Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Провода и кабели | Электрические схемы
Про электричество | Автоматизация | Тренды, актуальные вопросы | Обучение электриков | Контакты



Изучайте основы электротехники на нашем сайте и освоите методы расчетов, различные типы систем и применение электротехнических устройств. Раздел "Основы электротехники" поможет вам укрепить ваши знания и развить навыки в этой захватывающей области.

 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / Справочник электрика / Основы электротехники / Что такое электрический потенциал


 Школа для электрика в Telegram

Что такое электрический потенциал



Электрический потенциал — это физическая величина, которая характеризует энергетическое состояние электрического поля в данной точке. Он показывает, какую работу совершают электрические силы над положительным зарядом, перемещающимся в поле.

ЭлектрометрИзмерение электрического потенциала

Электрический потенциал — количественная характеристика электрического поля, основанная на измерении той работы электрических сил, которую совершает поле при перемещении в нем зарядов. Для измерения электрического потенциала служит специальные приборы - электрокопы и электрометры.

Электрическое поле, создаваемое зарядами, обладает следующим важным свойством: работа, совершаемая силами поля при перемещении в нем зарядов, зависит только от положения начальной и конечной точек перемещения, но не зависит от пути, по которому происходит перемещение (поле, обладающее таким свойством, называется потенциальным).

Поэтому электрическое поле в каждой точке может быть охарактеризовано той работой, которую совершают силы поля при перемещении определенного заряда из данной точки в бесконечность (практически в столь удаленную точку, что поле в ней уже можно считать равным нулю).

Такой характеристикой и является электрический потенциал данной точки поля, выражающийся той работой, которую совершают силы поля при удалении единичного положительного заряда из этой точки в бесконечность.

Если это перемещение происходит в направлении силы, действующей со стороны поля, то эта сила совершает положительную работу и потенциал начальной точки положителен. Если перемещение происходит навстречу силе, действующей со стороны поля, то сила поля совершает отрицательную работу и потенциал начальной точки отрицателен.

Что такое электростатический потенциал

Так как работа, совершаемая при перемещении заряда в электрическом поле, не зависит от пути, а только от положения начальной и конечной точек, то работа, совершаемая при перемещении по любому пути из точки А в точку В, равна сумме работ, совершаемых при перемещении из А в бесконечность и из бесконечности в В (т. к. два последних перемещения также представляют собой перемещение из А в В, но по другому пути).

Иначе говоря, работа, совершаемая силами поля при перемещении единичного положительного заряда из точки А в точку В, равна разности электрических потенциалов точек А и В.

Свободный положительный заряд под действием силы электрического поля всегда будет двигаться в направлении силы, которая при этом будет совершать положительную работу, т. е. он всегда будет двигаться от точек с более высоким потенциалом к точкам с более низким потенциалом. Отрицательные заряды будут двигаться, наоборот, от точки с более низким потенциалом к точкам с более высоким потенциалом.

Так же как тяжелые тела в поле тяжести движутся от более высокого уровня к более низкому, положительные электрические заряды движутся от более высокого потенциала к более низкому.

Электрический потенциал является скалярной величиной, то есть он не имеет направления. Однако, электрический потенциал не является абсолютной величиной, то есть он не имеет единственного и неизменного значения в каждой точке пространства.

Это связано с тем, что потенциальная энергия заряженной частицы определяется с точностью до произвольной постоянной, которая зависит от выбора нулевого уровня потенциальной энергии. Поэтому электрический потенциал также определяется с точностью до произвольной постоянной, которая зависит от выбора нулевого уровня потенциала.

Обычно нулевым уровнем потенциала принимают потенциал в бесконечно удаленной точке от всех зарядов, то есть считают, что потенциал в бесконечности равен нулю. Однако, в некоторых случаях может быть удобно выбрать другой нулевой уровень потенциала, например, потенциал земли или потенциал какого-то опорного заряда.

Вольтметр

Так же как для движения тяжелых тел играет роль не абсолютный уровень в какой-либо точке, а разность уровней точек, между которыми происходит перемещение тел, для движения электрических зарядов существенна не сама величина потенциала (отсчитываемого относительно бесконечности), а разность потенциалов точек, между которыми может происходить движение электрических зарядов, например, точек, соединенных проводником.

Поэтому во всех электрических задачах играет роль не потенциал, а разность потенциалов, и для этой последней величины введено специальное название — напряжение (разность потенциалов между двумя точками). Единицей измерения разности потенциалов (напряжения) в практической системе единиц служит вольт.

В электротехнике существуют также понятия электродный потеницал и контактная разность потенциалов.

Использование электрического потенциала

Электрический потенциал используется для решения различных задач в физике, химии, биологии и технике. Например:

  • В электростатике электрический потенциал позволяет определить работу электрического поля при перемещении заряда, потенциальную энергию системы зарядов, напряжение между двумя точками и емкость конденсатора.
  • В электродинамике электрический потенциал входит в уравнения Максвелла и связан с магнитным полем и электромагнитными волнами.
  • В электрохимии электрический потенциал определяет скорость и направление химических реакций, происходящих на электродах. Стандартный электродный потенциал показывает способность вещества к окислению или восстановлению.
  • В биологии электрический потенциал играет важную роль в передаче нервных импульсов и мышечном сокращении. Мембранный потенциал - это разность электрических потенциалов между внутренней и внешней сторонами клеточной мембраны.

Андрей Повный, FB, ВК

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика