в газе, при которой в нём возникает самостоятельный разряд, сопровождаемый свечением; в) запирания — такой электрический П. управляющего электрода электронного прибора, при котором сила тока в цепи прибора становится близкой к нулю; г) ионизации — величина, характеризующая прочность связи электрона и равная отношению энергии, необходимой для однократной ионизации (см.) атома или молекулы, к заряду электрона; д) электрический — скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, равная работе этого поля при перемещении единичного положительного электрического заряда из данной точки поля в др. его точку; (3) П. химический — функция термодинамического состояния системы, играющая роль силы при перераспределении масс компонентов. П. химический относится к интенсивным величинам (как р и Т), т.к. не зависит от массы системы. Различие хим. потенциала какого-либо компонента, находящегося в двух фазах, приводит к переходу его из фазы с большим значением П. химического в фазу с его меньшим значением вплоть до приближения системы к фазовому равновесию. Обычно хим. потенциал компонента (μ_;) системы вычисляют как частную производную свободной энергии Гиббса G (максимально полезная работа) по числу молей этого компонента (я.) При постоянных температуре, давлении и массах др. компонентов; выражается в джоулях на моль (Дж/моль). Условием принципиальной осуществимости процесса, т. е. самопроизвольного (без затраты работы) протекания хим. реакции в прямом направлении, является неравенство AG_pT 0 — в этом случае прямой процесс принципиально невозможен.

Большая политехническая энциклопедия. — М.: Мир и образование . Рязанцев В. Д. . 2011 .

Полезное

Смотреть что такое «ПОТЕНЦИАЛ» в других словарях:

ПОТЕНЦИАЛ — ПОТЕНЦИАЛ. Количество любого вида энергии может быть выражено произведением двух различных величин, из к рых одна характеризует «уровень энергии», определяет направле ние, в к ром должен совершаться ее переход; так напр. тяжелое тело… … Большая медицинская энциклопедия

потенциал — ресурсы, заряд, резерв, запас, (внутренние, жизненные) резервы, возможности, биопотенциал Словарь русских синонимов. потенциал см. возможности Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык … Словарь синонимов

потенциал — а, м. potentiel m. , нем. Potential <лат. potentia сила, мощность. 1. Величина, характеризующая запас энергии тела, находящегося в данной точке поля (электрического, магнитного). Потенциал водорода. Потенциал магнитный. Разница потенциалов.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ПОТЕНЦИАЛ — (физ.) в учении об электричестве так называется величина электрического состояния на поверхности проводника, имеющая большое сходство с тем, что в учении о теплоте называется температурою, и измеряющая напряжение электрич. на проводниках. Словарь … Словарь иностранных слов русского языка

ПОТЕНЦИАЛ — (потенциальная функция) (от лат. potentia сила), хар ка векторных полей, к к рым относятся мн. силовые поля (эл. магн., гравитационное), а также поле скоростей в жидкости и т. п. Если П. векторного поля а(r) скалярная ф ция j(r), такая, что… … Физическая энциклопедия

потенциал — электрический потенциал данной точки Разность электрических потенциалов данной точки и другой определенной, произвольно выбранной точки. [ГОСТ Р 52002 2003] потенциал Общий термин, означающий предельную возможность или способность какой то… … Справочник технического переводчика

ПОТЕНЦИАЛ — ПОТЕНЦИАЛ, потенциала, муж. (от лат. potentia сила, возможность). 1. Физическое понятие, характеризующее величину потенциальной энергии в определенной точке пространства (физ., тех.). Потенциал силы притяжения. Разность потенциалов. 2. перен.… … Толковый словарь Ушакова

ПОТЕНЦИАЛ — (от латинского potentia сила), источники, возможности, средства, запасы, которые могут быть использованы для решения какой либо задачи, достижения определенной цели; возможности отдельного лица, общества, государства в определенной области… … Современная энциклопедия

ПОТЕНЦИАЛ — (потенциальная функция) понятие, характеризующее широкий класс физических силовых полей (электрических, гравитационных и т. п.) и вообще поля физических величин, представляемых векторами (поле скоростей жидкости и т. п.). В общем случае потенциал … Большой Энциклопедический словарь

ПОТЕНЦИАЛ — (от лат. potentia сила) источники, возможности, средства, запасы, которые могут быть использованы для решения какой либо задачи, достижения определенной цели; возможности отдельного лица, общества, государства в определенной области (напр.,… … Большой Энциклопедический словарь

потенциал — 1. В физике величина, характеризующая в данной точке силовое поле электрическое, магнитное, гравитационное и пр. Соответственно различаются потенциал электрический, магнитный и пр. 2. Совокупность наличных средств, возможностей в некоей области,… … Большая психологическая энциклопедия

Потенциал. Разность потенциалов.

Разность потенциалов (напряжение) между 2-мя точками поля равняется отношению работы поля по перемещению заряда из начальной точки в конечную к этому заряду:

,

Так как работа по перемещению заряда в потенциальном поле не зависит от формы траектории, то, зная напряжение между двумя точками, мы определим работу, которая совершается полем по перемещению единичного заряда.

Если есть несколько точечных зарядов, значит, потенциал поля в некоторой точке пространс­тва определяется как алгебраическая сумма потенциалов электрических полей каждого заряда в данной точке:

.

Эквипотенциальной поверхностью, или поверхностью равного потенциала, является поверхность, для любых точек которой разность потенциалов равна нулю. Это означяет, что работа по перемещению заряда по такой поверхности равна нулю, следовательно, линии напряженности электрического поля перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям. Эквипотенциальные поверхности однородного поля представляют собой плоскости, а точечного заряда — концентрические сферы.

Вектор напряженности (как и сила ) перпендикулярен эквипотенциальным поверхнос­тям. Эквипотенциальной является поверхность любого проводника в электростатическом поле, так как силовые линии перпендикулярны поверхности проводника. Внутри проводника разность потенциалов между любыми его точками равна нулю.

Напряжение и напряженность однородного поля .

В однородном электрическом поле напряженность E в каждой точке одинакова, и работа A по перемещению заряда q параллельно на расстояние d между двумя точками с потенциалами φ₁, и φ₂ равна:

,

.

Т.о., напряженность поля пропорциональна разности потенциалов и направлена в сторону уменьшения потенциала. Поэтому положительный заряд будет двигаться в сторону уменьшения потенциала, а отрицательный — в сторону его увеличения.

Единицей напряжения (разности потенциалов) является вольт. Исходя из формулы , , разность потенциалов между двумя точками равна одному вольту, если при перемещении заряда в 1 Кл между этими точками поле совершает работу в 1 Дж.