Главная » Электрооборудование » Разность потенциалов обозначение. Б) Паралельное соединение потребителей. Электрическое напряжение. Разность потенциалов. Напряжение тока

Разность потенциалов обозначение. Б) Паралельное соединение потребителей. Электрическое напряжение. Разность потенциалов. Напряжение тока

Разность потенциалов между двумя точками в схеме представляет собой разность их напряжений (относительно общей точки, обычно земли). Например, разность потенциалов между точками А и В на рис. 1.8 VAВ = (VA - VВ), где VA - напряжение в точке А и VВ - напряжение в точке В. Напряжения Уд и Уд измеряются относительно провода Е, имеющего нулевой потенциал. Напряжение в любой точке электрической схемы измеряется относительно нулевого провода, корпуса или земли.

Частица может нанести свой урон прямым столкновением или создать вредные рентгеновские лучи, которые также могут нанести урон. Полезно иметь энергетическую единицу, связанную с субмикроскопическими эффектами. На рисунке 3 показана ситуация, связанная с определением такой единицы энергии. Электрон ускоряется между двумя заряженными металлическими пластинами, как это может быть в телевизионной трубе старой модели или осциллографе.

В форме уравнения. Электрон, ускоренный через разность потенциалов 1 В, задается энергией 1 эВ. Отсюда следует, что электрон, ускоренный через 50 В, задается 50 эВ. Аналогично, ион с двойным положительным зарядом, ускоренным через 100 В, будет иметь энергию 200 эВ. Эти простые соотношения между ускоряющим напряжением и зарядами частиц делают электрон вольт простой и удобной энергетической единицей в таких условиях.

Например, если VA = 5 В и VВ = 3 В, то VAВ = VA - VВ = 5 - 3 = 2 В (рис. 1.9(а)).

Напряжения могут отличаться по знаку - быть отрицательными и положительными. Разность потенциалов между двумя точками, имеющими напряжения с противоположными знаками, равна сумме этих напряжений.

Например, если VС = 3 В, а VD = -2 В, то V = VС + VD = 3 + 2 = 5 В (рис. 1.9(б)).

Итак, если два напряжения имеют одинаковую полярность, или одинаковые знаки, то разность потенциалов между ними равна их разности. Если же напряжения имеют разные знаки, то разность потенциалов между ними равна их сумме.

Создание соединений: энергоблоков

Вольт электрона является наиболее распространенной энергетической единицей для субмикроскопических процессов. Это особенно заметно в главах по современной физике. Энергия настолько важна для многих субъектов, что существует тенденция определять специальную энергетическую единицу для каждой основной темы. Например, есть калории для пищевой энергии, киловатт-часы для электрической энергии и термины для энергии природного газа.

Электронное вольт обычно используется в субмикроскопических процессах - энергии химической валентности, а энергия молекулярных и ядерных связей - среди величин, часто выражаемых в электронных вольтах. Например, для разложения некоторых органических молекул требуется около 5 эВ энергии. Энергия ядерного распада порядка 1 МэВ на событие и может, таким образом, приводить к значительным биологическим повреждениям.

Рис. 1.9. Наглядное представление напряжений с разными знаками относительно линии нулевого потенциала

Параллельное соединение резисторов

На рис. 1.10 изображены два резистора, R1 и R2 соединенные параллельно. Ток I от батареи разветвляется в точке А на ток I1, протекающий через сопротивление R1, и ток I2, протекающий через сопротивление R2. В точке В эти токи складываются и образуют полный ток I = I1 + I2.

Полная энергия системы сохраняется, если нет чистого добавления работы или теплопередачи. Для консервативных сил, таких как электростатическая сила, сохранение энергии означает, что механическая энергия является постоянной. Как мы неоднократно встречались, учитывая, что энергия может дать нам идеи и облегчить решение проблем.

Электрическая потенциальная энергия, преобразованная в кинетическую энергию

У нас есть система с только консервативными силами. Предполагая, что электрон ускоряется в вакууме и пренебрегая гравитационной силой, вся энергия электрического потенциала преобразуется в кинетическую энергию. Заметим, что как заряд, так и начальное напряжение отрицательны, как на рисунке. Большая конечная скорость подтверждает, что гравитационная сила здесь действительно ничтожна. Большая скорость также указывает на то, насколько легко ускорять электроны с небольшими напряжениями из-за их очень небольшой массы.

Рис. 1.10.

С другой стороны, к каждому резистору приложено полное напряжение V, т. е.

Полное напряжение V = напряжению на R1

Напряжению на R2.

Общее сопротивление

Общее сопротивление (R) двух резисторов, соединенных параллельно, определяется формулой:

Напряжения, намного превышающие 100 В в этой задаче, обычно используются в электронных пушках. Вот почему в этом примере рассматривается низкое напряжение. Если напряжение между двумя точками равно нулю, может ли быть перенесен пробный заряд между ними с нулевой сетевой работой? Какова связь между напряжением и энергией? Точнее, какова связь между разностью потенциалов и электрической потенциальной энергией? Напряжения всегда измеряются между двумя точками. Как связаны звенья вольт и электронные вольт? Найти соотношение скоростей электрона и отрицательного иона водорода, ускоренное тем же напряжением, при условии нерелятивистских конечных скоростей. В эвакуированной трубе используется ускоряющее напряжение 40 кВ для ускорения электронов, попадающих на медную пластину и создающих рентгеновские лучи. Рассчитайте его кинетическую энергию в джоулях при скорости света на уровне 00%. Что это в электронных вольтах? Какое напряжение потребуется для получения этой энергии? Интегрированные концепции. При какой температуре средняя кинетическая энергия молекул газа будет такой же, как при этих ионах? Предполагается, что температура около центра Солнца составляет 15 миллионов градусов Цельсия. Это можно сделать, используя кинетическую энергию высокотемпературных ионов газа или ускоряя ядра друг к другу. Вычислите потенциальную энергию двух однозарядных ядер, разделенных 00 × 10 -12 м, путем нахождения напряжения одного на этом расстоянии и умножения на заряд другого. При какой температуре атомы газа имеют среднюю кинетическую энергию, равную этой необходимой электрической потенциальной энергии? Неоправданные результаты. Что неразумно в отношении этого результата? Какие предположения несут ответственность? Постройте свою собственную проблему. Рассмотрим батарею, используемую для подачи энергии на сотовый телефон. Постройте проблему, в которой вы определяете энергию, которая должна быть поставлена батареей, а затем вычисляйте величину заряда, которую она должна иметь возможность двигаться, чтобы обеспечить эту энергию. Среди вещей, которые следует учитывать, - это потребности в энергии и напряжение батареи. Возможно, вам придется взглянуть вперед, чтобы интерпретировать номинальные значения батареи производителя в ампер-часах как энергию в джоулях.

Напряжение - это общее слово разности потенциалов.
Какой термин более описателен, разность потенциалов или потенциалов?
Может ли это быть сделано без применения силы?
Объясните.
Возьмите массу иона водорода 67 × 10 -27 кг.
Не релятивистски, какова будет максимальная скорость этих электронов?
Голое гелиевое ядро имеет два положительных заряда и массу 64 × 10 -27 кг.

Электрический потенциал: потенциальная энергия на единицу заряда.

Заметим, что общее сопротивление двух параллельных резисторов всегда меньше, чем сопротивление меньшего из них. Общее сопротивление двух параллельно соединенных резисторов, имеющих одинаковое сопротивление, равно половине сопротивления одного из них.

Параллельное соединение трех и более резисторов

Разность потенциалов: изменение потенциальной энергии заряда, перемещаемого из одной точки в другую, деленная на заряд; единицы разности потенциалов - джоули на кулон, известные как вольт. Электронное напряжение: энергия, передаваемая фундаментальному заряду, ускоренная через разность потенциалов одного вольта.

Механическая энергия: сумма кинетической энергии и потенциальной энергии системы; эта сумма является постоянной. Гель использовал вспомогательные вещества для передачи энергии в организм, и кожа не поглощала энергию, а скорее пропускала ее в сердце. Когда ток течет в проводнике, тепловая энергия выделяется в каждой точке этого проводника. Эта энергия исходит от батареи, которая ведет ток через проводник.

В общем случае общее сопротивление произвольного числа резисторов, соединенных параллельно, можно определить по формуле выше.

Пример 4

Определить общее сопротивление схемы, изображенной на рис. 1.11(а).

Решение

R1 и R2 соединены последовательно и их общее сопротивление RТ1 = R1 + R2 = 6 + 8 = 14 Ом.

Теперь, после замены резисторов R1 и R2 их общим сопротивлением RТ1, (схема на рис. 1.11(б)), резистор R3 оказался включенным параллельно с RТ1, равным ему по величине. Следовательно, их общее сопротивление RТ2 вполовину меньше каждого из них. Теперь схема примет вид, как показано на рис. 1.11(в), где RТ2 = 7 Ом и соединено последовательно с R4. Отсюда общее сопротивление схемы между точками А и В равно RТ2 + R4 = 7 + 3 = 10 Ом

В батарее химическая энергия преобразуется в электрическую. Электрические заряды получают электрический потенциал и кинетическую энергию при прохождении через батарею. Средняя кинетическая энергия движущихся зарядов остается неизменной. Потеряемая потенциальная энергия преобразуется в тепло, когда заряды движутся вокруг цепи.

При перемещении по окружности их средняя скорость и средняя кинетическая энергия остаются постоянными, но они теряют электрическую потенциальную энергию. Эта потерянная потенциальная энергия появляется как тепло и свет. Количество энергии, теряемой одним кулоном при прохождении между двумя точками схемы, называется разностью потенциалов между этими двумя точками.

Рис. 1.11

Электростатическое поле обладает энергией. Если в электростатическом поле находится электрический заряд, то поле, действуя на него с некоторой силой, будет его перемещать, совершая работу. Всякая работа связана с изменением какого - то вида энергии. Работу электростатического поля по перемещению заряда принято выражать через величину, называемую разностью потенциалов.

У нас есть напряжение между клеммами лампы. Поскольку разность потенциалов измеряется в вольтах, разность потенциалов также называется напряжением. Разность потенциалов в двух последовательных частях последовательной цепи равна сумме потенциала. разница в каждой части.

В случае, если напряжение батареи составляет 10 вольт, каждая лампа поддерживает 10 вольт между ее клеммами. Посмотрите видеоролик о последовательных схемах и параллельных цепях в автомобиле. 1º В следующих упражнениях батареи имеют равные значения 5 вольт.

Потенциальную разницу можно просто определить как разность электрического потенциала между двумя точками. Когда два положительных заряда при приближении друг к другу, они отталкиваются. Когда два отрицательных заряда приближаются друг к другу, они также отталкиваются. Но когда положительный и отрицательный результат близок, они привлекают друг друга. Когда эти два противоположных заряда объединены, их можно использовать для работы. Вот почему нам нужен положительный и отрицательный, чтобы зажечь лампу или запустить любой электрический инструмент, оборудование или бытовую технику.

где q - величина перемещаемого заряда,

j 1 и j 2 - потенциалы начальной и конечной точек пути.

Для краткости в дальнейшем будем обозначать . V - разность потенциалов.

V = A/q. РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ МЕЖДУ ТОЧКАМИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ - ЭТО РАБОТА, КОТОРУЮ СОВЕРШАЮТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИЛЫ ПРИ ПЕРЕМЕЩЕНИИ МЕЖДУ НИМИ ЗАРЯДА В ОДИН КУЛОН .

Эта способность заряженных частиц выполнять работу называется электрическим потенциалом. Поэтому два противоположных заряда имеют разность потенциалов или потенциальную разницу. Единица разности потенциалов - вольт. Единица потенциальной разницы названа в честь. Вольт является мерой электрического потенциала. Электрический потенциал представляет собой тип потенциальной энергии и относится к энергии, которая может быть высвобождена, если электрический ток может течь. Один вольт определяется как разность электрического потенциала между двумя точками проводящего провода, когда один из ампер рассеивает один ватт мощности между этими точками.

[V] = В. 1 вольт - это разность потенциалов между точками, при перемещении между которыми заряда в 1 кулон, электростатические силы совершают работу в 1 джоуль.

Разность потенциалов между телами измеряют электрометром, для чего одно из тел соединяют проводниками с корпусом электрометра, а другое - со стрелкой. В электрических цепях разность потенциалов между точками цепи измеряют вольтметром.

Он также равен разности потенциалов между двумя параллельными бесконечными плоскостями, расположенными на расстоянии 1 метра, что создает электрическое поле 1 ньютон на кулон. Разность потенциалов, также называемая разностью напряжений между двумя заданными точками, - это работа в джоулях, необходимая для перемещения одного кулона заряда из одной точки в другую.

Здесь электрический заряд течет только в одном направлении. Здесь электрический заряд меняет направление периодически. Предположим, что имеется 2 заряженных точки. Разница между двумя точками - полярность напряжения. Потенциал электрода определяется простым измерением напряжения. Поскольку потенциал электрода всегда измеряется против одного, необходимо указать, какой эталонный электрод использовался, если только он не использовался: Это самая важная контрольная точка, и, как правило, электродные потенциалы относятся к этому электроду.

С удалением от заряда электростатическое поле ослабевает. Следовательно, стремится к нулю и энергетическая характеристика поля - потенциал. В физике потенциал бесконечно удалённой точки принимается за ноль. В электротехнике же считают, что нулевым потенциалом обладает поверхность Земли.

Если заряд перемещается из данной точки в бесконечность, то

В растворе перед опорным электродом происходит омическое падение напряжения, когда ток течет. Поэтому для точных измерений потенциала необходимо либо полностью без тока, либо, по крайней мере, как можно более высокое полное сопротивление, или использовать трехэлектродное устройство, в котором измерение потенциала на эталонном электроде происходит без тока, даже если ток течет. Также вызывается нечувствительное к измерению напряжение на клеммах одного.

Является самым сильным из известных, уже невозможно достичь больших электродных потенциалов химическими процессами. Работа, потенциал и потенциальная энергия. Работа является определяемым интегралом силы силы. Если сила и путь указаны как компоненты, скалярное произведение также может быть выражено следующим образом.

A = q(j - O) = qj => j= A/q, т.е. ПОТЕНЦИАЛ ТОЧКИ - ЭТО РАБОТА, КОТОРУЮ НАДО СОВЕРШИТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СИЛАМ, ПЕРЕМЕЩАЯ ЗАРЯД В ОДИН КУЛОН ИЗ ДАННОЙ ТОЧКИ В БЕСКОНЕЧНОСТЬ .

Пусть в однородном электростатическом поле с напряженностью E перемещается положительный заряд q вдоль направления вектора напряженности на расстояние d. Работу поля по перемещению заряда можно найти и через напряженность поля и через разность потенциалов. Очевидно, что при любом способе вычисления работы получается одна и та же ее величина.

A = Fd = Eqd = qV. =>

Эта формула связывает между собой силовую и энергетическую характеристики поля. Кроме того, она дает нам единицу напряженности.

[E] = В/м. 1 В/м - это напряженность такого однородного электростатического поля, потенциал которого изменяется на 1 В при перемещении вдоль направления вектора напряженности на 1 м.

ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ.

Увеличение разности потенциалов на концах проводника вызывает увеличение силы тока в нем. Ом экспериментально доказал, что сила тока в проводнике прямо пропорциональна разности потенциалов на нем.

При включении разных потребителей в одну и ту же электрическую цепь сила тока в них различна. Значит разные потребители по - разному препятсявуют прохождению по ним электрического тока. ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА, ХАРАКТЕРИЗУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ПРОВОДНИКА ПРЕПЯТСТВОВАТЬ ПРОХОЖДЕНИЮ ПО НЕМУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, НАЗЫВАЕТСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ . Сопротивление данного проводника - это постоянная величина при постоянной температуре. При повышении температуры сопротивление металлов возрастает, жидкостей - падает. [R] = Ом. 1 Ом - это сопротивление такого проводника, по которому течет ток 1 А при разности потенциалов на его концах 1В. Чаще всего используются металлические проводники. Носителями тока в них являются свободные электроны. При движении по проводнику они взаимодействуют с положительными ионами кристаллической решетки, отдавая им часть своей энергии и теряя при этом скорость. Для получения нужного сопротивления используют магазин сопротивлений. Магазин сопротивлений представляет собой набор проволочных спиралей с известными сопротивлениями, которые можно включать в цепь в нужной комбинации.

Ом экспериментально установил, что СИЛА ТОКА В ОДНОРОДНОМ УЧАСТКЕ ЦЕПИ ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ НА КОНЦАХ ЭТОГО УЧАСТКА И ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА СОПРОТИВЛЕНИЮ ЭТОГО УЧАСТКА.

Однородным участком цепи называется участок, на котором нет источников тока. Это закон Ома для однородного участка цепи - основа всех электротехнических расчетов.

Включая проводники разной длины, разного поперечного сечения, сделанные из разных материалов, было установлено: СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКА ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ДЛИНЕ ПРОВОДНИКА И ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ПЛОЩАДИ ЕГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ. СОПРОТИВЛЕНИЕ КУБА С РЕБРОМ В 1 МЕТР, СДЕЛАННОГО ИЗ КАКОГО - ТО ВЕЩЕСТВА, ЕСЛИ ТОК ИДЕТ ПЕРЕПЕНДИКУЛЯРНО ЕГО ПРОТИВОПОЛОЖНЫМ ГРАНЯМ, НАЗЫВАЕТСЯ УДЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ЭТОГО ВЕЩЕСТВА . [r] = Ом м. Часто используется и несистемная единица удельного сопротивления - сопротивление проводника с площадью поперечного сечения 1 мм 2 и длиной 1 м. [r]=Ом мм 2 /м.

Удельное сопротивление вещества - табличная величина. Сопротивление проводника пропорционально его удельному сопротивлению.

На зависимости сопротивления проводника от его длины основано действие ползунковых и ступенчатых реостатов. Ползунковый реостат представляет собой керамический цилиндр с намотанной на него никелиновой проволокой. Подключение реостата в цепь осуществляется с помощью ползуна, включающего в цепь большую или меньшую длину обмотки. Проволока покрывается слоем окалины, изолирующей витки друг от друга.

А)ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

Часто в электрическую цепь включается несколько потребителей тока. Это связано с тем, что не рационально иметь у каждого потребителя свой источник тока. Существует два способа включения потебителей: последовательное и параллельное, и их комбинации в виде смешанного соединения.

а) Последовательное соединение потребителей.

При последовательном соединении потебители образуют непрерывную цепочку, в которой потребители соединяются друг за другом. При последовательном соединении нет ответвлений соединительных проводов. Рассмотрим для простоты цепь из двух последовательно соединенных потребителей. Электрический заряд, прошедший через один из потребителей, пройдет и через второй, т.к. в проводнике, соединяющем потребители не может быть исчезновения, возникновения и накапливания зарядов. q=q 1 =q 2 . Разделив полученное уравнение на время прохождения тока по цепи, получим связь между током, протекающим по всему соединению, и токами, протекающими по его участкам.

Очевидно, что работа по перемещению единичного положительного заряда по всему соединению слагается из работ по перемещению этого заряда по всем его участкам. Т.е. V=V 1 +V 2 (2).

Общая разность потенциалов на последовательно соединенных потребителях равна сумме разностей потенциалов на потребителях.

Разделим обе части уравнения (2) на силу тока в цепи, получим: U/I=V 1 /I+V 2 /I. Т.е. сопротивление всего последовательно соединенного участка равно сумме сопротивлений потебителей его составляющих.

Б) Паралельное соединение потребителей.

Это самый распространенный способ включения потребителей. При этом соединении все потребители включаются на две общие для всех потребителей точки.

При прохождении параллельного соединения, электрический заряд, идущий по цепи, делится на несколько частей, идущих по отдельным потребителям. По закону сохранения заряда q=q 1 +q 2 . Разделив данное уравнение на время прохождения заряда, получим связь между общим током, идущим по цепи, и токами, идущими по отдельным потребителям.

В соответствии с определением разности потенциалов V=V 1 =V 2 (2).

По закону Ома для участка цепи заменим силы токов в уравнении (1) на отношение разности потенциалов к сопротивлению. Получим: V/R=V/R 1 +V/R 2 . После сокращения: 1/R=1/R 1 +1/R 2 ,

т.е. величина, обратная сопротивлению параллельного соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных его ветвей.

Напечатать