Potansyèl elektrik

paj omonimisa a reyini sijè ak atik diferan ki pataje yon menm non.

Potansyèl elektrik

Elektrisite estatik
ka kreye gwo potansyèl elektrik.

Potansyèl elektrik,ki eksprime anvolts(senbòl:V), se youn nan kantite ki defini eta elektrik yon pwen nan espas. Li koresponn akenèji potansyèl elektwostatikke yon initechaj elektrikki sitiye nan pwen sa a ta genyen, sa vle di enèji potansyèl (mezire anjoul) d 'apatikilchaje nan pwen sa a divize pa chaj la (mezire ankoulon) nan patikil la.

Diferans potansyèl elektrikant de pwen nan espas oswa yon sikwi fè li posib pou kalkile varyasyon enèji potansyèl la, oswa pou mezirevòltajki egziste ant pwen sa yo nan yonsikwi elektrikoswaelektwonik.

Entwodiksyon

Yon objè ka gen yonchaj elektrik.Plase nan yonchamp elektrik,yon objè chaje konsa fè eksperyans yonfòs.Si objè a chaje pozitivman, fòs la egzèse nan direksyonvektèjaden elektrik nan kote objè a ye a; si chaj li negatif fòs la egzèse nan direksyon opoze a. Fòs ki gen eksperyans la egal a pwodwi chaj la ak jaden elektrik la.

Potansyèl elektrik(oswa plis tou senplemanpotansyèl) nan yon pwen nan yon jaden elektrik koresponn ak travay ki nese sắc pou transpòte yon chaj pozitif inite soti nan enfini rive nan pwen sa a (potansyèl elektrik la nan enfini se pa definisyon egal). rive 0).

Fòs ak potansyèl yo dirèkteman gen rapò. Lè yon objè deplase nan direksyon fòs ki mete l an mouvman,enèji sinetik liogmante; pa egzanp,enèji potansyèl gravitasyonèlyon objè ki nan tèt yon gwo kay won pi wo pase sou tè a. Kòm objè a tonbe, enèji sinetik li ogmante epi li transfòme an chalè, oswaenèji tèmik.

Yon jaden elektrik (nan absans yonchamp mayetikvaryab) pataje ak yon jaden fòs gravitasyonèl (gravite) pwopriyete sa a ke enèji potansyèl la depann sắc lman de pozisyon nan jaden an: fòs ki aji sou yon objè depann sắc lman de pwopriyete intrin sắc ques objè sa a (pa egzanp mas oswa chaj) ak pozisyon li, epi obeyi règ matematik yo. Nou di fòs elektrik la sekon sắc vatif.

Se poutèt sa anjeneral nou itilize analoji ak koule yon rivyè pou ilistre nosyon potansyèl elektrik la; potansyèl chak pwen koresponn ak altitid li, pandan y ap diferans nan altitid (diferans nivo) koresponn ak diferans potansyèl la.

Diferans potansyèl (oswavòltajnan absansendiksyonfenomèn ki gen orijin ekstèn) se yonvalè aljebrik(li kapab pozitif, negatif oswa zewo); li souvan te noteU.

Se poutèt sa nou ka ekri:

$U_{\mathrm {AB} }=V(\mathrm {A} )-V(\mathrm {B} )$

$\Delta V=V_{\text{final}}-V_{\text{initial}}$

Oswa:

$V(\mathrm {A} )$ak$V(\mathrm {B} )$deziyenpotansyèl elektriknanAakB;

$U_{\mathrm {AB} }$ak$\Delta V$deziyendiferans potansyèlantAakB.

Li reprezante sou dyagram elektrik pa yon flèch ki soti nan pwenBnan pwenA.

Mezi

Mezi li fèt nan fizik tankou nan byoloji lè l sắc vi avèk yonvoltmètoswa yonosiloskòpki toujou mete nan bypass oswa nan paralèl, ki gen rapò ak sikwi a oswa objè bipolè yo dwe mezire.

Potansyèl la toujou defini nan konstan ki pi pre a. Nan elektrisite li komen ke nou pran kòm yon referans pou potansyèl yo (sa vle di potansyèl la ki sắc vi kòm "zewo" ) potansyèl la nan tè a (ke nou abreje pa "latè), menm si sa a se pa. yon obligasyon. Kèlkeswa chwa a te fè, pwen referans nan kous la ki gen potansyèl fiks nan 0 vòlt yo rele "pwen frèt". Tou depan de aparèy la, li ka konekte swa nan "tè a" (ankadreman metal nan aparèy la), oswa nan "latè a", oswa nan toude.

Pou plis eksplikasyon pratik kon sắc nan nosyon potansyèl elektrikvòltaj elektrik, nou pral refere a atik lavòltaj.

Fòmil

"Potansyalite elektrik" nan yon pwen nan espas se yon kon sắc p nan jaden elektrisite. Li defini apati distribisyon chaj elektrik nan espas lè l sắc vi avèk aplikasyonLwa Koulombrive nan yon distribisyon volim chaj ak lè l sắc vi avèk prensipsuperposition:

$V_{1}(x_{2},y_{2},z_{2})={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}\iiint {\frac {\rho (x_{1},y_{1},z_{1})}{r_{12}}}\mathrm {d} x_{1}\mathrm {d} y_{1}\mathrm {d} z_{1}$

kote:${\vec {r}}_{12}={\vec {r}}_{2}-{\vec {r}}_{1}$ak kote$\rho \,$sedansite chajnan 1 (anviwon pwen 1 gen yon chaj$\rho \mathrm {d} x_{1}\mathrm {d} y_{1}\mathrm {d} z_{1}$nan volim$\mathrm {d} v=\mathrm {d} x_{1}\mathrm {d} y_{1}\mathrm {d} z_{1}$)

Lè sa a,champ elektrikki soti nan potansyèl sa a bay fòmil sa a:

${\vec {E}}_{1}(x_{2},y_{2},z_{2})={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}\iiint {\frac {\rho (x_{1},y_{1},z_{1}){\vec {r}}_{12}}{r_{12}^{3}}}\mathrm {d} x_{1}\mathrm {d} y_{1}\mathrm {d} z_{1}$

Kontrèman, konesans nan jaden elektrik la nan yon pwen pèmèt kalkil potansyèl la soti nan ki li rive:

$V=-\int _{s}{\vec {E}}\cdot \mathrm {d} {\vec {\ell }}$

Kote:

$V\,$se potansyèl elektrik la, ak$\mathrm {d} \ell$se eleman entegrasyon dapre fòmil katezyen an$(O,{\vec {\imath }},{\vec {\jmath }},{\vec {k}})$:

${\vec {E}}=-{\vec {\nabla }}V=-{\frac {\partial V}{\partial x}}{\vec {\imath }}-{\frac {\partial V}{\partial y}}{\vec {\jmath }}-{\frac {\partial V}{\partial z}}{\vec {k}}$

Ka espesyal

Potansyèl elektrik ki kreye pa yon chaj pwen nan espas ki antoure a se:

$V={\frac {q}{4\pi \varepsilon _{0}\left|{\vec {r}}-{\vec {r}}_{q}\right|}}$

kote:qse chaj pwen an,rsevektèpozisyon pwen kote yo kalkile jaden an akr< sub> qsevektè pozisyonchaj pwen an.

Tankou matematik:

${\overrightarrow {\mathrm {grad} }}\left({\frac {1}{\left|{\vec {r}}\right|}}\right)={\vec {\nabla }}\left({\frac {1}{\left|{\vec {r}}\right|}}\right)=-{\frac {\vec {r}}{\left|{\vec {r}}\right|^{3}}}\;$

pou nenpòt distribisyon chaj, ekwasyon an vin:

$\ V={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}\int {\frac {\rho }{r}}\mathrm {d} r$

kote:$\rho \,$se dansite chaj kòm yon fonksyon pozisyon akrse distanseleman volim'V.

Remake byen ke V se yoneskalè.

Enèji potansyèl

Varyasyon nan enèji potansyèl elektrik nan yon patikil chaje yo kalkile apati diferans ki genyen ant potansyèl yo nan chak pwen. Li posib fè yon analoji ant wotè ak potansyèl. Kòm patikil la diminye nan potansyèl, enèji potansyèl li diminye pwopòsyonèlman. Sepandan, kontrèman akenèji potansyèl gravitasyonèl,enèji potansyèl elektrikdepann de chaj elektrik patikil la epi li pa depann de mas li (ki se "chaj gravitasyonèl" ):

$E_{\mathrm {pe} }=q\,V$

Kote:

• $E_{\mathrm {pe} }$seenèji potansyèl elektrik,
• $V$potansyèl elektrik la,
• $q$chajpatikil la (pozitif oswa negatif).

Apendis

Atik ki gen rapò

• Tansyon elektrik
• Jaden eskalalè
• Mas (elektrisite)
• Sol (elektrisite)