전위차를 통한 위치에너지. 전위차, 기전력, 전압에 대하여

정전기장은 잠재적인 장입니다. 잠재적 역장의 개념은 역학 과정에서 소개되었습니다. 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 때 이 필드의 힘에 의해 수행되는 작업이 궤적의 모양에 의존하지 않고 초기 및 최종 위치에 의해서만 결정되는 경우 필드를 잠재력이라고 합니다.

힘이 힘 중심까지의 거리에만 의존하고 반경을 따라 향하는 모든 중심장은 전위입니다. 이 진술의 증명은 역학 과정에서 논의되었습니다. 단일 점 전하에 의해 생성된 정전기장은 쿨롱의 법칙으로 설명됩니다. 이 필드는 구형 대칭이며 다음을 나타냅니다. 특별한 경우중앙 필드. 이는 잠재적인 성격을 의미한다. 정전기장포인트 충전.

중첩의 원리에 따라, 고정 전하의 분포가 아무리 복잡하더라도 생성되는 정전기장의 강도는 각 전하가 개별적으로 생성하는 전계 강도의 벡터 합입니다. 움직이는 시험 전하에 작용하는 힘은 전체 전계 강도에 의해 결정됩니다. 그러므로 시험 전하를 움직일 때 행해진 일은 개별 점전하 부분에 작용하는 힘이 행한 일의 합과 같습니다. 각각의 힘이 한 일은 궤도의 모양에 의존하지 않습니다. 따라서 전체 작업(결과적인 힘의 작업)도 궤적에 의존하지 않으며 이는 모든 정전기장의 잠재적 특성을 증명합니다.

잠재력. 모든 전위장의 경우와 마찬가지로 정전기장 내 전하의 경우 전위 에너지의 개념을 도입할 수 있습니다. 필드의 어느 지점에서든 전하의 위치 에너지는 전하를 이 지점에서 다른 지점으로 이동할 때 필드 힘이 수행한 작업으로 정의됩니다. 고정점, 위치 에너지는 0으로 가정됩니다. 다른 방식으로 말할 수 있습니다. 이 위치 에너지는 수행한 작업과 같습니다. 외력선택한 고정점에서 필드의 특정 지점으로 전하가 이동하는 경우. 위치 에너지가 0인 고정점을 선택하는 것은 임의적입니다. 따라서 필드 내 전하의 위치 에너지는 추가 상수까지 결정됩니다. 이러한 위치 에너지의 모호함은 다음 사항에 영향을 미치지 않습니다. 물리적 결과, 모든 특정 계산에서는 전하가 필드의 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 때 에너지의 변화만 중요하기 때문입니다.

잠재적인 전기장. 전하에 작용하는 힘은 이다. 전기장 E는 전하에 비례합니다. 따라서 전하가 이동하는 동안 수행된 작업과 그

위치에너지도 전하량에 비례하므로 단위 전하당 위치에너지를 고려하는 것이 편리합니다. 정전기장의 결과적인 에너지 특성을 전위라고 합니다.

필드의 특정 지점에서의 전위는 테스트 전하를 필드의 특정 지점에서 전위가 0으로 가정되는 고정 지점으로 이동할 때 필드 힘에 의해 수행된 작업 A의 비율로 정의됩니다. 이 요금에 대해:

모든 점 사이의 잠재적인 차이만이 물리적 의미를 가지며, 이러한 점 자체의 잠재적인 값은 아닙니다.

포인트 충전의 현장 잠재력.점전하의 정전기장의 경우 전위가 0인 점으로 무한대의 점을 선택하는 것이 편리합니다. 그런 다음 필드를 생성하는 전하로부터 멀리 떨어진 지점의 전위에 대한 표현은 다음과 같은 형식을 갖습니다.

SGSE 단위와 SI 단위 시스템에서 이를 기억해 보겠습니다. 따라서 공식 (2)는 두 가지 형식 중 하나로 작성됩니다.

우리는 전위에 대한 공식 (2)와 (2a)에서 장을 생성하는 전하가 있다는 점을 강조합니다(전계 강도 계수에 대한 이전 단락의 공식 (4)와 (4a)에서와 같이 전하 계수가 아님). 양전하에 의해 생성된 필드의 잠재력은 모든 곳에서 양수입니다. 왜냐하면 양전하를 필드의 어느 지점에서든 무한대로 이동할 때 이 필드의 힘에 의해 수행되는 작업이 양이기 때문입니다. 마찬가지로 음전하의 전계 전위는 모든 곳에서 음수입니다. 물론 공식 (2) 및 (2a) 자체와 마찬가지로 이 모든 것은 무한대에서 전위가 0인 지점을 선택할 때 적용됩니다.

동일한 공식 (2)는 균일하게 전하된 공 외부의 필드 전위를 표현합니다. 그 이유는 공의 필드가 공의 중심에 있는 동일한 점 전하의 필드와 구별할 수 없기 때문입니다. 전계 강도가 0인 공 내부의 모든 지점에서 전위는 동일하며 공 표면과 동일한 값을 갖습니다.

정전기장에 있는 특정 전하의 위치 에너지는 이 전하가 위치한 지점의 전위의 곱과 같습니다.

전하가 다른 점 전하에 의해 생성된 장에 있는 경우 (2)를 고려한 잠재적 에너지는 다음과 같은 형식을 갖습니다.

동일한 전하, 즉 반발력의 경우 위치 에너지는 양의 값을 가지며 전하가 분리됨에 따라 감소합니다. 반대 전하, 즉 인력이 있는 경우 중력장의 위치 에너지와 마찬가지로 정전기 위치 에너지는 음수이며 전하가 분리됨에 따라 증가합니다.

잠재력의 중첩 원리.중첩의 원리에 따르면, 전위의 정의에 따르면 다음과 같이 여러 전하 장의 임의 지점의 전위는 이 지점에서 모든 전하에 의해 생성된 전위의 대수적 합과 같습니다.

이 경우, 모든 전하에 공통되는 제로 전위 지점이 선택됩니다.

전기 현장 작업. 전압.특정 전하를 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 때 정전기장의 힘에 의해 수행되는 일은 이동된 전하와 시작점과 끝점 사이의 전위차를 곱한 것과 같습니다.

식 (6)은 잠재력의 정의에서 나온 것입니다.

두 지점 사이의 전위차를 일반적으로 지점 간 전압(또는 간단히 전압)이라고 합니다.

(6)에서 볼 수 있듯이, 전하를 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 때 현장력의 작업은 전송된 전하와 전압의 곱과 같습니다.

전위, 전위차 및 전압은 동일한 단위로 측정됩니다. SGSE에서는 이 단위에 특별한 명칭이 없지만, SI에서는 전압의 단위를 볼트(Volt)라고 부른다. 일하다:

등전위 표면.시각적 그래픽 이미지정전기장은 그림의 도움으로만 가능하지 않습니다 전력선, 필드의 각 지점에서 강도에 대한 아이디어를 제공할 뿐만 아니라 등전위면의 도움을 받습니다. 등전위면은 전위가 같은 값을 갖는 점들의 집합입니다.

쌀. 13. 점전하 전기 패널의 인장선과 등전위면

일반적으로 이러한 표면의 단면은 일부 평면(도면 평면)으로 표시되므로 도면에서는 선처럼 보입니다. 예를 들어 점전하의 정전기장의 경우 등전위면은 전기장을 생성하는 전하가 위치한 지점에 공통 중심을 갖는 동심 구입니다. 그림에서. 이 구의 단면 13개는 동심원처럼 보입니다.

정전기력선은 등전위면에 수직입니다. 실제로 등전위면을 따라 테스트 전하를 정신적으로 이동하면 (8)에서 볼 수 있듯이 작업은 0과 같습니다. 따라서 전기장의 힘은 어떤 일도 하지 않으며, 이는 힘이 변위에 수직인 경우에 가능합니다.

정전기장을 묘사하는 두 가지 방법(힘선과 등전위면)은 동일합니다. 이 그림 중 하나가 있으면 다른 그림도 쉽게 구성할 수 있습니다. 특히 이 두 그림을 모두 묘사한 그림이 분명합니다(그림 14).

쌀. 14. (a)와 같지 않고 (b)와 같은 크기의 점전하의 장의 인장선과 등전위면

긴장과 잠재력의 관계.정전기장 강도와 그 전위는 서로 관련되어 있습니다. 이 연결은 전계 강도가 일정하다고 간주될 수 있는 테스트 전하의 작은 변위로 전계력의 작용을 고려하면 쉽게 찾을 수 있습니다. 한편으로, 이 작업은 힘과 변위의 스칼라 곱과 같습니다. 반면에 (8)에 따르면 이 작업은 전하와 전위차의 곱과 같습니다. 즉, 여기서 마이너스 기호는 정의에 따라 전위 증가가 전위차와 같기 때문에 발생합니다. 최종 및 초기 지점의 값: 작업에 대한 두 표현을 동일시하면

스칼라 곱은 변위 벡터 방향에 대한 장력 투영과 이 변위 계수의 곱으로 표현될 수 있습니다.

이동 방향은 임의로 선택할 수 있습니다. 좌표축 중 하나를 따라 선택하면 (10)에서 벡터 E를 해당 축에 투영하는 표현식을 얻습니다.

우리는 (9)에 따라 이러한 식의 분자에는 해당 좌표축을 따라 작은 변위에 대한 잠재적인 증가가 있음을 강조합니다.

요금 시스템의 에너지.지금까지 우리는 공간에서의 위치가 변하지 않는 것으로 간주되는 다른 전하에 의해 생성된 정전기장에 배치된 특정 전하의 위치 에너지를 고려했습니다. 그러나 물리적 특성 측면에서 테스트 전하와 전하 - 현장 소스는 다르지 않으며 현장 전하의 위치 에너지는 이러한 전하의 상호 작용 에너지입니다. 따라서 어떤 경우에는 위치 에너지 표현을 대칭 형태로 제공하여 모든 전하(장 소스와 테스트 전하 모두)가 동일하게 나타나도록 하는 것이 편리합니다. 두 개의 상호 작용하는 점 전하의 경우 위치 에너지에 대한 대칭적인 표현 형태가 이미 발견되었습니다. 이것이 공식 (4)입니다. 전하가 무한히 먼 거리로 떨어져 있을 때 위치 에너지는 0이라고 가정합니다.

보다 복잡한 경우, 여러 상호 작용 전하를 고려할 때 이러한 전하의 특정 상호 배열에 대해 잠재적 상호 작용 에너지는 0과 같다고 가정합니다. (필요하지는 않지만) 편리함

이 구성의 경우 상호 작용하는 모든 전하가 무한한 거리로 서로 분리되는 배열을 선택합니다. 다른 구성에서 시스템의 위치 에너지는 시스템이 이 구성에서 위치 에너지가 0인 위치로 이동할 때 모든 상호 작용 힘에 의해 수행되는 작업으로 정의됩니다. 동시에, 이 위치 에너지는 위치 에너지가 0인 위치에서 주어진 구성으로 모든 전하를 전송할 때 외부 힘에 의해 수행되는 작업과 같습니다.

고정 점전하 시스템의 상호작용 에너지는 다음 공식으로 표현됩니다.

전하가 위치한 지점을 제외하고 모든 전하에 의해 생성된 필드의 전위는 어디에 있습니까?

다음은 전하 사이의 거리입니다.

공식 (12)를 증명하기 위해 다음 방법을 사용할 수 있습니다. 수학적 귀납법. 우선, 우리는

2에서 이 공식은 이전에 얻은 공식 (4)와 일치합니다. 합계에는 두 개의 항이 포함됩니다.

(13)에 따른 경우

이 값을 (14)에 대입하면 식 (4)를 얻습니다.

이제 공식 (12)가 포인트 요금에 유효하다고 가정하고 요금 시스템에 대한 타당성을 증명하겠습니다. 무한대에서 전하가 도입되면 시스템의 에너지는 외부 힘에 의해 수행된 작업과 동일한 양만큼 변경됩니다.

여기서 가정에 따르면 식 (12)에 의해 결정되며, 전하를 무한대에서 전위가 있는 장점으로 이동할 때 외부 힘에 의해 수행되는 일은 다음과 같습니다.

다음을 제외한 모든 전하에 의해 생성된 이 필드 포인트의 잠재력

전하를 도입한 후에는 전하가 위치한 지점을 제외하고 전계의 모든 지점의 전위가 변경됩니다. 이제 전하가 위치한 지점의 전위는 다음과 같습니다.

관계식(17)을 사용하여 새로운 잠재적 값으로 전하 시스템(15)의 에너지를 표현해 보겠습니다.

공식 (16)에 따라 이 등식의 오른쪽에 있는 괄호 안의 두 번째 항에 의한 곱의 합은 다음과 같습니다.

따라서 점전하 시스템의 에너지에 대한 공식 (12)가 입증되었습니다.

단독 점전하에 의해 생성된 정전기장이 전위임을 증명하십시오.

고정된 분포에 의해 생성된 필드가 있음을 증명하십시오. 전기 요금, 잠재적으로.

정전기장의 에너지 특성인 전위와 관련하여 중첩 원리는 무엇을 의미합니까?

전하가 초기 지점 I에서 무한대로 이동한 다음 무한대에서 지점 2로 이동할 때 필드의 작업을 고려하여 공식 (6)의 타당성을 증명하십시오.

폐회로를 따라 전하를 이동할 때 정전기장력이 하는 일은 무엇입니까?

닫힌 윤곽선을 따라 이동할 때 이 필드의 힘에 의해 수행된 작업이 0인 경우 필드가 잠재력임을 증명하십시오.

균일한 정전기장의 자력선과 등전위면을 그려보세요.

다양한 밀도의 평행 직선인 힘선을 갖는 정전기장이 존재할 수 있습니까(그림 15)?

두 전하의 정전기장에 위치한 테스트 전하의 위치 에너지 개념과 세 전하 모두의 위치 에너지 개념의 차이점은 무엇입니까?

공식의 유도.단일 포인트 요금의 가능성에 대한 공식 (2)의 타당성을 증명해 보겠습니다. 충전물에서 멀리 떨어진 지점 P의 전위는 유닛을 이동할 때 야전군이 수행한 작업과 같습니다. 양전하 P점에서 무한대점까지. 단위 전하에 작용하는 힘은 전계 강도 E와 같기 때문에 P 지점의 전위와 동일한 우리가 관심을 갖는 작업에 대한 표현은 다음과 같은 형식으로 작성됩니다.

여기서 적분은 P점에서 무한대까지 지나가는 모든 경로를 따라 수행될 수 있습니다. 왜냐하면 잠재적인 장력의 작용은 궤적의 모양에 의존하지 않기 때문입니다. 전하에서 주어진 점 P를 거쳐 무한대로 이어지는 직선을 따라 이 경로를 선택해 보겠습니다. 전계 강도 E는 이 직선을 따라 향하므로(전하에서 전하로) 스칼라 곱다음과 같이 쓸 수 있다

전하가 위치한 지점에서 좌표의 원점을 선택하면 (18)의 적분은 이제 에서 까지의 범위에서 수행됩니다.

포인트 과금 모델에 대해점 P가 장을 생성하는 전하가 위치한 장소에 접근함에 따라 점 전하 장의 강도와 전위가 무한히 증가(무한대가 되는 경향이 있음)는 사실에 주목해 봅시다. 물리적으로 이것은 의미가 없습니다. 왜냐하면 이는 테스트 전하에 작용하는 힘과 그 위치 에너지가 모두 무한대로 변하는 것에 해당하기 때문입니다. 이 모든 것은 포인트 청구 모델 자체의 적용 범위가 제한되어 있음을 시사합니다.

어느 정도까지 기본 입자포인트 청구 모델을 사용할 수 있나요? 대형 가속기에서의 실험은 핵자가 내부 구조를 가지고 있음을 보여주었습니다. 그 안의 전하는 양성자뿐만 아니라 일반적으로 전기적으로 중성인 중성자에서도 부피 전체에 걸쳐 어떤 방식으로 분포됩니다. 전자의 경우 점전하 모델은 소위 고전 전자 반경 cm 정도의 거리까지 "작동"합니다.

잠재적인 구배로서의 장력.이제 전위를 통해 정전기장의 강도를 표현하는 공식으로 돌아가 보겠습니다. 공식 (11)에서 좌표축에 대한 전계 강도 벡터 E의 투영은 해당 좌표를 따라 반대 부호로 취해진 전위의 파생물로 간주 될 수 있습니다. 스칼라 함수좌표 예를 들어 x와 관련하여 이러한 도함수를 계산할 때 다른 두 변수 y와는 고정된 것으로 간주되어야 합니다. 수학에서 여러 변수의 함수에 대한 이러한 도함수를 부분 도함수라고 하며 투영이 해당 좌표에 대한 스칼라 함수의 부분 도함수와 동일한 벡터를 이 스칼라 함수의 기울기라고 합니다. 따라서 전계 강도 E는 마이너스 부호를 붙인 전위 구배입니다. 다음과 같이 적어보세요.

여기서 V는 기호 벡터이며 좌표축에 대한 투영은 미분 연산입니다.

오르티 데카르트 시스템좌표

공간에서 전위 변화가 빠를수록 기울기 계수, 즉 전계 강도 계수가 커집니다. 장력 벡터는 전위가 가장 빠르게 감소하는 방향, 즉 등전위면에 수직인 방향을 "봅니다". 공식 (9)를 사용하여 벡터 E가 정확히 이런 방식으로 향하는 것을 볼 수 있습니다. 문제의 지점에서 가능한 모든 방향으로 동일한 크기의 움직임을 만드는 경우 이 움직임이 벡터를 따라 향할 때 전위의 가장 큰 변화가 발생합니다. 이자형.

공식 (18)의 통합 경로 선택은 정전기장의 어떤 속성을 기반으로 합니까?

점전하 분야의 경우 전하 자체가 위치한 곳에서 전위 값이 0인 지점을 선택할 수 없는 이유는 무엇입니까?

전기장의 세기가 전위가 가장 빠르게 감소하는 방향으로 향하는 이유를 설명하십시오.

전기장 전위는 전하에 대한 위치 에너지의 비율입니다. 아시다시피 전기장은 잠재력이 있습니다. 결과적으로, 이 장에 위치한 모든 신체는 위치 에너지를 가지고 있습니다. 현장에서 수행되는 모든 작업은 위치 에너지 감소로 인해 발생합니다.

포뮬러 1 - 잠재력

전기장 전위는 전기장의 에너지 특성입니다. 이는 무한대에 위치한 단위 양전하를 전기장의 주어진 지점으로 이동시키기 위해 전기장의 힘에 대해 수행되어야 하는 작업을 나타냅니다.

전기장 전위는 볼트 단위로 측정됩니다.

필드가 무작위 순서로 배열된 여러 요금으로 생성된 경우. 그러한 필드의 특정 지점에서의 잠재력은 다음과 같습니다. 대수적 합각 개별 전하가 생성하는 모든 잠재력. 이것이 소위 중첩의 원리이다.

공식 2 - 다양한 전하의 총 잠재력

전기장에서 전하가 "a" 지점에서 "b" 지점으로 이동한다고 가정해 보겠습니다. 작업은 전기장의 힘에 맞서 수행됩니다. 따라서 이 지점의 전위는 달라집니다.

공식 3 - 전기장에서의 작업

그림 1 - 전기장에서의 전하 이동

필드의 두 지점 사이의 전위차는 1볼트와 같습니다. 두 지점 사이에 1쿨롱의 전하를 이동하려면 1줄의 작업이 필요합니다.

전하의 부호가 동일하면 이들 사이의 상호 작용의 잠재적 에너지는 긍정적일 것입니다. 이 경우 요금은 서로 반발합니다.

전하와 달리 상호작용 에너지는 음수가 됩니다. 이 경우 혐의는 서로 끌릴 것입니다.

전위차

한 몸체는 더 많이 가열되고 다른 몸체는 더 적게 가열될 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 신체가 뜨거워지는 정도를 온도라고 합니다. 마찬가지로 한 신체가 다른 신체보다 더 많이 전기를 공급받을 수 있습니다. 신체의 전기화 정도는 전위 또는 단순히 신체의 전위라고 불리는 양으로 특징지어집니다.

신체에 전기를 공급한다는 것은 무엇을 의미합니까? 그에게 말한다는 뜻이다. 전하즉, 신체를 음으로 충전하면 특정 수의 전자를 추가하고 신체를 양으로 충전하면 전자를 뺍니다. 두 경우 모두 신체는 어느 정도의 대전, 즉 하나 또는 다른 전위를 가지며 양으로 대전된 신체는 양의 전위를 가지며 음으로 대전된 신체는 음의 전위를 갖습니다.

전하량의 차이일반적으로 두 개의 몸체를 호출합니다. 전위차아니면 단순히 전위차.

두 개의 동일한 몸체에 동일한 전하가 충전되어 있지만 하나가 다른 것보다 크면 둘 사이에도 잠재적인 차이가 있다는 점을 명심해야 합니다.

또한 두 몸체 사이에는 전위차가 존재하는데, 그 중 하나는 전하를 띠고 다른 하나는 전하를 띠지 않습니다. 예를 들어, 지구에서 분리된 신체가 특정 전위를 갖는 경우 해당 신체와 지구 사이의 전위차(전위는 0으로 간주됨)는 수치적으로 이 신체의 전위와 동일합니다.

따라서 두 몸체의 잠재력이 동일하지 않은 방식으로 충전되면 필연적으로 두 몸체 사이에 전위차가 존재합니다.

다들 아시죠 대전 현상빗을 머리카락에 문지르는 것은 빗과 사람의 머리카락 사이에 잠재적인 차이를 만드는 것에 지나지 않습니다.

실제로 빗이 머리카락을 문지르면 일부 전자가 빗으로 이동하여 음전하를 띠는 반면 일부 전자를 잃은 머리카락은 빗과 같은 정도로 양전하를 띠게 됩니다. 이렇게 생성된 전위차는 빗으로 머리카락을 만지면 0으로 줄어들 수 있습니다. 이러한 전자의 역전이는 전기가 흐르는 빗을 귀에 가까이 가져가면 귀로 쉽게 감지됩니다. 특유의 딱딱거리는 소리는 방전이 발생하고 있음을 나타냅니다.

위에서 전위차에 대해 언급한 것은 두 개의 전하를 띤 물체를 의미했습니다. 사이의 전위차를 얻을 수 있습니다. 다양한 부품(포인트) 같은 신체입니다.

예를 들어, 외부 힘의 영향을 받아 와이어에 있는 자유 전자를 와이어의 한쪽 끝으로 이동시키면 어떤 일이 일어날지 생각해 봅시다. 분명히, 와이어의 다른 쪽 끝에는 전자가 부족하고 와이어의 끝 사이에 전위차가 발생합니다.

우리가 외력의 작용을 멈추자 마자 전자는 반대 전하의 인력으로 인해 즉시 전선의 양전하 끝, 즉 전자가 누락된 곳으로 돌진하고 전기 평형이 다시 이루어집니다. 전선에서 발생합니다.

기전력 및 전압

디 도체에 전류를 유지하려면 이 도체의 끝에서 항상 전위차를 유지하는 외부 에너지원이 필요합니다.

이러한 에너지원은 소위 전류원, 특정 기전력, 생성 및 장기도체 끝의 전위차를 유지합니다.

기전력(약칭 EMF)은 문자 E로 표시됩니다.. EMF의 측정 단위는 볼트입니다. 우리나라에서는 볼트를 "B"로 축약하고 국제 명칭에서는 문자 "V"로 표시합니다.

따라서 지속적인 흐름을 얻으려면 기전력, 즉 전류원이 필요합니다.

이러한 최초의 전류원은 산성수에 담근 가죽을 덧댄 일련의 구리 및 아연 원으로 구성된 소위 "볼타 기둥"이었습니다. 따라서 기전력을 얻는 방법 중 하나는 특정 물질의 화학적 상호 작용이며, 그 결과 화학 에너지전기에너지로 변합니다. 이렇게 기전력이 생성되는 전류원을 전류원이라 한다. 화학 전류원.

현재 화학 전류원은 다음과 같습니다. 갈바니 전지및 배터리 - 전기 공학 및 전력 공학에 널리 사용됩니다.

전기 공학 및 전력 공학의 모든 영역에서 널리 사용되는 또 다른 주요 전류원은 발전기입니다.

발전기는 발전소에 설치되며 산업 기업에 전력 공급, 도시의 전기 조명, 전기를 위한 유일한 전류원 역할을 합니다. 철도, 트램, 지하철, 무궤도 전차 등

전류의 화학적 소스(셀 및 배터리)와 발전기 모두에서 기전력의 작용은 정확히 동일합니다. EMF가 전류원의 단자에 전위차를 생성하고 이를 오랫동안 유지한다는 사실에 있습니다.

이러한 단자를 전류 소스 극이라고 합니다. 전류원의 한 극은 항상 전자 부족을 경험하므로 양전하를 띠고 다른 극은 과도한 전자를 경험하여 음전하를 띕니다.

따라서 전류원의 한 극을 양극(+), 다른 극을 음극(-)이라고 합니다.

전류원은 다양한 장치에 전류를 공급하는데 사용됩니다. -. 전류 소비자는 도체를 사용하여 전류원의 극에 연결되어 폐쇄형 전기 회로를 형성합니다. 닫힌 전기 회로에서 전류원의 극 사이에 설정된 전위차를 전압이라고 하며 문자 U로 지정됩니다.

EMF와 마찬가지로 전압 측정 단위는 볼트입니다.

예를 들어, 전류 소스의 전압이 12V라고 기록해야 하는 경우 U - 12V로 기록됩니다.

전압을 측정하는 데는 전압계라는 장치가 사용됩니다.

전류 소스의 EMF 또는 전압을 측정하려면 전압계를 극에 직접 연결해야 합니다. 이 경우 열려 있으면 전압계에 전류 소스의 EMF가 표시됩니다. 회로를 닫으면 전압계에는 더 이상 EMF가 표시되지 않고 전류원 단자의 전압이 표시됩니다.

전류원에 의해 발생된 EMF는 항상 단자의 전압보다 큽니다.

전위차 또는 전기 전압은 전하를 전하의 한 지점에서 다른 지점으로 이동시키기 위해 전계력이 수행한 작업과 이 전하의 크기의 비율입니다. 이 경우 전하가 어느 방향으로 이동하는지는 전혀 중요하지 않습니다. 중요한 것은 여행의 시작과 끝입니다. 궤도는 전혀 중요하지 않습니다. 전기장은 전위이기 때문이다.

이해를 단순화하기 위해 중력장에 비유해 보겠습니다. 사다리를 상상해 봅시다. 하중은 마지막 계단에 있고 위치 에너지를 가지고 있습니다. 즉, 이 높이에서 떨어뜨리면 다리에 상처가 날 수 있습니다. 무게가 첫 번째 단계에 있다면 위치 에너지가 훨씬 적기 때문에 크게 아프지 않을 것입니다.

이제 화물이 첫 번째 계단에 놓여 있었는데 갑자기 악당이 나타났다고 상상해 보십시오. 그는 이 짐을 들고 오랫동안 도시를 돌아다니다가 그것이 왜 필요한지 생각했습니다. 그리고 결국 그는 그것을 다시 가져 왔지만 계단 마지막 단계에 놓았습니다. 이 하중의 위치 에너지는 악당이 이 하중을 가지고 이동한 거리가 아니라 높이에 비례하여 변했습니다. 그리고 그가 그를 레스토랑이나 영화관에 데려갔는지, 아니면 어두운 문으로 데려갔는지는 전혀 중요하지 않습니다.

아직 이해하지 못했다면, 이 모든 흥미진진한 설명은 돌격의 궤적이 중요하지 않다는 사실을 명확히 하기 위한 것이었습니다.

크기가 같고 부호가 반대인 두 전하에 의해 생성된 필드를 상상해 봅시다. 전하가 정지되어 있기 때문에 장은 정전기적입니다. 이 필드에서는 다른 전하가 지점 1에서 지점 2로 이동합니다. 이 경우 전하는 임의의 궤적을 따라 이동할 수 있습니다.

그림 1 - 정전기장에서의 전하

모든 장에서 고려 중인 모든 전하의 전위차 크기는 일정합니다. 이 전하의 장에서 작용하는 힘의 크기는 전하에 비례하기 때문입니다. 요금을 이동하는 데 소요되는 작업은 다음과 같은 형식을 갖습니다.

공식 1 - 현장의 한 지점에서 다른 지점으로 전하를 이동시키는 작업

전압이나 전위차를 결정하려면 전위값을 알아야 합니다. 이 경우 전압의 부호는 다양한 요인에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 음전하가 현장에서 이동하거나 전하를 이동시키기 위해 수행된 작업이 음전하인 경우. 전하가 에너지가 적은 지점에서 에너지가 많은 지점으로 전하가 이동하는 경우 작업은 음수가 될 수 있습니다. 이는 작업 공식에서 볼 수 있습니다.

공식 2 - 전위차.

전위차에는 전기장 강도나 자기 유도처럼 방향이 없습니다. 스칼라 수량이기 때문입니다. 측정 단위 국제 시스템전위차의 SI 단위는 1V입니다.

1볼트는 두 지점 사이의 전위차입니다. 단, 1쿨롱의 전하가 두 지점 사이를 이동하면 필드는 1줄의 작업을 소비합니다.

정의에 따르면 두 지점 사이의 전위차가 결정됩니다. 각각의 잠재적 가치는 알려져 있습니다. 때로는 두 번째 전위 값이 0이라고 가정하는 동안 하나의 전위 값에서 전압 계산을 찾을 수 있습니다.

전위차의 일부 특이성을 확인할 수 있습니다. 등전위면에서는 어떤 지점에서 측정하더라도 전위차는 0이 됩니다. 현장의 서로 다른 부분에서 포인트를 취하는 것처럼 보이지만 둘 사이에는 긴장감이 없습니다. 이는 등전위면에서 전위 값이 일정하고 이를 따라 이동할 때 변하지 않기 때문에 발생합니다.

많은 경우 전기공학과 관련된 문제의 본질을 정확하게 이해하기 위해서는 전위차가 무엇인지 정확히 알아야 합니다.

전위차 결정

일반적인 개념은 두 지점 사이에 생성된 전기 전압으로, 한 지점에서 다른 지점으로 양의 단위 전하를 이동시키기 위해 수행되어야 하는 전기장의 작업을 나타냅니다.

따라서 균일하고 무한한 전기장에서 이 전기장의 영향을 받는 양전하는 전기장과 동일한 방향으로 무한한 거리만큼 이동하게 됩니다. 필드의 특정 지점의 전위는 해당 지점에서 양전하가 무한히 먼 지점으로 이동할 때 전기장이 수행하는 작업을 나타냅니다. 전하가 반대 방향으로 움직일 때, 외부 힘은 자기장의 전기력을 극복하기 위한 작업을 수행합니다.

실제로 잠재적인 차이

필드의 서로 다른 두 지점에 존재하는 전위차는 볼트로 측정되는 전압 개념을 받았습니다. 균일한 전기장에서는 전기 전압과 전기장 강도 사이의 관계가 매우 명확하게 나타납니다.

도체의 대전된 표면 주위에 위치한 동일한 전위를 갖는 점은 전적으로 이 표면의 모양에 따라 달라집니다. 이 경우 동일한 표면에 있는 개별 점의 전위차는 0 값을 갖습니다. 각 점이 동일한 전위를 갖는 표면을 등전위 표면이라고 합니다.

대전체에 접근하면 전위가 급격히 증가하고 등전위면의 배열이 서로 가까워집니다. 대전체에서 멀어질수록 등전위면의 배열은 더욱 드물어집니다. 전기력선의 위치는 항상 각 점의 등전위면에 수직입니다.

대전된 도체에서는 표면의 모든 지점이 동일한 전위를 갖습니다. 도체의 내부 지점에도 동일한 의미가 있습니다.

서로 다른 전위를 갖는 도체를 금속선으로 서로 연결합니다. 전압이나 전위차가 끝 부분에 나타나므로 전선 전체를 따라 전기장이 관찰됩니다. 자유 전자는 전위가 증가하는 방향으로 움직이기 시작하여 전류가 발생합니다.

도체를 따른 잠재적인 강하