电势和电位差(电压)

在本教程中,我们将了解物理学的两个基本和重要概念。亚博彩票下载它们是电势和电势差也称为电压。

如果你正在寻找一些基本的电力,如从静电的概念,然后参考教程电力基础知识

介绍

在上一个关于电荷的教程中,亚博手机网库仑定律电学方面,我们很少讨论电势和电位差的概念。亚博彩票下载电可以用两个术语来描述,即能量和电压。

从前面关于库仑定律的讨论中,我们知道一个力作用在一个物体上就会产生一个机械功,即在电荷的情况下,电可以对电荷(或带电物体)做功。

类似于重力能量,电气工作与电势能量有关。使用这种电位能量,我们可以定义称为电位的特殊量。

电势能

在进入电势和电势差的概念之前,让我们审查力量和工作之间的关系。以下图像示出了电场E是恒定的空间区域,即在所有点处具有相同的幅度和方向。

电位差电力

该区域的点电荷q受到的电力由下式给出:

f = qe.

我们假设电荷从A点移动到B点,距离为∆x,为了简单起见,让这个位移的方向平行于电力F。

现在,根据工作的定义,它等于力量和位移的乘积。因此,由电力F在充电Q上完成的工作

w =fΔx

电力的性质是保守的,即,无论A和B之间的路径如何,电荷Q上的工作都是相同的。现在有了所有这些信息,我们已准备好定义PE所代表的电势能el

对于保守力(如这里的电力),如果W是由力完成的工作,则潜在能量的变化等于-W。因此,如果电力为带电粒子上的工作量,则电位能量的变化是:

ΔPE.el= -W.

从所有早期提到的等式中,当带电物体在恒定电场区域中从点到B移动时电势能量的变化

ΔPE.el= -W = -F∆x = -qE

电位

前一节所讨论的电势能不是单个电荷的性质,而是电场或电荷系统中的点电荷的性质。如果我们考虑两个点电荷,那么势能与作用于它们之间的库仑力有关。

因此,两个点电荷Q1和Q2的势能取决于电荷,并且由以下等式给出:

体育el= k.q1.q2 / r

请记住这一点,让我们将电势能量的视图与仅与电场相关的属性相同。

对于测试电荷q,我们可以通过测量作用在测试电荷上的力来测量电场。

电位差电场

电力与电场的关系如下式所示。

f = qe.

由此,可以推导出电场:

e = f / q

专注于电场,如果该字段是由于点电荷Q,那么电场的大小是:

E = k q / r2

从上面的等式来看,我们可以说电场不依赖于测试电荷Q。以类似的方式处理电位能量,我们可以测量放置在特定位置的电荷Q的势能。

然后可以使用以下等式定义电势V:

V =体育el/ q

电势v被定义为每单位电荷的潜在能量。

电位公式

两个电荷Q和Q之间的电位能量由

体育el= k.q.q / r

从上面的电位定义,v = peel/ q

因此,V = k.Q / r

k是库仑常数。

基于上述等式,我们可以得出结论,电势与电荷Q成正比,而它与距离R成反比。

电势单位

电势通常称为电势。为了纪念亚历山德罗·伏特,电势的SI单位被命名为伏特(V)。

我们知道电势是电势能除以电荷。因此,伏可以与其他SI单位相关联如下:

电势单位:1 v = 1 j / c = 1 n。M / C.

电势差(电压)

讨论的下一个重要主题是电位差异也称为电压。电压的定义是这样的:当电荷上完成工作以将其从位置A移动到B中时。其电位能量改变,电位差或电压是初始电位和最终电位之间的差异。

它通常表示为ΔV,如果v一种A点和V点的电势是多少B.是B点的电势是

∆V =一种- - - - - - VB.

术语电压是电势差的常见名称,并且只要使用术语电压时,它通常意味着两点之间的电位差。例如,当我们谈论电池的电压时,我们通常意味着电池的两亚博彩票下载个端子之间的电位差。

而且,电压和能量是不一样的。电压是单位电荷的能量。因此,12V摩托车电池和12V汽车电池可以存储不同的能量。

例子

考虑一个12V摩托车电池,可以移动4000℃,而12V车电池可以移动50000℃。

现在我们可以计算每个电池提供的能量,如下所示:

我们知道潜在的v =潜在的能量/充电。因此,能量可以计算为能量=电位X充电。

由摩托车电池提供的能量= 12V x 4000c = 48 x 103.j

汽车电池输出能量= 12V X 50000C = 60 X 104.j

锻炼

做一个小计算,找出1.5V AA电池有多少能量,如果它可以移动100 C的电荷。

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