Désignation de la différence de potentiel. B) Connexion en parallèle des consommateurs. Tension électrique. Différence de potentiel. Tension
La différence de potentiel entre deux points d'un circuit est la différence entre leurs tensions (par rapport à un point commun, généralement la masse). Par exemple, la différence de potentiel entre les points A et B de la Fig. 1,8 VАВ = (VA - VВ), où VA est la tension au point A et VB est la tension au point B. Les tensions Ud et Ud sont mesurées par rapport au fil E, qui a un potentiel nul. Tension en tout point circuit électrique relatif mesuré fil neutre, coque ou sol.
La particule peut faire ses dégâts lors d'une collision directe ou créer des rayons X nocifs qui peuvent également causer des dommages. Il est utile d'avoir une unité d'énergie associée à des effets submicroscopiques. La figure 3 montre la situation associée à la définition d'une telle unité d'énergie. Un électron est accéléré entre deux plaques métalliques chargées, comme cela pourrait être le cas dans un ancien modèle de tube de télévision ou d'un oscilloscope.
Sous forme d'équation. Un électron accéléré par une différence de potentiel de 1 V est donné par une énergie de 1 eV. Il s'ensuit qu'un électron accéléré à 50 V est fixé à 50 eV. De même, un ion avec une double charge positive accéléré à 100 V aura une énergie de 200 eV. Ces relations simples entre la tension d'accélération et les charges de particules font des électrons-volts une unité d'énergie simple et pratique dans ces conditions.
Par exemple, si VA = 5 V et VB = 3 V, alors VAB = VA - VB = 5 - 3 = 2 V (Fig. 1.9 (a)).
Les tensions peuvent différer de signe - être négative et positive. La différence de potentiel entre deux points de tensions de signes opposés est égale à la somme de ces tensions.
Par exemple, si VС = 3 V et VD = -2 V, alors V = VС + VD = 3 + 2 = 5 V (Fig. 1.9 (b)).
Ainsi, si deux tensions ont la même polarité, ou les mêmes signes, alors la différence de potentiel entre elles est égale à leur différence. Si les tensions ont des signes différents, alors la différence de potentiel entre elles est égale à leur somme.
Connexions : unités de puissance
L'électron-volt est l'unité d'énergie la plus courante pour les processus submicroscopiques. Ceci est particulièrement visible dans les chapitres sur la physique moderne. L'énergie est si importante pour de nombreux sujets qu'il existe une tendance à définir une unité d'énergie spécifique pour chaque thème majeur. Par exemple, il y a des calories pour l'énergie alimentaire, des kilowattheures pour énergie électrique et les conditions pour l'énergie du gaz naturel.
L'électron-volt est couramment utilisé dans les processus submicroscopiques - les énergies de valence chimique et l'énergie des liaisons moléculaires et nucléaires - parmi les quantités souvent exprimées en électron-volt. Par exemple, certaines molécules organiques nécessitent environ 5 eV d'énergie pour se décomposer. L'énergie de la désintégration nucléaire est de l'ordre de 1 MeV par événement et peut ainsi conduire à des dommages biologiques importants.
Riz. 1.9. Représentation visuelle des contraintes avec différents signes par rapport à la ligne de potentiel zéro
Connexion en parallèle des résistances
En figue. 1.10 montre deux résistances, R1 et R2 connectées en parallèle. Le courant I de la batterie se déverse au point A dans le courant I1, qui traverse la résistance R1, et le courant I2, qui traverse la résistance R2. Au point B, ces courants s'additionnent et forment un courant total I = I1 + I2.
L'énergie totale du système est conservée à moins qu'il n'y ait un ajout net de travail ou de transfert de chaleur. Pour les forces conservatrices telles que la force électrostatique, la conservation de l'énergie signifie que l'énergie mécanique est constante. Comme nous nous sommes rencontrés à plusieurs reprises, étant donné que l'énergie peut nous donner des idées et faciliter la résolution de problèmes.
Énergie potentielle électrique convertie en énergie cinétique
Nous avons un système avec seulement des forces conservatrices. En supposant que l'électron est accéléré dans le vide et en négligeant la force gravitationnelle, toute l'énergie du potentiel électrique est convertie en énergie cinétique. Notez que la charge et la tension initiale sont négatives comme indiqué. La vitesse finale élevée confirme que la force gravitationnelle est vraiment négligeable ici. La vitesse élevée indique également à quel point il est facile d'accélérer des électrons avec de faibles tensions en raison de leur très faible masse.
Riz. 1.10.
D'autre part, la pleine tension V est appliquée à chaque résistance, c'est-à-dire
Pleine tension V = tension aux bornes de R1
Tension sur R2.
Résistance totale
La résistance totale (R) de deux résistances connectées en parallèle est déterminée par la formule :
Des tensions bien supérieures à 100 V dans cette tâche sont couramment utilisées dans les canons à électrons. C'est pourquoi cet exemple traite de la basse tension. Si la tension entre deux points est nulle, une charge d'essai peut-elle être transférée entre eux avec un fonctionnement du réseau nul ? Quelle est la relation entre tension et énergie ? Plus précisément, quelle est la relation entre la différence de potentiel et l'énergie potentielle électrique ? Les contraintes sont toujours mesurées entre deux points. Comment les liens de volts et les volts électroniques sont-ils liés? Trouver le rapport des vitesses d'un électron et d'un ion hydrogène négatif, accélérés par la même tension, sous la condition de vitesses finies non relativistes. Le tube sous vide utilise une tension d'accélération de 40 kV pour accélérer les électrons qui frappent la plaque de cuivre et créent des rayons X. Calculez son énergie cinétique en joules à la vitesse de la lumière à 00%. Qu'est-ce que c'est en volts électroniques? Quelle est la tension nécessaire pour recevoir cette énergie ? Concepts intégrés. A quelle température l'énergie cinétique moyenne des molécules de gaz sera-t-elle la même qu'à ces ions ? On estime que la température près du centre du Soleil est de 15 millions de degrés Celsius. Cela peut être fait en utilisant l'énergie cinétique des ions gazeux à haute température ou en accélérant les noyaux l'un vers l'autre. Calculez l'énergie potentielle de deux noyaux chargés individuellement, séparés de 00 × 10 -12 m, en trouvant la tension de l'un à cette distance et en multipliant par la charge de l'autre. A quelle température les atomes de gaz ont-ils une énergie cinétique moyenne égale à cette énergie potentielle électrique requise ? Résultats injustifiés. En quoi ce résultat est-il déraisonnable ? Quelles hypothèses sont responsables ? Construisez votre propre problème. Considérons une batterie utilisée pour alimenter téléphone portable... Construisez un problème dans lequel vous déterminez l'énergie qui doit être fournie par la batterie, puis calculez la quantité de charge dont elle a besoin pour pouvoir se déplacer pour fournir cette énergie. Parmi les éléments à prendre en compte figurent les besoins en énergie et la tension de la batterie. Vous devrez peut-être anticiper pour interpréter les valeurs nominales en ampères-heures de la batterie du fabricant en tant qu'énergie en joules.
- La tension est un mot général pour la différence de potentiel.
- Quel terme est le plus descriptif, différence potentielle ou potentiel ?
- Cela peut-il se faire sans recours à la force ?
- Expliquer.
- Prenez la masse de l'ion hydrogène 67 × 10 -27 kg.
- Pas relativiste, qu'est-ce qui sera vitesse maximum de ces électrons ?
- Un noyau d'hélium nu a deux charges positives et une masse de 64 × 10 -27 kg.
Notez que la résistance totale des deux résistances parallèles toujours inférieure à la résistance du plus petit. La résistance totale de deux résistances connectées en parallèle ayant la même résistance est égale à la moitié de la résistance de l'une d'entre elles.
Connexion en parallèle de trois résistances ou plus
Différence de potentiel : la variation de l'énergie potentielle d'une charge se déplaçant d'un point à un autre, divisée par la charge ; les unités de différence de potentiel sont des joules par coulomb, appelés volts. Tension électronique : énergie transférée à une charge fondamentale accélérée à travers une différence de potentiel d'un volt.
Énergie mécanique : somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle du système ; ce montant est constant. Le gel utilisait des excipients pour transférer l'énergie dans le corps, et la peau n'absorbait pas l'énergie, mais la laissait plutôt passer au cœur. Lorsque le courant circule dans un conducteur, de l'énergie thermique est libérée en chaque point de ce conducteur. Cette énergie provient d'une batterie qui fait passer le courant à travers un conducteur.
En général, la résistance totale d'un nombre arbitraire de résistances connectées en parallèle peut être déterminée à l'aide de la formule ci-dessus.
Exemple 4
Déterminer la résistance totale du circuit illustré à la Fig. 1.11 (a).
Solution
R1 et R2 sont connectés en série et leur résistance totale est RT1 = R1 + R2 = 6 + 8 = 14 ohms.
Maintenant, après avoir remplacé les résistances R1 et R2 par leur résistance totale RT1, (schéma de la figure 1.11 (b)), la résistance R3 s'est avérée être connectée en parallèle avec RT1, de valeur égale. Par conséquent, leur résistance totale RT2 est la moitié de celle de chacun d'eux. Maintenant, le diagramme prendra la forme, comme le montre la fig. 1.11 (c), où RT2 = 7 ohms et est connecté en série avec R4. Par conséquent, la résistance totale du circuit entre les points A et B est égale à RT2 + R4 = 7 + 3 = 10 Ohm
Dans une batterie, l'énergie chimique est convertie en énergie électrique. Les charges électriques gagnent du potentiel électrique et de l'énergie cinétique lorsqu'elles traversent la batterie. L'énergie cinétique moyenne des charges en mouvement reste inchangée. L'énergie potentielle perdue est convertie en chaleur lorsque les charges se déplacent dans le circuit.
Lorsqu'ils se déplacent autour d'un cercle, leur vitesse moyenne et leur énergie cinétique moyenne restent constantes, mais ils perdent leur énergie potentielle électrique. Cette énergie potentielle gaspillée apparaît sous forme de chaleur et de lumière. La quantité d'énergie perdue par un coulomb passant entre deux points du circuit s'appelle la différence de potentiel entre ces deux points.
Riz. 1.11
Un champ électrostatique a de l'énergie. S'il y a une charge électrique dans le champ électrostatique, le champ, agissant dessus avec une certaine force, le déplacera en faisant un travail. Tout travail est associé à un changement dans une sorte d'énergie. Le travail du champ électrostatique pour déplacer la charge est généralement exprimé par une quantité appelée différence de potentiel.
Nous avons une tension aux bornes de la lampe. Étant donné que la différence de potentiel est mesurée en volts, la différence de potentiel est également appelée tension. La différence de potentiel dans deux parties consécutives d'un circuit série est égale à la somme des potentiels. la différence dans chaque partie.
Dans le cas où la tension de la batterie est de 10 volts, chaque lampe maintient 10 volts entre ses bornes. Regardez une vidéo sur les circuits série et parallèle dans une voiture. 1º Dans les exercices suivants, les batteries sont égales à 5 volts.
La différence de potentiel peut simplement être définie comme la différence de potentiel électrique entre deux points. Lorsque deux charges positives se rapprochent, elles sont repoussées. Lorsque deux charges négatives se rapprochent, elles se repoussent également. Mais quand le positif et le négatif sont proches, ils s'attirent. Lorsque ces deux charges opposées sont combinées, elles peuvent être utilisées pour travailler. C'est pourquoi nous avons besoin de positif et de négatif pour allumer une lampe ou démarrer tout outil électrique, équipement ou appareil électroménager.
où q est la valeur de la charge déplacée,
j 1 et j 2 sont les potentiels des points de départ et d'arrivée du chemin.
Par souci de concision, dans ce qui suit nous noterons. V est la différence de potentiel.
V = A/q. LA DIFFÉRENCE DE POTENTIEL ENTRE LES POINTS DU CHAMP ÉLECTROSTATIQUE EST UN TRAVAIL QUE LES FORCES ÉLECTRIQUES FONT QUAND UNE CHARGE ENTRE EUX EST DÉPLACÉE DANS UN PENDENTIF .
Cette capacité des particules chargées à faire un travail est appelée potentiel électrique. Par conséquent, deux charges opposées ont une différence de potentiel ou une différence de potentiel. L'unité de différence de potentiel est le volt. L'unité de différence de potentiel porte le nom. Volt est une mesure du potentiel électrique. Le potentiel électrique est un type d'énergie potentielle et fait référence à l'énergie qui peut être libérée si un courant électrique peut circuler. Un volt est défini comme la différence de potentiel électrique entre deux points sur un fil conducteur lorsque l'un des ampères dissipe un watt de puissance entre ces points.
[V] = V. 1 volt est la différence de potentiel entre les points, lors du déplacement entre lesquels une charge de 1 coulomb, les forces électrostatiques effectuent un travail en 1 joule.
La différence de potentiel entre les corps est mesurée avec un électromètre, pour lequel l'un des corps est connecté avec des conducteurs au corps de l'électromètre, et l'autre avec une flèche. Dans les circuits électriques, la différence de potentiel entre les points du circuit est mesurée avec un voltmètre.
Il est également égal à la différence de potentiel entre deux parallèles avions sans fin situé à une distance de 1 mètre, ce qui crée champ électrique 1 newton par pendentif. La différence de potentiel, également appelée différence de tension entre deux points donnés, est le travail en joules nécessaire pour déplacer un coulomb de charge d'un point à un autre.
Ici, la charge électrique ne circule que dans un seul sens. Ici, la charge électrique change périodiquement de direction. Supposons qu'il y ait 2 points chargés. La différence entre les deux points est la polarité de la tension. Le potentiel d'une électrode est déterminé par une simple mesure de tension. Étant donné que le potentiel d'une électrode est toujours mesuré par rapport à un, il est nécessaire d'indiquer quelle électrode de référence a été utilisée, sauf si elle a été utilisée : C'est le point de référence le plus important, et généralement les potentiels d'électrode se réfèrent à cette électrode.
Avec la distance de la charge, le champ électrostatique s'affaiblit. Par conséquent, la caractéristique énergétique du champ tend également vers zéro - le potentiel. En physique, le potentiel d'un point infiniment distant est pris égal à zéro. En génie électrique, on pense que la surface de la Terre a un potentiel nul.
Si la charge se déplace d'un point donné à l'infini, alors
Dans la solution, une chute de tension ohmique se produit devant l'électrode de référence lorsque le courant circule. Par conséquent, pour des mesures de potentiel précises, il est nécessaire soit complètement sans courant, soit au moins aussi élevé que possible impédance, ou utilisez un dispositif à trois électrodes dans lequel le potentiel à l'électrode de référence est mesuré sans courant, même si le courant circule. Il déclenche également une tension insensible à la mesure aux bornes de l'un.
C'est le plus fort connu, il n'est plus possible d'atteindre des potentiels d'électrode élevés par des procédés chimiques. Travail, potentiel et énergie potentielle. Le travail est une intégrale définissable de la force de la force. Si la force et la trajectoire sont spécifiées en tant que composants, le produit scalaire peut également être exprimé comme suit.
A = q (j - O) = qj => j = A / q, c'est-à-dire LE POTENTIEL D'UN POINT EST UN TRAVAIL QUI DOIT ÊTRE EFFECTUÉ PAR DES FORCES ÉLECTRIQUES, DÉPLACER UNE CHARGE DANS UN PENDENTIF D'UN POINT DONNÉ À L'INFINI .
Soit une charge positive q se déplacer le long de la direction du vecteur d'intensité à une distance d dans un champ électrostatique uniforme d'intensité E. Le travail du champ pour déplacer la charge peut être trouvé à la fois par l'intensité du champ et par la différence de potentiel. Évidemment, pour toute méthode de calcul du travail, la même valeur est obtenue.
A = Fd = Eqd = qV. =>
Cette formule relie les caractéristiques de force et d'énergie du champ. Cela nous donne aussi une unité de tension.
[E] = V/m. 1 V / m est l'intensité d'un tel champ électrostatique uniforme, dont le potentiel change de 1 V en se déplaçant le long de la direction du vecteur d'intensité de 1 m.
LOI D'OHM POUR UNE SECTION DE LA CHAÎNE.
Une augmentation de la différence de potentiel aux extrémités du conducteur provoque une augmentation du courant dans celui-ci. Ohm a prouvé expérimentalement que le courant dans un conducteur est directement proportionnel à la différence de potentiel qui le traverse.
Lorsque différents consommateurs sont connectés au même circuit électrique, l'intensité du courant est différente. Cela signifie que différents consommateurs entravent de différentes manières le passage à travers eux. courant électrique. LA GRANDEUR PHYSIQUE CARACTÉRISANT LA CAPACITÉ DU CONDUCTEUR À ARRÊTER LE PASSAGE DU COURANT ÉLECTRIQUE À TRAVERS ELLE EST APPELÉE RÉSISTANCE ÉLECTRIQUE ... La résistance d'un conducteur donné est une valeur constante à température constante. Au fur et à mesure que la température augmente, la résistance des métaux augmente et celle des liquides diminue. [R] = Ohm. 1 Ohm est la résistance d'un tel conducteur à travers lequel circule un courant de 1 A avec une différence de potentiel à ses extrémités de 1 V. Les conducteurs métalliques sont les plus couramment utilisés. Les électrons libres y sont porteurs de courant. En se déplaçant le long d'un conducteur, ils interagissent avec les ions positifs du réseau cristallin, leur donnant une partie de leur énergie et perdant de la vitesse. Recevoir résistance souhaitée utiliser un magasin de résistance. La boîte de résistance est un ensemble de bobines de fil avec des résistances connues qui peuvent être connectées au circuit dans la combinaison souhaitée.
Ohm a établi expérimentalement que LA RÉSISTANCE DE COURANT DANS UNE SECTION HOMOGÈNE DU CIRCUIT EST DIRECTEMENT PROPORTIONNELLE À LA DIFFÉRENCE DE POTENTIEL AUX EXTRÉMITÉS DE CETTE SECTION ET À L'ARRIÈRE PROPORTIONNELLE À LA RÉSISTANCE DE CETTE SECTION.
Une section homogène d'un circuit est une section dans laquelle il n'y a pas de sources de courant. C'est la loi d'Ohm pour une section homogène d'un circuit - la base de tous les calculs électriques.
Y compris les conducteurs de différentes longueurs, différents la Coupe transversale fait à partir de différents matériaux, cela a été trouvé: LA RÉSISTANCE DU CONDUCTEUR EST DIRECTEMENT PROPORTIONNELLE À LA LONGUEUR DU CONDUCTEUR ET ARRIÈRE PROPORTIONNELLE À LA SURFACE DE SA SECTION TRANSVERSALE. LA RÉSISTANCE D'UN CUBE AVEC UNE NERVURE EN 1 MÈTRE, FAIT DE N'IMPORTE QUELLE SUBSTANCE, SI LE COURANT EST PRÉPENDICULAIREMENT À SES BORDS OPPOSÉS, EST APPELÉE LA RÉSISTANCE SPÉCIFIQUE DE CETTE SUBSTANCE ... [r] = Ohm m. Une unité de résistivité non systémique est également souvent utilisée - la résistance d'un conducteur d'une section de 1 mm 2 et d'une longueur de 1 m. [r] = Ohm mm 2 / m.
Résistivité substances - valeur tabulaire. La résistance d'un conducteur est proportionnelle à sa résistance spécifique.
L'action des rhéostats à glissière et à pas est basée sur la dépendance de la résistance du conducteur à sa longueur. Un rhéostat à curseur est un cylindre en céramique entouré d'un fil de nickel. Le rhéostat est connecté au circuit à l'aide d'un curseur, qui comprend une longueur d'enroulement plus ou moins grande dans le circuit. Le fil est recouvert d'une couche de tartre qui isole les bobines les unes des autres.
A) CONNEXION SERIE ET PARALLELE DES CONSOMMATEURS.
Souvent, plusieurs consommateurs de courant sont inclus dans un circuit électrique. Cela est dû au fait qu'il n'est pas rationnel d'avoir sa propre source de courant pour chaque consommateur. Il existe deux manières d'inclure les consommateurs : série et parallèle, et leur combinaison sous la forme d'une connexion mixte.
a) Connexion en série des consommateurs.
À connexion série les consommateurs forment une chaîne continue dans laquelle les consommateurs sont connectés les uns après les autres. Avec une connexion série, il n'y a pas de branches des fils de connexion. Considérons, pour simplifier, un circuit de deux consommateurs connectés en série. Une charge électrique qui a traversé l'un des consommateurs passera également par le second, car dans le conducteur reliant les consommateurs, il ne peut y avoir de disparition, d'apparition et d'accumulation de charges. q = q 1 = q 2. En divisant l'équation résultante par le temps que le courant traverse le circuit, nous obtenons la relation entre le courant circulant dans toute la connexion et les courants circulant dans ses sections.
De toute évidence, le travail de déplacement d'une seule charge positive le long de l'ensemble du composé consiste à déplacer cette charge le long de toutes ses sections. Celles. V = V 1 + V 2 (2).
La différence de potentiel totale entre les consommateurs connectés en série est égale à la somme des différences de potentiel entre les consommateurs.
On divise les deux membres de l'équation (2) par le courant dans le circuit, on obtient : U / I = V 1 / I + V 2 / I. Celles. la résistance de toute la section connectée en série est égale à la somme des résistances des consommateurs de ses composants.
B) Connexion en parallèle des consommateurs.
C'est la manière la plus courante d'inclure les consommateurs. Avec cette connexion, tous les consommateurs sont connectés à deux points communs à tous les consommateurs.
Au passage connexion parallèle, la charge électrique traversant le circuit est divisée en plusieurs parties, allant aux consommateurs individuels. D'après la loi de conservation de la charge, q = q 1 + q 2. En divisant cette équation par le temps de transit de la charge, nous obtenons la relation entre le courant total circulant dans le circuit et les courants circulant dans les consommateurs individuels.
Conformément à la définition de la différence de potentiel V = V 1 = V 2 (2).
Selon la loi d'Ohm pour une section du circuit, nous remplaçons les courants dans l'équation (1) par le rapport de la différence de potentiel à la résistance. On obtient : V / R = V / R 1 + V / R 2. Après réduction : 1 / R = 1 / R 1 + 1 / R 2,
celles. la valeur inverse de la résistance d'une connexion parallèle est égale à la somme des valeurs inverses des résistances de ses branches individuelles.
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