Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение. | |
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. За точку отсчета потенциала выбирают в зависимости от задачи: а) потенциал Земли, б) потенциал бесконечно удаленной точки поля, в) потенциал отрицательной пластины конденсатора. |
|
— следствие принципа суперпозиции полей (потенциалы складываютсяалгебраически). |
|
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 конечнойточках 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
Напряжение равно 1 В, если при перемещении положительного заряда в 1 Кл вдоль силовых линий поле совершает работу в 1 Дж. |
|
Связь между напряженностью и напряжением. | |
Из доказанного выше: напряженность равна градиенту потенциала (скорости изменения потенциала вдоль направления d). |
|
Из этого соотношения видно:
|
|
Эквипотенциальные поверхности. ЭПП — поверхности равного потенциала. Свойства ЭПП: — работа при перемещении заряда вдоль эквипотенциальной поверхности не совершается; — вектор напряженности перпендикулярен к ЭПП в каждой ее точке. |
|
|
|
Измерение электрического напряжения (разности потенциалов) Между стержнем и корпусом — электрическое поле. Измерение потенциала кондуктора Измерение напряжения на гальваническом элементе Электрометр дает большую точность, чем вольтметр. |
|
Потенциальная энергия взаимодействия зарядов. |
|
|
|
Потенциал поля точечного заряда |
|
|
|
Потенциал заряженного шара а) Внутри шара Е=0, следовательно, потенциалы во всех точках внутри заряженного металлического шара одинаковы (!!!) и равны потенциалу на поверхности шара. б) Снаружи поле шара убывает обратно пропорционально расстоянию от центра шара, как и в случае точечного заряда. |
|
Перераспределение зарядов при контакте заряженных проводников. Переход зарядов происходит до тех пор, пока потенциалы контактирующих тел не станут равными. |
|
→ 
— Напряженность поля равна 1 В/м, если между двумя точками поля, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга существует разность потенциалов 1 В.
Потенциал. Разность потенциалов. ЗАДАЧИ с решениями
Потенциал. Разность потенциалов. ЗАДАЧИ с решениями
Формулы, используемые на уроках «Решение задач на тему: Работа перемещения заряда в электрическом поле. Потенциал. Разность потенциалов» для подготовки к ЕГЭ.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача № 1.
Металлический шар диаметром d заряжен с поверхностной плотностью зарядов σ. Найти потенциал φ этого шара, если он окружен заземленной проводящей сферой, имеющей общий с шаром центр. Диаметр сферы D. Среда — воздух.
Задача № 2.
Потенциал заряженного шара φ1 = 300 В. Чему равен потенциал φ2 электрического поля этого шара в точке, отстоящей на расстоянии l = 50 см от его поверхности, если радиус шара R = 25 см?
Смотреть решение и ответ
Задача № 3.
Определить потенциал φ точки поля, находящейся на расстоянии а = 9 см от поверхности заряженного шара радиусом R = 1 см, если поверхностная плотность зарядов на шаре σ = 1 • 10–11 Кл/см2. Среда — воздух.
Смотреть решение и ответ
Задача № 4.
В точке 1 поля точечного заряда-источника потенциал φ1 = 40 В, а в точке 2 φ2 = 10 В. Найти потенциал φ в точке М, лежащей посередине между точками 1 и 2 (рис. 3-6). 
Смотреть решение и ответ
Задача № 5.
В трех вершинах квадрата со стороной а = 20 см находятся заряды q1 = 1 • 10–8 Кл, q2 = 2 • 10–8 Кл и q3 = 2 • 10–8 Кл (рис. 3-7). Определить потенциал φ электрического поля, созданного этими зарядами в четвертой вершине. 
Смотреть решение и ответ
Задача № 6.
Четыре одинаковых точечных заряда q расположены на одной прямой на расстоянии r друг от друга. Какую работу А надо совершить, чтобы переместить эти заряды в вершины тетраэдра со стороной r? Среда — вакуум.
Смотреть решение и ответ
Задача № 7.
Два одинаково заряженных шарика диаметрами d = 0,5 см каждый расположены на расстоянии l = 2 см между их поверхностями (рис. 3-14). До какого потенциала φ они заряжены, если сила их отталкивания друг от друга F = 2 мкН? Среда — воздух. 
Смотреть решение и ответ
Задача № 8.
В однородном электрическом поле напряженностью Е = 2 кВ/см переместили заряд q = –20 нКл в направлении силовой линии поля на расстояние d = 10 см. Найти работу поля А, изменение потенциальной энергии поля ΔWп и напряжение (разность потенциалов) U между начальной и конечной точками перемещения.
Смотреть решение и ответ
Задача № 9.
Между двумя горизонтальными плоскостями, заряженными разноименно и расположенными на расстоянии d = 5 мм друг от друга, находится в равновесии капелька масла массой 20 нг (нанограмм) (рис. 3-10). Найти число избыточных электронов N на этой капельке. Среда — воздух. Разность потенциалов между плоскостями U = 2 кВ. 
Смотреть решение и ответ
Задача № 10.
На пластине М поддерживается потенциал φ1 = +80 В, а на пластине N – φ2 = –80 В (рис. 3-11, а). Расстояние между пластинами d = 10 см. На расстоянии d1 = 4 см от пластины М помещают заземленную пластину Р (рис. 3-11, б). Найти изменение напряженности ΔЕ1 поля на участке МР и изменение напряженности поля ΔЕ2 на участке PN при этом. Построить графики зависимостей напряженностей Е = Е(х) и потенциала φ = φ(х) от расстояния между точками поля и пластинами. 
Смотреть решение и ответ
Это конспект по теме «Потенциал. Разность потенциалов. ЗАДАЧИ с решениями». Выберите дальнейшие действия:
Теория по физике для ЕГЭ, пособия по подготовке и справочные материалы в Москве
Работа сил электростатического поля. Потенциал и разность потенциалов. Связь разности потенциалов с напряженностью электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда. Эквипотенциальные поверхности.
Работа сил электростатического поля
При перемещении пробного заряда \(q\) в электрическом поле электрические силы совершают работу. Эта работа при малом перемещении \(\Delta \vec{l}\) равна:
\[\Delta A=F\Delta l\cos\alpha=Eq\Delta l\cos\alpha=E_1 q\Delta l\]
Рассмотрим работу сил в электрическом поле, создаваемом неизменным во времени распределенным зарядом, т.е. электростатическом поле.
Электростатическое поле обладает важным свойством:
Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда.
Следствием независимости работы от формы траектории является следующее утверждение:
Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.
Силовые поля, обладающие этим свойством, называют или консервативными.
На замкнутой траектории работа кулоновских сил равна нулю.
Потенциальная энергия заряда \(q\), помещенного в любую точку (1) пространства, относительно фиксированной точки (0) равна работе \(A_{10}\), которую совершит электростатическое поле при перемещении заряда \(q\) из точки (1) в точку (0):
\[W_{p1} = A_{10}\]
Так же, как и в механике, потенциальная энергия определена с точностью до постоянной величины, зависящей от выбора опорной точки (0). Такая неоднозначность в определении потенциальной энергии не приводит к каким-либо недоразумениям, так как физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а разность ее значений в двух точках пространства.
Работа, совершаемая электростатическое полем при перемещении точечного заряда \(q\) из точки (1) в точку (2), равна разности значений потенциальной энергии в этих точках и не зависит от пути перемещения заряда и от выбора точки (0).
\[A_{12} = A_{10} + A_{02} = A_{10} — A_{20} = W_{p_1} — W_{p_2}\]
Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют \(\varphi\) электрического поля:
\[\varphi=\dfrac{W_p}{q}\]
Потенциал \(\varphi\) является энергетической характеристикой электростатического поля.
Работа \(A_{12}\) по перемещению электрического заряда \(q\) из начальной точки (1) в конечную точку (2) равна произведению заряда на разность потенциалов (\(\varphi_1-\varphi_2\)) начальной и конечной точек:
\(A_{12} = W_{p1} — W_{p2} = q\varphi_1 — q\varphi_2 = q(\varphi_1-\varphi_2)\)
Единицы измерения: \(\displaystyle [\text{В}]\) (Вольт).
Во многих задачах электростатики при вычислении потенциалов за опорную точку (0) удобно принять бесконечно удаленную точку. В этом случае понятие потенциала может быть определено следующим образом:
Потенциал поля в данной точке пространства равен работе, которую совершают электрические силы при удалении единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность.
\[\varphi_{\infty}=\dfrac{A_{\infty}}{q}\]
Поверхность, во всех точках которой потенциал электрического поля имеет одинаковые значения, называется или поверхностью равного потенциала.
Из принципа суперпозиции напряженностей полей, создаваемых электрическими зарядами, следует принцип суперпозиции для потенциалов:
\[\varphi =\varphi_1 + \varphi_2+ \varphi_3 + …+\varphi_n\]
Урок 27. напряжённость и потенциал электростатического поля. разность потенциалов — Физика — 10 класс
Физика, 10 класс
Урок 27. Напряжённость и потенциал электростатического поля. Разность потенциалов
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
1) Теория дальнодействия;
2) Теория близкодействия;
3) Электрическое поле;
4) Скорость электрического поля;
5) Напряжённость электрического поля;
6) Однородное и неоднородное электрическое поле;
7) Принцип суперпозиции полей;
8) Диэлектрическая проницаемость;
9) Электростатическая защита
10) Работа электрического поля;
11) Потенциал и разность потенциалов.
Глоссарий по теме:
Напряжённость — отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля точечный заряд, к этому заряду.
Потенциал точки электростатического поля -отношение потенциальной энергии заряда, помещённого в данную точку, к этому заряду.
Напряжение – разность потенциалов.
Потенциальное поле – поле, работа которого по перемещению заряда по замкнутой траектории всегда равна нулю.
Напряжённость направлена в сторону убывания потенциала.
Эквипотенциальные поверхности – поверхности равного потенциала.
Свободные заряды — заряженные частицы, способные свободно перемещаться в проводнике под влиянием электрического поля.
Электростатическая индукция – явление разделения зарядов и их распределение по поверхности проводника во внешнем электрическом поле.
Основная и дополнительная литература
Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2014. – С. 290 – 320.
Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 9 – 11 класс. М. Дрофа, 1999 – С. 93 — 102
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создаёт в окружающем пространстве электрическое поле.
Электрическое поле — это особый вид материи, посредством которой происходит взаимодействие зарядов. Скорость распространения электрического поля в вакууме равна 300000 км/с.
Напряжённость Е — силовая характеристика электрического поля.
Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках, называется однородным. Поле между параллельными пластинами однородно
Главное свойство электрического поля – это действие его на электрические заряды с некоторой силой.
Напряжённость-это отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля точечный заряд, к этому заряду.
Если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают поля, напряжённости которых Е1, Е2, то результирующая напряжённость поля в этой точке равна геометрической сумме напряжённостей этих полей. В этом состоит принцип суперпозиции полей.
Заряд, помещенный в электрическое поле обладает потенциальной энергией.
Потенциалом φ точки электростатического поля называют отношение потенциальной энергии Wn заряда, помещённого в данную точку, к этому заряду q.
Напряжение – это работа, совершаемая полем при перемещении заряда 1Кл.
Примеры и разбор решения заданий
1. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ФОРМУЛЫ |
Напряженность |
|
Потенциал | |
Потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле | |
Разность потенциалов | qΕd |
Решение: вспомнив формулы величин, можем установить:
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ФОРМУЛЫ |
Напряженность |
|
Потенциал |
|
Потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле | qΕd |
Разность потенциалов |
|
2. В однородном электрическом поле напряжённостью 1 В/м переместили заряд -25 нКл в направлении силовой линии на 2 см. Найти работу поля, изменение потенциальной энергии заряда и напряжение между начальной и конечной точками перемещения.
Решение.
Работа электрического поля при перемещении заряда вдоль силовой линии:
ΔA = — qΕΔd,
при этом изменение потенциальной энергии равно:
Напряжение между начальной и конечной точками перемещения равно:
Вычисления:
ΔA = -25 · 10-9 Kл · 103 B/м · 0,02 м = -0,5 мкДж;
Ответ: 
Связь между потенциалом и напряженностью электростатического поля
Рассмотрим две точки имеющие координаты (x, y, z) и (x + Δx, y ,z) и между которыми перемещается единичный заряд. Работа, которую необходимо совершить против сил электростатического поля, для переноса заряда из одной точки в другую, численно будет равна разности потенциалов в этих точках:
Согласно формуле (4 приведенной по ссылке) на том же отрезке работа по перемещению единичного заряда (q/ = 1) можно выразить формулой:
Где Ех – проекция вектора напряженности на координатную ось Х.
Приравняв правые части уравнений получим:
По аналогии и для других координат:
К эквипотенциальным поверхностям вектор напряженности Е электростатического поля нормален. В случае если вместо направляющих координат x, y, z взять нормаль n к эквипотенциальным поверхностям, то составляющие вектора Ех, Ey, Ez можно будет заменить на Е, тогда:
Величина dφ/dn называется градиентом потенциала, имеет обозначение grad φ и характеризует быстроту изменения потенциала в направлении силовой линии. Исходя из этого, предыдущее выражение можно записать как:
Вектор напряженности Е численно равен градиенту потенциала, но направлен в сторону падения потенциала – в противоположную сторону.
Давайте определим напряженность электростатического поля между двумя бесконечными заряженными пластинами, расстояние между которыми равно d, а их потенциалы постоянны и равны φ1 и φ2. Поскольку заряды на пластинах распределены равномерно, электростатическое поле между пластинами одновременно (напряженность поля Е одинакова во всех точках между пластинами). Силовые линии перпендикулярны пластинам, а эквипотенциальные поверхности параллельны им. Применив к данному случаю уравнение (2) получим:
Где φ1 — φ2 = U – разность потенциалов между пластинами, которую часто называют напряжением.
Напряжение (разность потенциалов) – важная характеристика электростатического поля, так как при любых расчетах важно знать не абсолютные значения потенциалов в каких – либо двух точках поля, а разность потенциалов между ними. Когда говорят о потенциале в определенной точке поля, подразумевают разность потенциалов между данной точкой и другой, потенциал которой условно могут считать равным нулю (например, потенциал Земли принимают равным нулю).
Разность потенциалов и потенциал (электрическое напряжение U) в системе СИ принято измерять в вольтах:
Разность потенциалов между двумя точками будет равна 1 В, если для перемещения заряда 1 Кл между ними совершается работа 1 Дж.
В системе СГС аналогичная единица обозначается как 1 СГСU. Соотношение между этими единицами: 1 СГСU = 300 В.
Из формулы 3 следует, что напряженность электрического поля в системе СГС измеряется в единицах СГСЕ, а в системе СИ в вольтах на метр (В/м), что соответствует Н/Кл.
Пример
К пластинам плоского конденсатора приложено напряжение 600 В. Поверхностная плоскость зарядов на пластинах σ = 3,20·10-4 Кл/м2. Необходимо определить расстояние между пластинами.
Решение
Напряженность поля конденсатора равна:
Где d – расстояние между пластинами, U – напряжение на них.
Выразим напряженность поля через поверхностную плоскость σ заряда на пластинах конденсатора:
Где ε = 1 (так как диэлектрик воздух), ε0 – электрическая постоянная.
Приравняв правые части приведенных уравнений получим:
Вычисляя находим:
Понятие силы тока, ЭДС и разности потенциалов?
Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц (тел). За направление движение электрического тока условно принимают направление движения положительных зарядов. Проходящий через какую-то поверхность электрический ток характеризуется силой тока I. Сила тока является скалярной величиной, численно равная количеству электричества, проходящего через площадь S за единицу времени:
Если за любые равные промежутки времени через любое сечение проводника проходит одинаковое количество электричества с неизменным направлением зарядов, то такой ток называется постоянным:
Сила тока в Международной системе единиц (СИ) является основной и носит название Ампер. Из уравнения (1а) следует определение единицы заряда:
В системе СГС сила тока измеряется в СГСI, согласно (1а) получим:
Распределение электрического тока по сечению проводника характеризуют плотностью тока, которую можно выразить формулой:
В случае постоянного тока его плотность будет одинакова и равна:
Плотность тока j является векторной величиной, направленной вдоль тока и численно равная количеству электричества, протекающему через единицу площади, ориентированной перпендикулярно направлению протекания тока, за единицу времени, в системе СИ плотность тока измеряют в А/м2.
Важно отметить, что различают несколько видов электрического тока. Предположим, что в пространстве перемещается какое-то заряженное макроскопическое тело (шар, например). Поскольку вместе с этим телом будут перемещаться и заряды, то возникнет направленное движение электрических зарядов – электрический ток. Электрический ток, связанный с движением заряженных макроскопических тел называют конвекционным.
Если огромное количество заряженных частиц упорядоченно перемещаются внутри какого-нибудь тела вследствие того, что в нем создано электрическое поле, то данное явление будет носить название ток проводимости. Для его получения необходимо наличие источника тока и замкнутой цепи. Вектор напряженности поля Е имеет направление от положительного заряда к отрицательному. Отсюда следует, что находящиеся внутри проводника отрицательные заряженные частицы будут двигаться против поля, а положительные – по полю.
Если электрические заряды движутся под влиянием внешнего поля в вакууме, то данное явление называют электрический ток в вакууме.
Более детально остановимся на отдельных закономерностях, которые больше характерны для тока проводимости.
Представим, что на концах определенного проводника длиной l существует разность потенциалов Δφ = φ1 – φ2, которая создает внутри этого проводника электрическое поле Е, направленное в сторону падения потенциала (рисунок ниже):
Согласно формуле:
При этом в проводнике возникнет электрический ток, который будет идти от большего потенциала (φ1) к меньшему (φ2).
Движение зарядов от φ1 к φ2 приводит к выравниванию потенциалов во всех точках. При этом в проводнике исчезает электрическое поле, и протекание электрического тока прекращается. Отсюда следует, что обязательным условием существования электрического тока является наличие разности потенциалов Δφ = φ1 – φ2 ≠ 0, а для его поддержания необходимо специальное устройство, которое будет поддерживать данную разницу потенциалов. Это устройство называют источник тока.
В качестве источников тока могут использовать электрические генераторы, аккумуляторы, термоэлементы и гальванические элементы. Источник тока также выполняет еще одну задачу – замыкает электрическую цепь, по которой и осуществляется непрерывное движение заряженных частиц. Электрический ток протекает по внутренней части – источнику тока, и внешней – проводнику. В источнике тока имеется два полюса – положительный с более высоким потенциалом и отрицательный с более низким потенциалом. При разомкнутой внешней цепи на положительном полюсе источника образуется недостаток электронов, а на отрицательном наоборот – переизбыток. В источнике тока разделение зарядов производят с помощью сторонних сил – направленных против кулоновских сил, действующих на разноименные заряды в проводниках самого источника тока. Сторонние силы могут иметь самое различное происхождение – химическое, биологическое, тепловое, механическое и другое.
Если электрическая цепь замкнута, то по ней протекает электрический ток и при этом совершается работа сторонних сил. Данная работа складывается из работы, совершаемой внутри самого источника тока против сил электрического поля (Аист), и работы, совершаемой против механических сил сопротивления среды источника (А/), то есть:
Электродвижущая сила источника тока – это величина, которая равна отношению работы, совершаемой сторонними силами при перемещении положительного точечного заряда вдоль всей электрической цепи, включая и источник тока, к заряду:
По определению работа против сил электрического поля равна:
А/ = 0 если полюсы источника разомкнуты, и тогда из формулы (5) следует:
Отсюда следует, что электродвижущая сила источника тока при разомкнутой внешней цепи будет равна разности потенциалов на его полюсах.
Вычисление разности потенциалов по напряженности поля — Студопедия
Установленная связь между напряженностью поля и потенциалом позволяет по известной напряженности поля найти разность потенциалов между двумя произвольными точками этого поля.
1. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости определяется формулой Е=, где — поверхностная плотность заряда. Разность потенциалов между точками, лежащими на расстояниях xi и х2 от плоскости (используем формулу (1.22)), равна
2. Поле двух бесконечных параллельных разно
именно заряженных плоскостей определяется формулой Разность потенциалов между плоскостями, расстояние между которыми равно d (см. (1.22)), равна
. (1.24)
3. Поле равномерно заряженной сферической поверхности радиуса R с общим зарядом Q вне сферы (г > R) вычисляется
по формуле
Разность потенциалов между двумя точками, лежащими на расстояниях п и г2 от центра сферы (г} > R, r2 > R), равна
. (1.25)
|
Рис. 15 | Если принять и то потенциал поля внесферической поверхности задается выражением (ср. с формулой (1.19)).
График зависимости приведен на рис. 15 |
4. Поле равномерно заряженного цилиндра радиуса R,
заряженного с линейной плотностью х, вне цилиндра (г > R) определяется формулой . Следовательно, разность потенциалов между двумя точка-
ми, лежащими на расстояниях и от оси заряженного цилиндра (r>R, r>R), равна
. (1.26)
В чем разница? (с картинками)
Разность потенциалов — это энергия, приходящаяся на единицу заряда в электрической цепи. Между двумя точками должна быть измерена разность потенциалов, потому что, как правило, нецелесообразно измерять электрический потенциал одной точки. Разность потенциалов точки в электрической цепи, как правило, производятся по отношению к опорному потенциалу, например, общая земля.
Потенциометр.
Разность потенциалов обычно называется напряжением, поскольку стандартной единицей измерения этой величины является вольт. Это также исторически известно как давление и напряжение. «Давление» — устаревший термин для обозначения разности потенциалов, но он все еще используется для обозначения разности потенциалов в контексте электроники вакуумных ламп.
Мультиметр.
Напряжение также можно рассматривать как энергию, необходимую для перемещения заряда между точками, деленную на величину этого заряда. Эта общая энергия должна включать как статическую, так и динамическую энергию, необходимую для перемещения заряда. Расчет разности потенциалов становится более точным по мере уменьшения величины измеряемого заряда.
Величина разности потенциалов должна включать знак в зависимости от направления, в котором текут электроны. Определение разности потенциалов предполагает, что положительно заряженные частицы движутся к более низким напряжениям, а отрицательно заряженные частицы движутся к более высоким напряжениям.Это означает, что электроны в цепи текут из точки с более высоким напряжением в точку с более низким напряжением.
В описании разности потенциалов часто используется вода как аналог электричества. Эта аналогия предполагает, что механический насос перекачивает воду по замкнутому контуру труб.Разность потенциалов в этой аналогии — это разница в давлении воды между двумя точками контура. Таким образом, вода будет течь между двумя точками, если есть разница в их давлении, позволяя воде выполнять работу. Точно так же электрическая цепь может выполнять работу, только если существует разность потенциалов между двумя точками в цепи.
Различные приборы измеряют разность потенциалов в зависимости от метода их работы.Вольтметр имеет два вывода, каждый из которых подключается к определенной точке в цепи. Это устройство измеряет падение напряжения на фиксированном резисторе, которое пропорционально количеству вольт в цепи.
Потенциометр сравнивает неизвестное напряжение с известным напряжением в цепи. Осциллограф усиливает напряжение в цепи, которое отклоняет электронный луч.Величина отклонения пропорциональна напряжению в цепи. Мультиметр измеряет несколько электрических величин, включая напряжение.
Осциллограф можно использовать для измерения разности потенциалов.
.
Формула натяжения | Проблемы с решенными примерами
На атомном уровне, когда атомы или молекулы отделяются друг от друга и получают потенциальную энергию с сохраняющейся восстанавливающей силой, восстанавливающая сила может создать напряжение. Каждый конец струны или стержня при таком натяжении может тянуть за объект, к которому он прикреплен, чтобы восстановить длину струны / стержня в расслабленном состоянии.
Натяжение легко объяснимо в случае подвешивания тел на цепи, тросе, веревке и т. Д.Он обозначается буквой T (иногда также обозначается Ft).
Если такое подвешенное тело движется вертикально с ускорением a, то;
T = W ± ma
Где W — вес тела, а m — масса тела
Случай (i) Если тело движется вверх, с ускорением a, натяжение; T = W + ma
Случай (ii) Если тело движется вниз с ускорением a, натяжение; T = W — ma
Случай (iii) Если тело просто подвешено (не движется), напряжение; Т = W.
Случай (iv) Если тело движется вверх или вниз с постоянной скоростью, напряжение; T = W
Вес объекта W = мг.
Следовательно, формула натяжения может быть изменена следующим образом:
T = m (g ± a)
Где m = масса тела, g = ускорение свободного падения, a = ускорение движущегося тела.
Поскольку напряжение — это сила, ее единицей СИ является ньютон (Н).
Пример:
Легкая и нерастяжимая веревка поддерживает тело массой 15 кг, свисающее с нижнего конца.Если верхний конец струны прочно прикреплен к крюку на крыше, то какое натяжение струны?
Решение:
Поскольку тело не движется, а просто подвешено, натяжение тетивы будет равно весу тела. m = 15 кг
T = W = mg = 15 × 9,8 = 147 Н
Пример:
Обезьяна массой 10 кг поднимается по легкой вертикальной веревке, подвешенной на крюке с ускорением 2 м / с2 . Найдите натяжение струны (возьмите g = 10 м / с2)
Решение:
м = 10 кг, g = 10 м / с2, a = 2 м / с2
По мере того, как обезьяна движется вверх с ускорении, натяжение тетивы будет равно кажущемуся весу обезьяны.
то есть, T = m (g + a) = 10 (10 + 2) = 120 N
Вопрос:
Если M1 = 4 кг и M2 = 6 кг на следующем рисунке, то T2 равно:
Опции:
(a) 98 N
(b) 39,2 N
(c) 58,8 N
(d) 19,6 N
Ответ: (c)
.
