Разность потенциалов эдс: Эдс, разность потенциалов и напряжение — что это и в чем разница

Содержание

Эдс, разность потенциалов и напряжение — что это и в чем разница

В материалах по электротехнике и электронике часто можно встретить три физические величины, имеющие одну и ту же единицу измерения — Вольт: разность электрических потенциалов, электрическое напряжение и ЭДС — электродвижущая сила.

Чтобы раз и навсегда избавиться от путаницы в терминах, давайте разберемся, в чем же заключаются различия между этими тремя понятиями. Для этого подробно рассмотрим каждое из них по отдельности.

Разность электрических потенциалов

На сегодняшний день физикам известно, что источниками электрических полей являются электрические заряды или изменяющиеся магнитные поля. Когда же мы рассматриваем определенные точки А и В в электростатическом поле известной напряженности E, то можем тут же говорить и о разности электростатических потенциалов между двумя данными точками в текущий момент времени.

Эта разность потенциалов находится как интеграл электрической напряженности между точками А и В, расположенными в данном электрическом поле на определенном расстоянии друг от друга:

Практически такая характеристика как потенциал относится к одному электрическому заряду, который теоретически может быть неподвижно установлен в данную точку электростатического поля, и тогда величина электрического потенциала для этого заряда q будет равна отношению потенциальной энергии W (взаимодействия данного заряда с данным полем) к величине этого заряда:

Отсюда следует, что разность потенциалов оказывается численно равна отношению работы A (работа по сути — изменение потенциальной энергии заряда), совершаемой данным электростатическим полем при переносе рассматриваемого заряда q из точки поля 1 в точку поля 2, к величине данного пробного заряда q:

  • В этом и заключается практический смысл термина «разность потенциалов», применительно к электротехнике, электронике, и вообще — к электрическим явлениям.
  • И если мы говорим о какой-нибудь электрической цепи, то можем судить и о разности потенциалов между двумя точками такой цепи, если в ней в данный момент действует электростатическое поле, причем как раз потому, что рассматриваемые точки цепи будут находится одновременно и в электростатическом поле определенной напряженности.
  • Как было сказано выше, разность электрических потенциалов измеряется в вольтах (1 вольт = 1 Дж/1Кл).

Электростатическое поле — электрическое поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами.

Для того, чтобы электрические заряды были неподвижны, на них не должны действовать силы в тех местах, где эти заряды могли бы двигаться.

Но внутри проводников заряды могут свободно двигаться, поэтому при наличии электрического поля внутри проводников в них возникло бы движение зарядов (электрический ток).

Следовательно, заряды могут оставаться неподвижными только в том случае, если они создают такое поле, которое везде внутри проводников равно нулю, а на поверхности проводников направлено перпендикулярно к поверхности (т.

к. иначе заряды двигались бы вдоль поверхности).

Для этого неподвижные заряды должны располагаться только по поверхности проводников и при том именно таким образом, чтобы электрическое поле внутри проводников было равно нулю, а на поверхности перпендикулярно к ней.

Все сказанное относится к случаю неподвижных зарядов. В случае движения зарядов, т. е. наличия токов в проводниках, в них должно существовать электрическое поле (т. к.

иначе не могли бы течь токи) и, следовательно, движущиеся заряды располагаются в проводниках, вообще говоря, не так, как неподвижные, и создают электрические поля, отличные по своей конфигурации от электростатического поля.

Но по своим свойствам электростатическое поле ничем не отличается от электрического поля движущихся зарядов.

Электрическое напряжение U

Теперь рассмотрим такое понятие как электрическое напряжение U между точками А и В в электрическом поле или в электрической цепи. Электрическим напряжением называется скалярная физическая величина, численно равная работе эффективного электрического поля (включая и сторонние поля!), совершаемой при переносе единичного электрического заряда из точки А в точку В.

Электрическое напряжение измеряется в вольтах, как и разность электрических потенциалов. В случае с напряжением принято считать, что перенос заряда не изменит распределения зарядов, являющихся источниками эффективного электростатического поля. И напряжение в этом случае будет складываться из работы электрических сил и работы сторонних сил.

Если сторонние силы отсутствуют, то работу совершит лишь потенциальное электрическое поле, и в этом случае электрическое напряжение между точками А и В цепи будет численно в точности равно разности потенциалов между данными точками, то есть отношению работы по переносу заряда из точки А в точку В к величине заряда q:

Однако в общем случае напряжение между точками A и B отличается от разности потенциалов между этими точками на работу сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда:

Эту работу сторонних сил как раз и называют электродвижущей силой на данном участке цепи, сокращенно — ЭДС:

Электродвижущая сила — ЭДС

Электродвижущая сила — ЭДС так же, как и напряжение, в Международной системе единиц (СИ) измеряется в вольтах.

ЭДС является скалярной физической величиной, характеризующей работу непосредственно действующих сторонних сил (любых сил за исключением электростатических) в цепях постоянного или переменного тока. В частности, в замкнутой проводящей цепи ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль всего контура.

Здесь при необходимости вводят в рассмотрение электрическую напряженность сторонних сил Еex, являющуюся векторной физической величиной, равной отношению величины действующей на пробный электрический заряд сторонней силы к величине данного заряда. Тогда в замкнутом контуре L ЭДС будет равна:

Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке электрической цепи. Это будет, по сути, удельная работа сторонних сил лишь на рассматриваемом ее участке.

ЭДС гальванического элемента, к примеру, есть ни что иное, как работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда только внутри этого гальванического элемента, а именно — от одного его полюса к другому.

Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит (!) от формы траектории. Так, например, работа сторонних сил при перемещении заряда между клеммами источника тока за пределами данного источника равна нулю.

Чем отличается ЭДС от напряжения: простое объяснение на примере

Многие люди (в то числе и некоторые электрики) путают понятие электродвижущей силы (ЭДС) и напряжения. Хотя эти понятия имеют отличия.

Несмотря на то, что они незначительные, не специалисту сложно в них разобраться. Не маловажную роль в этом играет единица измерения. Напряжение и ЭДС измеряются в одних единицах – Вольтах.

На этом отличия не заканчиваются, подробно обо всем мы рассказали в статье!

Что такое электродвижущая сила

Подробно этот вопрос мы рассмотрели в отдельной статье: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

Под ЭДС понимается физическая величина, характеризующая работу каких-либо сторонних сил, находящихся в источниках питания постоянного или переменного тока.

При этом, если имеется замкнутый контур, то можно сказать, что ЭДС равна работе сил по перемещению положительного заряда к отрицательному по замкнутой цепи.

Или простыми словами, ЭДС источника тока представляет работу, необходимую для перемещения единичного заряда между полюсами.

При этом если источник тока имеющего бесконечную мощность, а внутреннее сопротивление будет отсутствовать (позиция А на рисунке), то ЭДС можно рассчитать по закону Ома для участка цепи, т.к. напряжение и электродвижущая сила в этом случае равны.

I=U/R,

где U – напряжение, а в рассмотренном примере — ЭДС.

Однако, реальный источник питания имеет конечное внутреннее сопротивление. Поэтому такой расчет нельзя применять на практике. В этом случае для определения ЭДС пользуются формулой для полной цепи.

I=E/(R+r),

где E (также обозначается как «ԑ») — ЭДС; R – сопротивление нагрузки, r – внутреннее сопротивление источника электропитания, I – ток в цепи.

Однако, эта формула не учитывает сопротивление проводников цепи. При этом необходимо понимать, что внутри источника постоянного тока и во внешней цепи, ток течет в разных направлениях. Разница заключается в том, что внутри элемента он течет от минуса к плюсу, то во внешней цепи от плюса к минусу.

Это наглядно представлено на ниже приведенном рисунке:

При этом электродвижущая сила измеряется вольтметром, в случае, когда нет нагрузки, т.е. источник питания работает в режиме холостого хода.

Чтобы найти ЭДС через напряжение и сопротивление нагрузки нужно найти внутреннее сопротивление источника питания, для этого измеряют напряжение дважды при разных токах нагрузки, после чего находят внутреннее сопротивление.

Ниже приведен порядок вычисления по формулам, далее R1, R2 — сопротивление нагрузки для первого и второго измерения соответственно, остальные величины аналогично, U1, U2 – напряжения источника на его зажимах под нагрузкой.

  • Итак, нам известен ток, тогда он равен:
  • I1=E/(R1+r)
  • I2=E/(R2+r)
  • При этом:
  • R1=U1/I1
  • R2=U2/I2
  • Если подставить в первые уравнения, то:
  • I1=E/( (U1/I1)+r)
  • I2=E/( (U2/I2)+r)
  • Теперь разделим левые и правые части друг на друга:
  • (I1/I2)= [E/( (U1/I1)+r)]/[E/( (U2/I2)+r)]
  • После вычисления относительно сопротивления источника тока получим:
  • r=(U1-U2)/(I1-I2)
  • Внутреннее сопротивление r:
  • r= (U1+U2)/I,
  • где U1, U2 — напряжение на зажимах источника при разном токе нагрузки, I — ток в цепи.
  • Тогда ЭДС равно:
  • E=I*(R+r) или E=U1+I1*r

Что такое напряжение

Электрическое напряжение (обозначается как U) – это физическая величина, которая отражает количественную характеристику работы электрического поля по переносу заряда из точки А в точку В.

Соответственно напряжение может быть между двумя точками цепи, но в отличии от ЭДС оно может быть между двумя выводами какого-то из элементов цепи.

Напомним, что ЭДС характеризует работу, выполненную сторонними силами, то есть работу самого источника тока или ЭДС по переносу заряда через всю цепь, а не на конкретном элементе.

Это определение можно выразить простым языком. Напряжение источников постоянного тока – это сила, которая перемещает свободные электроны от одного атома к другому в определенном направлении.

Для переменного тока используют следующие понятия:

  • мгновенное напряжение — это разность потенциалов между точками в данный промежуток времени;
  • амплитудное значение – представляет максимальную величину по модулю мгновенного значения напряжения за промежуток времени;
  • среднее значение – постоянная составляющая напряжения;
  • среднеквадратичное и средневыпрямленное.

Напряжение участка цепи зависит от материала проводника, сопротивления нагрузки и температуры. Так же как и электродвижущая сила измеряется в Вольтах.

Часто для понимания физического смысла напряжения, его сравнивают с водонапорной башней. Столб воды отождествляют с напряжением, а поток с током.

При этом столб воды в башне постепенно уменьшается, что характеризует понижение напряжения и уменьшения силы тока.

Так в чем же отличие

Для лучшего понимания, в чем состоит разница электродвижущей силы от напряжения, рассмотрим пример. Имеется источник электрической энергии бесконечной мощности, в котором отсутствует внутреннее сопротивление. В электрической цепи смонтирована нагрузка. В этом случае будет справедливо утверждение, что ЭДС и напряжение тождественно равны, т.е между этими понятиями отсутствует разница.

Однако, это идеальные условия, которые в реальной жизни не встречаются. Эти условия используют исключительно при расчетах. В реальной жизни учитывается внутреннее сопротивление источника питания. В этом случае ЭДС и напряжение имеют отличия.

На рисунке представлено, какая разница будет в значениях электродвижущей силы и напряжении в реальных условиях. Вышеприведенная формула закона Ома для полной цепи описывает все процессы. При разомкнутой цепи на клеммах батарейки будет значение 1,5 Вольта. Это значение ЭДС. Подключив нагрузку, в данном случае это лампочка, на ней будет напряжение 1 вольт.

Разница от идеального источника заключается в наличии внутреннего сопротивления источника питания. На этом сопротивлении и происходит падение напряжения. Эти процессы описывает закон Ома для полной цепи.

Если измерительный прибор на зажимах источника электроэнергии показывает значение 1,5 Вольта, это будет электродвижущая сила, но повторим, при условии отсутствия нагрузки.

При подключении нагрузки на клеммах будет заведомо меньшее значение. Это и есть напряжение.

Вывод

Из вышесказанного можно сделать вывод, что основная разница между ЭДС и напряжением состоит:

  1. Электродвижущая сила зависит от источника питания, а напряжение зависит от подключенной нагрузки и тока, протекающего по цепи.
  2. Электродвижущая сила это физическая величина, характеризующая работу сторонних сил неэлектрического происхождения, происходящих в цепях постоянного и переменного тока.
  3. Напряжение и ЭДС имеет единую единицу измерения – Вольт.
  4. U -величина физическая, равная работе эффективного электрического поля, производимой при переносе единичного пробного заряда из точки А в точку В.

Таким образом, кратко, если представить U в виде столба воды, то ЭДС можно представить что это насос, поддерживающий уровень воды на постоянном уровне. Надеемся, после прочтения статьи Вам стало понятно основное отличие!

Материалы по теме:

Чем отличается ЭДС от напряжения

Чем отличается ЭДС (электродвижущая сила) от напряжения? Рассмотрим сразу на конкретном примере. Берем батарейку, на которой написано 1,5 вольт. Подключаем к ней вольтметр, как показано на рисунке 1, чтобы проверить, действительно ли батарейка исправна.

Рисунок 1

Вольтметр показывает 1,5 В. Значит, батарейка исправна. Подключаем ее к маленькой лампочке. Лампочка светится. Теперь параллельно лампочке подключаем вольтметр, чтобы проверить: действительно ли на лампочку приходится 1,5 В. Получается схема, показанная на рисунке 2.

Рисунок 2

И тут оказывается, что вольтметр показывает, например, 1 В. Куда потрачены 0,5 В (которые разность между 1,5 В и 1 В)?

Дело в том, что любой реальный источник питания имеет внутреннее сопротивление (обозначается буквой r).

Оно во многих случаях снижает характеристики источников питания, но изготовить источник питания вообще без внутреннего сопротивления невозможно.

Поэтому нашу батарейку можно представить как идеальный источник питания и резистор, сопротивление которого соответствует внутреннему сопротивлению батарейки (рисунок 3).

  • Рисунок 3
  • Так вот, ЭДС в данном примере – это 1,5 В, Напряжение источника питания – 1 В, а разница 0,5 В была рассеяна на внутреннем сопротивлении источника питания.

ЭДС – это максимальное количество вольт, которое источник питания может выдать в цепь. Это постоянная для исправного источника питания величина. А напряжение источника питания зависит от того, что к нему подключено. (Здесь мы говорим только о тех типах источников питания, которые изучаются в рамках школьной программы).

  1. В нашем примере лампочка с сопротивлением R и резистор соединены последовательно, поэтому ток в цепи можно найти по формуле
  2. И тогда напряжение на лампочке равно

Получается, чем больше сопротивление лампочки, тем больше вольт приходится на нее, и тем меньше вольт бесполезно теряется в батарейке. Это касается не только лампочки и батарейки, но и любой цепи, состоящей из источника питания и нагрузки.

Чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше разница между напряжением и ЭДС. Если сопротивление нагрузки очень большое, то напряжение практически равно ЭДС.

Сопротивление вольтметра всегда очень большое, поэтому в схеме на рисунке 1 он показал значение 1,5 В.

Пониманию смысла ЭДС мешает то, что в быту мы этот термин практически не употребляем. Мы говорим в магазине: «Дайте мне батарейку с напряжением 1,5 вольта», хотя правильно говорить: «Дайте мне батарейку с ЭДС 1,5 вольта». Но так уж повелось…

  • Похожая статья: чем отличается напряжение от потенциала.

Чем отличается ЭДС от напряжения

Интересно многие сразу поняли, в чем разница между ЭДС и напряжением? И никого не поправлял учитель (учительница) по физике, когда на практических занятиях говорил (-ла) о том, что мы подключаем именно источник ЭДС, а не напряжения? В большинстве случаев мы с вами путались, потому что и ЭДС, и напряжение измеряется в Вольтах. Так давайте все-таки разберемся, чем принципиально отличается ЭДС от напряжения.

Что такое ЭДС

Итак, для начала давайте разберемся, что такое ЭДС. Электродвижущая сила (ЭДС) — это такая физическая величина, которая характеризует работу сторонних (не потенциальных) сил в источниках переменного либо же постоянного тока.

В замкнутой цепи ЭДС — это работа сил, совершаемая для перемещения единичного заряда вдоль всего контура.

Из выше представленного определения вытекает следующее: источниками ЭДС являются силы, которые не имеют прямое отношение к электростатике, но при этом они являются силами, которые создают движение заряда в замкнутой электрической цепочке.

yandex.ru

Например, при механическом вращении обмотки ротора в электромагнитном поле, в ней будет формироваться индукционная ЭДС. При этом формирование ЭДС будет проходить в каждом витке отдельно, но при этом электродвижущая сила соседних витков будет складываться, и на выходе мы будем иметь сумму ЭДС всех витков.

Если посмотреть на аккумуляторные батареи, то в них источником ЭДС является химическая реакция.

Кроме этого источниками могут выступать так называемые элементы Пельтье, в которых ЭДС образуется при термическом нагреве.

Пьезоэффект (когда при механическом воздействии на материал на его концах образуется разность потенциалов) также относится к источникам ЭДС. Впрочем, как и фотоэффект.

yandex.ru

  • Из выше представленных примеров видно, что, применяя различные материалы и способы их взаимодействия, можно получить ЭДС, способную организовать упорядоченное движение заряженных частиц в замкнутом контуре.
  • Условно принято считать, что ЭДС — это работа в 1 Джоуль, совершаемая при перемещении заряда в 1 Кулон и измеряется в Вольтах.
  • ЭДС = 1Джоуль/1Кулон= 1 Вольт.
  • Ну а теперь давайте переключим свое внимание на напряжение.

Что такое напряжение

Итак, напряжение измеряется в аналогичных величинах, то есть в Вольтах. И напряжение — это разница потенциалов между двумя точками цепочки. Причем данные потенциалы рассматриваются только в электростатическом поле.

Получается, если мы с вами будем перемещать заряд величиной в 1 Кулон и точку №1 в точку №2, мы так же будем совершать работу в 1 Джоуль, при том условии, что разница потенциалов между точками будет равна 1 Вольт.

Вроде одно и то же, но в случае с напряжением обязательным условием является наличие электростатического поля. А откуда оно взялось? Так вот источником этого поля и является подключенный к цепи источник ЭДС.

Если провести аналогию с водонапорной башней, то можно представить следующую картинку:

yandex.ru

На картинке наглядно продемонстрирована разница между ЭДС и напряжением. В правой части жидкость перемещается за счет давления (напряжения), а в левой части за счет работы сторонних сил (электродвижущей силы).

Получается, если мы с вами возьмем любой гальванический элемент, например, батарейку и измерим с помощью мультиметра его напряжение без подключенной нагрузки, то таким образом мы получим величину ЭДС.

Если же мы с вами создадим замкнутую цепь, в которую будет включена любая нагрузка, то, измеряя напряжение на тех же выводах батарейки, мы с вами увидим уже напряжение, и оно будет несколько меньше чем величина ЭДС.

Это связано с тем, что внутри любого источника ЭДС присутствует внутреннее сопротивление и когда мы подключаем нагрузку, происходит падение напряжения не только на концах нагрузки, но и на самом внутреннем сопротивлении источника ЭДС.

Если вам понравилась статья, тогда оцените ее лайком и спасибо, что уделили свое внимание.

В чем разница между электрическим потенциалом, разностью потенциалов (pd), напряжением и электродвижущей силой (emf)? — спросисеть

В любом случае, простой ответ: ЭДС не является силой в механическом смысле. Он измеряет объем работы, которую необходимо проделать, чтобы единичный заряд перемещался по замкнутому контуру проводящего материала.

Давайте сделаем это более понятным. В статическом случае (игнорируя изменение во времени любого магнитного поля), электрическое поле в точке может быть получено исключительно из скаляра как отрицательное значение градиента этого скаляра. Этот скаляр в любой точке называется «электрическим потенциалом» в этой точке.

Если две точки имеют разные потенциалы, мы говорим, что существует разность потенциалов. Очевидно, что разница в потенциалах, а не их абсолютные значения. Поэтому можно произвольно присвоить нулевое значение для некоторой фиксированной точки, потенциал которой можно считать постоянной, и сравнить потенциалы других точек по отношению к ней.

Таким образом, не нужно всегда говорить о разности потенциалов, а просто о потенциалах.

  • Теперь, часто этот «электрический потенциал» в некоторой точке в проводнике или диэлектрике называют «напряжением» в этой точке, назначая значение напряжения равным нулю для земли, поскольку потенциал земли постоянен для всех практических целей.
  • Если нет изменений магнитного поля, то работа, выполненная единичным зарядом в замкнутом контуре, будет 0 0 , Но если магнитное поле меняется, то оно будет отличным от нуля. Напомним формулу:
  • ∇ × E = — ∂ В ∂ T , ∇ × Е знак равно — ∂ В ∂ T ,

На самом деле это означает, что электрическое поле, полученное исключительно из скалярного потенциала, не может поддерживать электрический ток в замкнутой цепи. Таким образом, эдс подразумевает наличие какого-то источника, отличного от источника, который может производить только скалярный потенциал.

Следующее уравнение рассказывает всю историю:

Е = — ∇ ϕ — ∂ ∂ T , Е знак равно — ∇ φ — ∂ ∂ T ,

где φ φ скалярный потенциал и это векторный потенциал. Рон Маймон

Люди иногда отрицают не потому, что вы не правы, а потому, что вы повторяете ответы других людей, не добавляя ничего нового.

ganzewoort

sb1, ваше объяснение снова не в состоянии объяснить ЭДС разомкнутой цепи. Что еще интереснее, мне любопытно услышать ваше объяснение того, как закон Фарадея, о котором вы говорите, учитывает падение напряжения, измеренное на однополярном генераторе. Возможно, это отдельный вопрос, который нужно задать в stackexchange.

ganzewoort

Я согласен со скалярным потенциалом (я думаю, вы очень хорошо это объяснили и не повторяете того, что было сказано до сих пор). Однако скалярный потенциал — это всего лишь математическая конструкция, созданная для удобства, которая не присуща явлениям. Я добавляю отдельный вопрос относительно однополярного генератора.

19. Эдс, разность потенциалов и напряжение

Электродвижущая
сила
 (ЭДС) —
скалярная физическая
величина,
характеризующая работу сторонних (н
епотенциальных) сил висточниках постоянного
или переменного тока. В замкнутом
проводящем контуре ЭДС равна работе этих
сил по перемещению единичного
положительного заряда вдоль
контура.

ЭДС
можно выразить через напряжённость
электрического поля сторонних
сил ().
В замкнутом контуре ()
тогда ЭДС будет равна:

,
где —
элемент длины контура.

Причиной
электродвижущей силы может стать
изменение магнитного
поля в
окружающем пространстве. Это явление
называетсяэлектромагнитной
индукцией.
Величина ЭДС индукции в контуре
определяется выражением

где — поток
магнитного поля через
замкнутую поверхность ,
ограниченную контуром. Знак «−» перед
выражением показывает, что индукционный
ток, созданный ЭДС индукции, препятствует
изменению магнитного потока в контуре
(см. правило
Ленца).

Электрическое
напряжение между двумя точками
электрической цепи или электрического
поля, равно работе электрического поля
по перемещению единичного положительного
заряда из одной точки в другую. В
потенциальном электрическом поле эта
работа не зависит от пути, по которому
перемещается заряд; в этом случае Э. н.
между двумя точками совпадает с разностью
потенциалов между ними.

Если поле
непотенциально, то напряжение зависит
от того пути, по которому перемещается
заряд между точками. Непотенциальные
силы, называются сторонними, действуют
внутри любого источника постоянного
тока (генератора, аккумулятора,
гальванического элемента и др.).

Под
напряжением на зажимах источника тока
всегда понимают работу электрического
поля по перемещению единичного
положительного заряда вдоль пути,
лежащего вне источника; в этом случае
Э. н. равно разности потенциалов на
зажимах источника и определяется законом
Ома: U = IR—E, где I — сила тока, R — внутреннее
сопротивление источника, а E — его
электродвижущая сила (эдс).

При разомкнутой
цепи (I = 0) напряжение по модулю равно
эдс источника. Поэтому эдс источника
часто определяют как Э. н. на его зажимах
при разомкнутой цепи.

В случае переменного
тока Э. н. обычно характеризуется
действующим (эффективным) значением,
которое представляет собой среднеквадратичное
за период значение напряжения.

Напряжение
на зажимах источника переменного тока
или катушки индуктивности измеряется
работой электрического поля по перемещению
единичного положительного заряда вдоль
пути, лежащего вне источника или катушки.

Вихревое (непотенциальное) электрическое
поле на этом пути практически отсутствует,
и напряжение равно разности потенциалов.

Электродвижущая
сила (ЭДС) — физическая величина,
характеризующая работу сторонних
(непотенциальных) сил в источниках
постоянного или переменного тока. В
замкнутом проводящем контуре ЭДС равна
работе этих сил по перемещению единичного
положительного заряда вдоль контура.

  • Наименование и
    обозначение производной единицы СИ:
  • международное
    – volt,
    V
  • русское
    – вольт,
    В
  • Выражение через
    основные и производные единицы СИ:
  • 1 V = 1 W / A

В чем основная разница между напряжением, эдс и разностью потенциалов?

В нескольких концепциях электричества идею «напряжения» или «электрического потенциала», вероятно, труднее всего понять. Это также очень сложно объяснить. Это головная боль и для ученика, и для учителя. Чтобы понять напряжение, полезно сначала немного понять его ближайшего родственника — магнетизм.

«электростатическое поле» или «электронное поле». Этот второй тип поля очень похож на магнетизм. Он невидим, у него есть линии потока, и он может притягивать и отталкивать объекты. Однако это не магнетизм, это нечто отдельное. Это напряжение.

Большинство людей знают о магнитных полях, но не об электронных полях или «полях напряжения». Частично это объясняется тем, что магнетизм объясняется в школе, но по некоторым причинам поля напряжения скрыты под названием «статическое электричество». Электронные поля никогда не упоминаются в научных учебниках для начинающих.

Это странно, так как напряжение и «статическое электричество» идут вместе. Всякий раз, когда отрицательный заряд притягивает положительный заряд, между зарядами должны существовать невидимые поля напряжения. Напряжение вызывает притяжение между противоположными зарядами; поля напряжения достигают пространства.

В действительности, «статическое» электричество не имеет ничего общего с движением (или со статичностью). Вместо этого статическое электричество связано с высоким напряжением. Разденьте коврик, и вы зарядите свое тело до нескольких тысяч вольт.

Когда вы снимаете шерстяной носок с сушилки для белья, и все волокна выходят наружу, волокна следуют за невидимыми линиями напряжения в воздухе. Волокна ткани — это «железные опилки», которые делают рисунки напряжения видимыми.

И всякий раз, когда заряды внутри проводника вынуждены течь, они движутся только потому, что их движет поле напряжения, которое проходит по длине провода. Электронные поля вызывают ускорение заряда: напряжение вызывает ток. Напряжение вызывает осушение, но оно также вызывает электрические токи в проводах.

Другой способ сказать это: токи в электрических цепях вызваны «статическим электричеством», а «статическое электричество» не обязательно является статическим. Связь между напряжением и «статическим» электричеством плохо объяснена в книгах, и это одна из главных причин, почему напряжение кажется таким сложным и загадочным.

Простая математика за «напряжением» Чтобы быть более конкретным, «Напряжение» — это способ использования чисел для описания электрического поля. Электрические поля или «электронные поля» измеряются в вольтах на расстоянии; вольт на сантиметр например.

Более сильное электронное поле имеет больше вольт на сантиметр, чем более слабое. Напряжение и электронные поля в основном одно и то же: если электронные поля похожи на склон горы, то вольт похож на различные высоты каждой отдельной точки на горе.

Склон горы может заставить валун начать катиться. То же самое можно сказать о разной высоте разных точек на горе, это просто еще один способ описать одно и то же.

Электронное поле можно рассматривать в терминах сложенных слоев эквипотенциальных поверхностей или в виде совокупностей линий потока. «Напряжение» и «силовые линии» — два способа описать одну и ту же базовую концепцию.

  • Когда у вас есть электронные поля, у вас есть напряжение. Электронные поля могут существовать в воздухе, как и напряжение. Всякий раз, когда у вас есть высокое напряжение на коротком расстоянии, у вас есть сильные электронные поля. Всякий раз, когда электронное поле притягивает или отталкивает объект, мы можем сказать, что объект управляется напряжением в пространстве вокруг объекта. магнетизм — это «то, что включает в себя магнитные поля», тогда что такое «то, что включает в себя электрические поля»?

Вольтаж!

Возьмите несколько гвоздей с помощью магнита, и это пример магнетизма, затем возьмите несколько кусочков бумаги с натертым мехом воздушным шаром, и это пример напряжения. Какие три вида невидимых полей? Гравитация, магнетизм … и напряжение!

Возможно, нам следует изменить слово «Электромагнетизм» на «Напряжение магнетизма»? (Оскал!)

  • просто … Мы определяем напряжение как количество потенциальной энергии между двумя точками в цепи. Одна точка имеет больше заряда, чем другая. Эта разница в заряде между двумя точками называется напряжением и учитывает резервуар для воды на определенной высоте над землей. На дне этого бака есть шланг.
  1. При описании напряжения, тока и сопротивления распространенной аналогией является резервуар для воды. В этой аналогии заряд представлен количеством воды, напряжение представлено давлением воды, а ток представлен потоком воды. Так что для этой аналогии, помните:
  • Water = ChargePressure = VoltageFlow = ТекущийЭлектромоторная сила
  1. Что такое электродвижущая сила? Разность потенциалов между двумя выводами ячейки называется электродвижущей силой в разомкнутой цепи. Электродвижущая сила всегда больше разности потенциалов. Электродвижущая сила не зависит от сопротивления цепи. Электродвижущая сила создает разность потенциалов во всей цепи.

Электродвижущая сила

У этого термина существуют и другие значения, см. Сила (значения).

Классическая электродинамика
Электричество · Магнетизм
Электростатика
Закон Кулона Теорема Гаусса Электрический дипольный момент Электрический заряд Электрическая индукция Электрическое поле Электростатический потенциал
Магнитостатика
Закон Био — Савара — Лапласа Закон Ампера Магнитный момент Магнитное поле Магнитный поток Магнитная индукция
Электродинамика
Векторный потенциал Диполь Потенциалы Лиенара — Вихерта Сила Лоренца Ток смещения Униполярная индукция Уравнения Максвелла Электрический ток Электродвижущая сила Электромагнитная индукция Электромагнитное излучение Электромагнитное поле
Электрическая цепь
Закон Ома Законы Кирхгофа Индуктивность Радиоволновод Резонатор Электрическая ёмкость Электрическая проводимость Электрическое сопротивление Электрический импеданс
Ковариантная формулировка
Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток
Известные учёные
Генри Кавендиш Майкл Фарадей Никола Тесла Андре-Мари Ампер Густав Роберт Кирхгоф Джеймс Клерк Максвелл Оливер Хевисайд Генрих Рудольф Герц Альберт Абрахам Майкельсон Роберт Эндрюс Милликен
См. также: Портал:Физика

Электродвижущая сила (ЭДС) — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних сил (то есть любых сил, кроме электростатических и диссипативных) действующих в квазистационарных цепях постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль всего контура[1][2].

По аналогии с напряжённостью электрического поля вводят понятие напряжённость сторонних сил

E

e
x

{displaystyle {vec {E}}_{ex}}

, под которой понимают векторную физическую величину, равную отношению сторонней силы, действующей на пробный электрический заряд к величине этого заряда. Тогда в замкнутом контуре

L

{displaystyle L}

ЭДС будет равна:

E

=

L

E

e
x

d
l

,

{displaystyle {mathcal {E}}=oint limits _{L}{vec {E}}_{ex}cdot {vec {dl}},}

где

d
l

{displaystyle {vec {dl}}}

 — элемент контура.

ЭДС так же, как и напряжение, в Международной системе единиц (СИ) измеряется в вольтах.
Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке цепи. Это удельная работа сторонних сил не во всем контуре, а только на данном участке.

ЭДС гальванического элемента есть работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому. Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории.

Так, например, работа сторонних сил при перемещении заряда между клеммами источника тока вне самого́ источника равна нулю.

Эдс и закон ома

Электродвижущая сила источника связана с электрическим током, протекающим в цепи, соотношениями закона Ома. Закон Ома для неоднородного участка цепи имеет вид[1]:

φ

1

φ

2

+

E

=
I
R
,

{displaystyle varphi _{1}-varphi _{2}+{mathcal {E}}=IR,}

где

φ

1

φ

2

{displaystyle varphi _{1}-varphi _{2}}

— разность между значениями потенциала в начале и в конце участка цепи,

I

{displaystyle I}

— сила тока, текущего по участку, а

R

{displaystyle R}

— сопротивление участка.

Если точки 1 и 2 совпадают (цепь замкнута), то

φ

1

φ

2

=
0

{displaystyle varphi _{1}-varphi _{2}=0}

и предыдущая формула переходит в формулу закона Ома для замкнутой цепи[1]:

E

=
I
R
,

{displaystyle {mathcal {E}}=IR,}

где теперь

R

{displaystyle R}

полное сопротивление всей цепи.

В общем случае полное сопротивление цепи складывается из сопротивления внешнего по отношению к источнику тока участка цепи (

R

e

{displaystyle R_{e}}

) и внутреннего сопротивления самого́ источника тока (

r

{displaystyle r}

). С учётом этого следует:

E

=
I

R

e

+
I
r
.

{displaystyle {mathcal {E}}=IR_{e}+Ir.}

Эдс источника тока

Если на участке цепи не действуют сторонние силы (однородный участок цепи) и, значит, источника тока на нём нет, то, как это следует из закона Ома для неоднородного участка цепи, выполняется:

φ

1

φ

2

=
I
R
.

{displaystyle varphi _{1}-varphi _{2}=IR.}

Значит, если в качестве точки 1 выбрать анод источника, а в качестве точки 2 — его катод, то для разности между потенциалами анода

φ

a

{displaystyle varphi _{a}}

и катода

φ

k

{displaystyle varphi _{k}}

можно записать:

φ

a

φ

k

=
I

R

e

,

{displaystyle varphi _{a}-varphi _{k}=IR_{e},}

где как и ранее

R

e

{displaystyle R_{e}}

— сопротивление внешнего участка цепи.

Из этого соотношения и закона Ома для замкнутой цепи, записанного в виде

E

=
I

R

e

+
I
r

{displaystyle {mathcal {E}}=IR_{e}+Ir}

нетрудно получить

φ

a

φ

k

E

=

R

e

R

e

+
r

{displaystyle {frac {varphi _{a}-varphi _{k}}{mathcal {E}}}={frac {R_{e}}{R_{e}+r}}}

и затем

φ

a

φ

k

=

R

e

R

e

+
r

E

.

{displaystyle varphi _{a}-varphi _{k}={frac {R_{e}}{R_{e}+r}}{mathcal {E}}.}

Из полученного соотношения следуют два вывода:

  1. Во всех случаях, когда по цепи течёт ток, разность потенциалов между клеммами источника тока

    φ

    a

    φ

    k

    {displaystyle varphi _{a}-varphi _{k}}

    меньше, чем ЭДС источника.

  2. В предельном случае, когда

    R

    e

    {displaystyle R_{e}}

    бесконечно (цепь разорвана), выполняется

    E

    =

    φ

    a

    φ

    k

    .

    {displaystyle {mathcal {E}}=varphi _{a}-varphi _{k}.}

Таким образом, Эдс источника тока равна разности потенциалов между его клеммами в состоянии, когда источник отключён от цепи[1].

Эдс индукции

Причиной возникновения электродвижущей силы в замкнутом контуре может стать изменение потока магнитного поля, пронизывающего поверхность, ограниченную данным контуром. Это явление называется электромагнитной индукцией. Величина Эдс индукции в контуре определяется выражением

E

=

d
Φ

d
t

,

{displaystyle {mathcal {E}}=-{frac {dPhi }{dt}},}

где

Φ

{displaystyle Phi }

— поток магнитного поля через замкнутую поверхность, ограниченную контуром.

Знак «−» перед выражением показывает, что индукционный ток, созданный Эдс индукции, препятствует изменению магнитного потока в контуре (см. правило Ленца).

В свою очередь причиной изменения магнитного потока может быть как изменение магнитного поля, так и движение контура в целом или его отдельных частей.

Неэлектростатический характер ЭДС

Внутри источника ЭДС ток течёт в направлении, противоположном нормальному.

Это невозможно без дополнительной силы неэлектростатической природы, преодолевающей силу электрического отталкивания

Как показано на рисунке, электрический ток, нормальное направление которого — от «плюса» к «минусу», внутри источника ЭДС (например, внутри гальванического элемента) течёт в противоположном направлении.

Направление от «плюса» к «минусу» совпадает с направлением электростатической силы, действующей на положительные заряды.

Поэтому для того, чтобы заставить ток течь в противоположном направлении, необходима дополнительная сила неэлектростатической природы (центробежная сила, сила Лоренца, силы химической природы, сила со стороны вихревого электрического поля) которая бы преодолевала силу со стороны электростатического поля. Диссипативные силы, хотя и противодействуют электростатическому полю, не могут заставить ток течь в противоположном направлении, поэтому они не входят в состав сторонних сил, работа которых используется в определении ЭДС.

Сторонние силы

Сторонними силами называются силы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока против направления действия сил электростатического поля.

Например, в гальваническом элементе или аккумуляторе сторонние силы возникают в результате электрохимических процессов, происходящих на границе соприкосновения электрода с электролитом; в электрическом генераторе постоянного тока сторонней силой является сила Лоренца[3].

См. также

  • Правила Кирхгофа

Примечания

  1. 1 2 3 4 Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Физматлит, МФТИ, 2004. — Т. III. Электричество. — С. 193—194. — 656 с. — ISBN 5-9221-0227-3.
  2. Калашников С. Г. Общий курс физики. — М.: Гостехтеориздат, 1956. — Т. II. Электричество. — С. 146, 153. — 664 с.
  3. Кабардин О. Ф. Физика. — М., Просвещение, 1985. — Тираж 754 000 экз. — с. 131
В этой статье не хватает ссылок на источники информации.Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.Эта отметка установлена 19 июня 2018 года.

19. Эдс, разность потенциалов и напряжение.

Электродвижущая сила (ЭДС) — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних (н епотенциальных) сил висточниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

ЭДС можно выразить через напряжённость электрического поля сторонних сил (). В замкнутом контуре () тогда ЭДС будет равна:

, где — элемент длины контура.

Причиной электродвижущей силы может стать изменение магнитного поля в окружающем пространстве. Это явление называетсяэлектромагнитной индукцией. Величина ЭДС индукции в контуре определяется выражением

где — поток магнитного поля через замкнутую поверхность , ограниченную контуром. Знак «−» перед выражением показывает, что индукционный ток, созданный ЭДС индукции, препятствует изменению магнитного потока в контуре (см. правило Ленца).

Электрическое напряжение между двумя точками электрической цепи или электрического поля, равно работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую. В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд; в этом случае Э. н. между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними.

Если поле непотенциально, то напряжение зависит от того пути, по которому перемещается заряд между точками. Непотенциальные силы, называются сторонними, действуют внутри любого источника постоянного тока (генератора, аккумулятора, гальванического элемента и др.). Под напряжением на зажимах источника тока всегда понимают работу электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль пути, лежащего вне источника; в этом случае Э. н. равно разности потенциалов на зажимах источника и определяется законом Ома: U = IR—E, где I — сила тока, R — внутреннее сопротивление источника, а E — его электродвижущая сила (эдс). При разомкнутой цепи (I = 0) напряжение по модулю равно эдс источника. Поэтому эдс источника часто определяют как Э. н. на его зажимах при разомкнутой цепи.

В случае переменного тока Э. н. обычно характеризуется действующим (эффективным) значением, которое представляет собой среднеквадратичное за период значение напряжения. Напряжение на зажимах источника переменного тока или катушки индуктивности измеряется работой электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль пути, лежащего вне источника или катушки. Вихревое (непотенциальное) электрическое поле на этом пути практически отсутствует, и напряжение равно разности потенциалов.

Электродвижущая сила (ЭДС) — физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

Наименование и обозначение производной единицы СИ:

международное – volt, V

русское – вольт, В

Выражение через основные и производные единицы СИ:

1 V = 1 W / A

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.

В чем разница между электрическим потенциалом, разностью потенциалов (PD), напряжением и электродвижущей силой (EMF)?

В любом случае, простой ответ: ЭДС не является силой в механическом смысле. Он измеряет объем работы, которую необходимо проделать, чтобы единичный заряд перемещался по замкнутому контуру проводящего материала.

Давайте сделаем это более понятным. В статическом случае (игнорируя изменение во времени любого магнитного поля), электрическое поле в точке может быть получено исключительно из скаляра как отрицательное значение градиента этого скаляра. Этот скаляр в любой точке называется «электрическим потенциалом» в этой точке. Если две точки имеют разные потенциалы, мы говорим, что существует разность потенциалов. Очевидно, что разница в потенциалах, а не их абсолютные значения. Поэтому можно произвольно присвоить нулевое значение для некоторой фиксированной точки, потенциал которой можно считать постоянной, и сравнить потенциалы других точек по отношению к ней. Таким образом, не нужно всегда говорить о разности потенциалов, а просто о потенциалах.

Теперь, часто этот «электрический потенциал» в некоторой точке в проводнике или диэлектрике называют «напряжением» в этой точке, назначая значение напряжения равным нулю для земли, поскольку потенциал земли постоянен для всех практических целей.

Если нет изменений магнитного поля, то работа, выполненная единичным зарядом в замкнутом контуре, будет 0 0 , Но если магнитное поле меняется, то оно будет отличным от нуля. Напомним формулу:

∇ × E = — ∂ В ∂ T , ∇ × Е знак равно — ∂ В ∂ T ,

На самом деле это означает, что электрическое поле, полученное исключительно из скалярного потенциала, не может поддерживать электрический ток в замкнутой цепи. Таким образом, эдс подразумевает наличие какого-то источника, отличного от источника, который может производить только скалярный потенциал.

Следующее уравнение рассказывает всю историю:

Е = — ∇ ϕ — ∂ ∂ T , Е знак равно — ∇ φ — ∂ ∂ T ,

где φ φ скалярный потенциал и это векторный потенциал.

Про разность потенциалов, электродвижущую силу и напряжение

Разность потенциалов

Понятно, что одно тело можно подогреть больше, а другое меньше. Степень нагрева тела именуется его температурой. Подобно этому, одно тело можно наэлектризовать больше другого. Степень электризации тела охарактеризовывает величину, именуемую электронным потенциалом либо просто потенциалом тела.

Что означает наэлектризовать тело? Это означает сказать ему электронный заряд, т. е. прибавить к нему некое количество электронов, если мы тело заряжаем негативно, либо отнять их от него, если мы тело заряжаем положительно. В том и другом случае тело будет владеть определенной степенью электризации, т. е. тем либо другим потенциалом, при этом тело, заряженное положительно, обладает положительным потенциалом, а тело, заряженное негативно, — отрицательным потенциалом.

Разность уровней электронных зарядов 2-ух тел принято именовать разностью электронных потенциалов либо просто разностью потенциалов.

Следует подразумевать, что если два схожих тела заряжены одноименными зарядами, но одно больше, чем другое, то меж ними также будет существовать разность потенциалов.

Не считая того, разность потенциалов существует меж 2-мя такими телами, одно из которых заряжено, а другое не имеет заряда. Так, к примеру, если какое-либо тело, изолированное от земли, имеет некий потенциал, то разность потенциалов меж ним и землей (потенциал которой принято считать равным нулю) численно равна потенциалу этого тела.

Итак, если два тела заряжены таким макаром, что потенциалы их неодинаковы, меж ними безизбежно существует разность потенциалов.

Всем известное явление электризации расчески при трении ее о волосы есть не что другое, как создание разности потенциалов меж расческой и волосами человека.

Вправду, при трении расчески о волосы часть электронов перебегает на расческу, заряжая ее негативно, волосы же, утратив часть электронов, заряжаются в той же степени, что и расческа, но положительно. Сделанная таким макаром разность потенциалов может быть сведена к нулю прикосновением расчески к волосам. Этот оборотный переход электронов просто находится на слух, если наэлектризованную расческу приблизить к уху. Свойственное потрескивание будет свидетельствовать о происходящем разряде.

 Говоря выше о разности потенциалов, мы имели в виду два заряженных тела, но разность потенциалов можно получить и меж разными частями (точками) 1-го и такого же тела.

Так, к примеру, разглядим, что произойдет в кусочке медной проволоки, если под действием какой-нибудь наружной силы нам получится свободные электроны, находящиеся в проволоке, переместить к одному концу ее. Разумеется, на другом конце проволоки получится недочет электронов, тогда и меж концами проволоки возникнет разность потенциалов.

Стоит нам закончить действие наружной силы, как электроны тотчас же, в силу притяжения разноименных зарядов, устремятся к концу проволоки, заряженному положительно, т. е. к месту, где их недостает, и в проволоке вновь наступит электронное равновесие.

Электродвижущая сила и напряжение

Для поддержания электронного тока в проводнике нужен некий наружный источник энергии, который всегда поддерживал бы разность потенциалов на концах этого проводника.

Такими источниками энергии служат так именуемые источники электронного тока, владеющие определенной электродвижущей силой, которая делает и долгое время поддерживает разность потенциалов на концах проводника.

Электродвижущая сила (сокращенно ЭДС) обозначается буковкой Е. Единицей измерения ЭДС служит вольт. У нас в стране вольт сокращенно обозначается буковкой «В», а в международном обозначении — буковкой «V».

Итак, чтоб получить непрерывное течение электронного тока, нужна электродвижущая сила, т. е. нужен источник электронного тока.

Первым таким источником тока был так именуемый «вольтов столб», который состоял из ряда медных и цинковых кружков, проложенных кожей, смоченной в подкисленной воде. Таким макаром, одним из методов получения электродвижущей силы является хим взаимодействие неких веществ, в итоге чего хим энергия преобразуется в энергию электронную. Источники тока, в каких таким методом создается электродвижущая сила, именуются хим источниками тока.

В текущее время хим источники тока — гальванические элементы и батареи — обширно используются в электротехнике и электроэнергетике.

Другим главным источником тока, получившим обширное распространение во всех областях электротехники и электроэнергетики, являются генераторы.

Генераторы инсталлируются на электростанциях и служат единственным источником тока для питания электроэнергией промышленных компаний, электронного освещения городов, электронных стальных дорог, трамвая, метро, троллейбусов и т. д.

Как у хим источников электронного тока (частей и аккумов), так и у генераторов действие электродвижущей силы совсем идиентично. Оно состоит в том, что ЭДС делает на зажимах источника тока разность потенциалов и поддерживает ее долгое время.

Эти зажимы именуются полюсами источника тока. Один полюс источника тока испытывает всегда недочет электронов и, как следует, обладает положительным зарядом, другой полюс испытывает излишек электронов и, как следует, обладает отрицательным зарядом.

Соответственно этому один полюс источника тока именуется положительным (+), другой — отрицательным (—).

Источники тока служат для питания электронным током разных устройств — потребителей тока. Потребители тока с помощью проводников соединяются с полюсами источника тока, образуя замкнутую электронную цепь. Разность потенциалов, которая устанавливается меж полюсами источника тока при замкнутой электронной цепи, именуется напряжением и обозначается буковкой U.

Единицей измерения напряжения, так же как и ЭДС, служит вольт.

Если, к примеру, нужно записать, что напряжение источника тока равно 12 вольтам, то пишут: U — 12 В.

Для измерения ЭДС либо напряжения применяется прибор, именуемый вольтметром.

Чтоб измерить ЭДС либо напряжение источника тока, нужно вольтметр подключить конкретно к его полюсам. При всем этом, если электронная цепь разомкнута, то вольтметр покажет ЭДС источника тока. Если же замкнуть цепь, то вольтметр уже покажет не ЭДС, а напряжение на зажимах источника тока.

ЭДС, развиваемая источником тока, всегда больше напряжения на его зажимах.

РАЗНИЦА МЕЖДУ ЭДС И ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ РАЗНИЦЕЙ | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ — НАУКА

ЭДС против потенциальной разницы (электродвижущая сила) используются для описания двух разных параметров между двумя точками. Термин «разность потенциалов» является общим термином и встреча

ЭДС против потенциальной разницы

(электродвижущая сила) используются для описания двух разных параметров между двумя точками. Термин «разность потенциалов» является общим термином и встречается во всех энергетических полях, таких как электрические, магнитные и гравитационные поля. Но ЭДС относится только к электрическим цепям. Хотя и «электрическая разность потенциалов», и ЭДС измеряются в вольтах (В), между ними есть много различий.

Разность потенциалов

Потенциал — это понятие, используемое в электрическом, магнитном и гравитационном полях. Потенциал является функцией местоположения, а разность потенциалов между точкой A и точкой B рассчитывается путем вычитания потенциала A из потенциала B. Другими словами, гравитационная разность потенциалов между точками A и B — это объем работы, которую необходимо выполнить. чтобы переместить единицу массы (1 кг) из точки B в точку A. В электрическом поле это объем работы, который необходимо выполнить, чтобы переместить единичный заряд (+1 кулон) из точки B в A. Разность гравитационных потенциалов измеряется в Дж / кг, где разность электрических потенциалов измеряется в В (Вольтах). В электрической цепи ток течет от более высокого потенциала к более низкому.

Однако в общепринятом смысле термин «разность потенциалов» в основном используется для описания разности электрических потенциалов. Поэтому мы должны использовать этот термин осторожно, чтобы избежать неправильного толкования.

ЭДС (электродвижущая сила)

ЭДС — это разность электрических потенциалов, обеспечиваемая источником энергии, например аккумулятором. Изменяющиеся магнитные поля также могут генерировать ЭДС в соответствии с законом Фарадея. Хотя ЭДС также является напряжением и измеряется в вольтах (В), все дело в генерации разности потенциалов. ЭДС необходима для электрической цепи, чтобы управлять токами через цепь. Он действует как зарядный насос.

Когда электрическая цепь работает с использованием ЭДС, сумма падений потенциала в этой цепи равна ЭДС согласно второму закону Кирхгофа. В дополнение к батареям, которые используют электрохимическую энергию, солнечные элементы, топливные элементы и термопары также являются примерами генераторов ЭДС.

В чем разница между напряжением и ЭДС?

1. Термин «разность потенциалов» используется во всех энергетических полях (электрическом, магнитном, гравитационном), а «ЭДС» используется только в электрических цепях.

2. ЭДС — это разность электрических потенциалов, генерируемая таким источником, как аккумулятор или генератор.

3. Мы можем измерить разность потенциалов между любыми двумя точками, но ЭДС существует только между двумя концами источника.

4. Сумма «падений потенциала» вокруг цепи равна суммарной ЭДС согласно второму закону Кирхгофа.

Электродвижущая сила (Э.Д.С.). Электрическая цепь

Электрический ток возникает в проводниках под действием электрического поля. Это поле существует только при наличии разности потенциалов между концами проводника.

При соединении проводником двух тел, имеющих разные потенциалы, в проводнике возникает ток. Однако как только тела обменяются частью зарядов, их потенциалы выравниваются и ток прекращается.

Рис. 1

Следовательно, для того чтобы в проводнике непрерывно существовал ток, его надо подключить к устройству, которое поддерживало бы разность потенциалов на
концах проводников, т. е. к так называемому источнику электродвижущей силы (э. д. с.).

Источником э. д. с. является устройство, преобразующее тот или иной вид энергии в электрическую. Преобразование механической энергии в электрическую осуществляется в электрических машинах; в гальванических элементах в электрическую энергию превращается химическая энергия.

Для создания тока в проводнике концы проводника присоединяются к зажимам источника э. д. с. В проводнике появляется поле, и начинается движение зарядов.

Проводники и источники э. д. с., соединенные между собой так, что для электрического тока образуется замкнутый путь, составляют электрическую цепь. При этом источники э. д. с. называются внутренней частью цепи, остальные элементы цепи образуют внешнюю ее часть.
Рассмотрим замкнутую электрическую цепь, представленную на рис. 1.

Во внешней части цепи существует электрическое поле Еk, которое создается зарядами на зажимах источника э. д. с. Под.действием этого электрического поля отрицательные заряды (электроны) будут стекать по внешней цепи от отрицательного зажима (полюса) с потенциалом — φA к положительному полюсу с потенциалом +φБ, что равносильно току, идущему в противоположном направлении. Если бы не было источника э. д. с., то переход отрицательных и положительных зарядов привел бы к выравниванию потенциалов на зажимах источника тока и прекращению тока.

В источнике э. д. с. существует так называемое стороннее электрическое поле Ест, электрические силы которого поддерживают разность потенциалов на зажимах.

Э. д. с. как бы непрерывно нагнетает заряды на отрицательные и положительные полюсы источника, между которыми и появляется разность потенциалов и возникает постоянный электрический ток.

Электродвижущая сила источника э. д. с. при разомкнутой внешней цепи равна разности потенциалов на зажимах источника.

⇓ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ⇓

⇒ВНИМАНИЕ⇐

  • Материал на блоге⇒ Весь материал предоставляется исключительно в ознакомительных целях! При распространении материала используйте пожалуйста ссылку на наш блог!
  • Ошибки⇒ Если вы обнаружили ошибки в статье, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье. Мы будем очень признательны!
  • Файлообменники⇒ Если Вам не удалось скачать материал по причине нерабочих ссылок или отсутствующих файлов на файлообменниках, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье.
  • Правообладателям⇒ Администрация блога отрицательно относится к нарушению авторских прав на www.electroengineer.ru. Поэтому, если Вы являетесь правообладателем исключительных прав на любой материал, предоставленный на ресурсе, то сообщите нам через контакты и мы моментально примем все действия для удаления Вашего материала.

⇓ОБСУДИТЬ СТАТЬЮ⇓

Разница между электродвижущей силой и разницей потенциалов со сравнительной таблицей

И разность потенциалов, и электродвижущая сила (ЭДС) являются формой энергии. Одно из основных различий между ЭДС и разностью потенциалов состоит в том, что ЭДС вызывается преобразованием другой формы энергии в электрическую, тогда как в разности потенциалов электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии. Некоторые другие различия между ними объясняются ниже в виде сравнительной таблицы.

Содержание: Электродвижущая сила, В / с, разность потенциалов

  1. Таблица сравнения
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Запомните

Сравнительная таблица

Основа для сравнения Электродвижущая сила Разница потенциалов
Определение Это количество энергии, подаваемой на один кулон заряда. Количество энергии, затрачиваемое одним кулоном заряда на перемещение из одной точки в другую.
Единица Вольт Вольт
Символ ε V
Источник
Динамо или аккумулятор Аккумулятор
Сопротивление Независимо от сопротивления цепи Пропорционально сопротивлению цепи.
Ток Он передает ток по цепи. Он передает ток между любыми двумя точками.
Величина Больше, чем разность потенциалов между любыми двумя точками Всегда меньше максимального значения ЭДС, когда батарея
полностью заряжена.
Вариация Остается постоянной Не остается постоянной.
Связь Причина Эффект
Нет тока Ненулевой Нулевой
Напряжение Это максимальное напряжение, которое может передать аккумулятор. Оно меньше максимального напряжения, которое может выдать элемент.
Поле Причины в магнитном, гравитационном и электрическом поле. Индуцирует только в электрическом поле
Энергия Прирост энергии Энергия потерь
Измерительный прибор
Измеритель ЭДС Вольтметр

Определение потенциальных различий

Разность потенциалов определяется как количество энергии, используемой одним кулоном заряда при перемещении из одной точки в другую.Он измеряется в вольтах и ​​обозначается символом V. Разность потенциалов измеряется вольтметром.

Разность потенциалов между двумя точечными зарядами выражается формулой, показанной ниже.

Пример — Рассмотрим схему, показанную на рисунке ниже.

На сопротивление цепи подается напряжение 12 В. Разница потенциалов между любыми двумя точками, говорит A и B, — это энергия, используемая одним кулоном заряда для перемещения из одной точки (A) в другую (B).Таким образом, разность потенциалов между точками A и B составляет 7 вольт.

Определение электродвижущей силы

Электродвижущая сила — это полное напряжение, создаваемое источником. Другими словами, это количество энергии, передаваемой источником каждому кулону заряда. Он измеряется в вольтах и ​​обозначается символом ε (эпсилон).

ЭДС — это максимальное напряжение, которое может получить цепь. Естественно, он возникает при колебаниях магнитного поля.ЭДС выражается формулой, показанной ниже

Электродвижущая сила — это тип энергии, который заставляет единичный положительный заряд перемещаться от положительной клеммы источника к отрицательной. Он отделяет два заряда друг от друга.

Пример — Рассмотрим схему, показанную на рисунке ниже.

Аккумулятор имеет ЭДС 12В; это означает, что батарея обеспечивает 12 джоулей энергии на каждый кулон заряда. Заряд перемещается от положительной клеммы к отрицательной через внешнюю цепь; он дает всю энергию, изначально поставляемую батареей.

Ключевые различия между электродвижущей силой и разностью потенциалов.

  1. Электродвижущая сила — это мера энергии, которую она дает каждому кулону заряда, тогда как разность потенциалов — это количество энергии, используемой одним кулоном заряда.
  2. Электродвижущая сила обозначается символом ε, тогда как символ V обозначает разность потенциалов.
  3. Электродвижущая сила не зависит от внутреннего сопротивления цепи, тогда как разность потенциалов прямо пропорциональна сопротивлению цепи.
  4. Электродвижущая сила передает энергию по всей цепи. Разность потенциалов — это мера энергии между любыми двумя точками цепи.
  5. Величина электродвижущей силы всегда больше, чем разность потенциалов, когда цепь не изменилась, но когда цепь полностью заряжена, величина разности потенциалов равна ЭДС цепи.
  6. Величина ЭДС всегда оставалась постоянной, тогда как величина разности потенциалов варьировалась.
  7. Электродвижущая сила является причиной разности потенциалов, тогда как разность потенциалов — это эффект разности потенциалов.
  8. Сила ЭДС существует в цепи, даже когда ток не течет в цепи, тогда как разность потенциалов не существует в цепи, когда величина тока остается нулевой.
  9. ЭДС — это максимальное напряжение, которое может выдать аккумулятор, тогда как величина разности потенциалов всегда меньше максимально возможного значения ЭДС.
  10. Сила ЭДС увеличивает электрическую энергию в цепи, тогда как разность потенциалов теряет электрическую энергию в цепи.
  11. Электродвижущая сила индуцируется в электрическом, магнитном и гравитационном полях, тогда как разность потенциалов создается только в электрическом поле.
  12. Измеритель ЭДС используется для измерения электродвижущей силы, а вольтметр — для измерения разности потенциалов.

Запомните

На первый взгляд, название ЭДС подразумевает, что это сила, которая заставляет электроны (заряженные частицы, т.е., ток) протекать по цепи. Фактически, это не сила, а энергия, передаваемая некоторым активным источником, например батареей, на один кулон заряда.

Разница между ЭДС и разницей потенциалов

ЭДС против разности потенциалов

ЭДС (электродвижущая сила) — это разность потенциалов между клеммами батареи, когда ток не течет через внешнюю цепь, когда цепь разомкнута. Разница потенциалов — это напряжение на клеммах батареи, когда от нее подается ток на внешнее устройство.

Сейчас!
Узнаем подробно об электродвижущей силе (ЭДС) и разности потенциалов (pd).

Если вы хотите узнать разницу между ЭДС и разностью потенциалов, то вы попали в нужное место. Итак, продолжайте читать несколько минут.

Что такое электродвижущая сила?

Электродвижущая сила E источника — это энергия, переданная элементу единичному заряду.
Когда источник электрической энергии подключен к сопротивлению R, он поддерживает постоянный ток через сопротивление.Батарея заставляет положительный заряд течь во внешней цепи.

Предположим, что заряд Δq прошел через цепь за время Δt. Этот заряд входит в ячейку с ее более низким потенциалом (отрицательный вывод) и покидает его положительный конец (положительный вывод), тогда источник должен выполнять работу ΔW над зарядом Δq, передавая его на положительный вывод, который находится под более высоким потенциалом.
Таким образом, ЭДС источника определяется как «энергия, передаваемая элементом на единицу заряда».

E = Энергия на единицу заряда

или

E = ΔW / Δq

Указанное выше соотношение является формулой электродвижущей силы.Единица измерения ЭДС в системе СИ — джоуль / кулон, равная вольту.

Что такое потенциальная разница в физике?

Разность потенциалов в двух точках проводника вызывает рассеяние электрической энергии в другие формы энергии по мере прохождения зарядов по цепи.
Когда один конец A проводника подсоединяется к положительной клемме, а другой конец B — к отрицательной клемме батареи, тогда потенциал на A становится выше, чем потенциал на B.

Это вызывает разность потенциалов между двумя точками проводника. Течение тока продолжается до тех пор, пока существует разность потенциалов. Агент, который обеспечивает разность потенциалов для постоянного протекания тока по медному проводу, — это аккумулятор. Поскольку ток течет от более высокого потенциала к более низкому потенциалу через проводник, электрическая энергия (из-за тока) преобразуется в другие формы (тепло и свет и т. Д.).

Когда ток течет по проводнику, он испытывает сопротивление в проводнике из-за столкновения с атомом проводника.Эта энергия, поставляемая батареей, используется для преодоления этого сопротивления и рассеивается в виде тепла и других форм энергии. Рассеяние этой энергии объясняется разностью потенциалов на двух концах лампочки.

Разница между электродвижущей силой и разностью потенциалов

Электродвижущая сила (ЭДС) Разница потенциалов (Pd)
Э. м.ф. — энергия, передаваемая элементу единичному заряду. Разница потенциалов — это энергия, рассеиваемая при прохождении единичного заряда через компоненты.
E.m.f является причиной. Возможная разница — это эффект.
ЭДС присутствует даже тогда, когда через аккумулятор не проходит ток. Разность потенциалов на проводнике равна нулю при отсутствии тока.
Единица измерения — вольт. Единица измерения — вольт.
Остается неизменным. Не остается постоянным.
Это всегда больше, чем разность потенциалов. Всегда меньше ЭДС.
Пропускает ток как внутри, так и снаружи клетки. Разница потенциалов передачи тока между двумя точками ячейки.
Его символ — E. Его символ — V.
Его формула: E = I (Rtr)
Rtr = общее внешнее и внутреннее сопротивление.
Его формула: V = E — Ir
Не зависит от сопротивления цепи. Это напрямую зависит от сопротивления между двумя точками измерения.
Возникает в электрическом, магнитном и гравитационном полях. Он индуцирует только электрическое поле.

ЭДС против разницы потенциалов (видео)

Связанные темы

Внешние ссылки

  • http: // www.разница между.net/science/difference-between-electromotive-force-emf-and-potential-difference/

Электродвижущая сила, ЭДС и разность потенциалов »Электроника

Электродвижущая сила, ЭДС и разность потенциалов — это термины, связанные с электрическим потенциалом, и оба измеряются в вольтах, но они имеют большие различия в том, что они собой представляют.


Напряжение включает:
Что такое напряжение Электрическое поле Делитель напряжения / потенциала Электродвижущая сила


Может возникнуть путаница между электродвижущей силой, ЭДС и напряжением или разностью потенциалов, PD, в какой-либо точке электрической или электронной схемы.

И ЭДС, и разность потенциалов измеряются в вольтах, но эти два параметра сильно отличаются друг от друга. Эти различия могут быть важны в некоторых аспектах проектирования электрических и электронных схем

.

Это помогает понять, что это такое, чтобы уменьшить путаницу и использовать правильные термины и терминологию там, где это необходимо.

Что такое электродвижущая сила, ЭДС

Это помогает определить, что такое электродвижущая сила, прежде чем смотреть дальше.

Определение электродвижущей силы:

Электродвижущая сила определяется как характеристика любого источника энергии, способного приводить в движение электрический заряд по цепи — это сила в источнике напряжения, которая управляет током по цепи. В международной метрической системе он обозначается аббревиатурой E, но также широко используется аббревиатура EMF.

Из этого видно, что ЭДС — это напряжение в источнике, которое обеспечивает движущую силу для проталкивания тока по цепи.Электродвижущая сила — это основная электрическая сила, которая фактически управляет током в цепи.

Что такое разность потенциалов

Разность потенциалов в любой точке электрической или электронной цепи — это напряжение в любой данной точке по отношению к другой точке в цепи.

Можно получить более строгое определение разности потенциалов, и хотя существует много определений разности потенциалов, приведенное ниже может дать хорошее представление.

Определение разницы потенциалов:

Разность потенциалов между двумя точками в электрической или электронной цепи представляет собой работу или энергию, высвобождаемую при передаче единичного количества электричества из одной точки в другую.

Фактически, разность потенциалов — это разность электрических потенциалов между двумя точками. Энергия высвобождается, когда заряд перемещается из точки с более высоким потенциалом в точку с более низким потенциалом.Часто это происходит в виде тепла. Возьмем, к примеру, ток, протекающий через резистор, при котором выделяется некоторое количество тепла, когда ток течет от точки с более высоким потенциалом к ​​точке с более низким потенциалом.

Это означает, что потенциал — это напряжение в данной точке цепи, а не источник силы, перемещающей его по цепи.

Ключевой момент, о котором следует помнить, заключается в том, что ЭДС является причиной, то есть движущей силой, тогда как разность потенциалов является результатом ЭДС.

Пример ЭДС и ПД

Чтобы объяснить разницу между ЭДС и ЧР, рассмотрим пример простой батареи, используемой для питания цепи. Обычно на внешней упаковке самой батареи указывается напряжение: часто 1,5 В для одноэлементных щелочных элементов и т.п. Однако обнаружено, что, когда батарея используется, ее напряжение будет падать, особенно когда применяются большие нагрузки, и когда она становится старше и использовалась. Даже если элемент или батарея новые, при подаче тока будет наблюдаться некоторое падение напряжения.Причина этого в том, что внутри клетки есть некоторое сопротивление.

Отсюда можно определить ЭДС как управляющий потенциал в любом электрическом или электронном источнике независимо от любого внутреннего сопротивления. Фактически это напряжение на выходе источника, то есть батареи и т. Д., Когда оно измеряется с очень высоким импедансом и без нагрузки. Это внутреннее напряжение ячейки.

Напряжение и электродвижущая сила, ЭДС

Разность потенциалов в любой точке — это фактический потенциал, видимый в любой данной точке цепи.Это не зависит от отсутствия нагрузки. Фактически, ЭДС или источник и разность потенциалов одинаковы, когда к источнику не приложена нагрузка. При приложении нагрузки разность потенциалов будет падать, но ЭДС останется прежней.

Краткое описание сходств и различий между EMF и PD

Стоит свести в таблицу основные различия между электродвижущей силой и разностью потенциалов, поскольку это подчеркивает сходства и различия.

Сходства и различия ЭДС и разницы потенциалов
Электродвижущая сила (ЭДС) Возможная разница (PD)
ЭДС — это движущая электрическая сила от элемента или генератора. Разница потенциалов возникает из-за прохождения тока через сопротивление в цепи.
Причина — ЭДС. Возможная разница — это эффект.
ЭДС присутствует даже тогда, когда через аккумулятор не проходит ток. Разность потенциалов на проводнике равна нулю при отсутствии тока.
Единицей измерения ЭДС является вольт. Единицей измерения разности потенциалов является вольт.
ЭДС остается постоянной. Разница потенциалов не остается постоянной — она ​​зависит от условий цепи.
Его символ — E. Его символ — V.
Не зависит от сопротивления цепи. Зависит от сопротивления между двумя точками измерения.

ЭДС и разность потенциалов имеют много общего, но они также имеют некоторые существенные различия.По сути, ЭДС является движущей силой в цепи, тогда как разность потенциалов является результатом ЭДС в цепи, к которой подключен источник.


Другие основные концепции электроники:
Напряжение Текущий Мощность Сопротивление Емкость Индуктивность Трансформеры Децибел, дБ Законы Кирхгофа Q, добротность Радиочастотный шум
Вернуться в меню «Основные понятия электроники».. .

Разница потенциалов и ЭДС | Электрические цепи

17.1 Разность потенциалов и ЭДС (ESAFA)

Когда цепь подключена и завершена, заряд может перемещаться по цепи. Заряд не двинется, если нет причины, силы, заставляющей его двигаться по цепи. Думайте об этом так, как будто заряд находится в состоянии покоя, и что-то должно его подталкивать. Это означает, что необходимо проделать работу, чтобы заряд переместился. Сила действует на заряды, выполняя работу, заставляя их двигаться.Сила обеспечивается батареей в цепи.

Батарея может приводить заряд в замкнутую цепь, у батареи есть потенциальная энергия, которая может быть преобразована в электрическую энергию, выполняя работу с зарядом в цепи, чтобы заставить его двигаться.

Разница потенциалов

Потенциальная разница — это работа, выполненная на единицу заряда, \ (\ frac {W} {q} \). Единицы измерения разности потенциалов — это вольт (В), который определяется как один джоуль на кулон.

Количество: Разность потенциалов (В) Наименование единицы: вольт Обозначение единицы: В

Вольтметр (ESAFB)

Вольтметр — это прибор для измерения разности потенциалов между двумя точками в электрической цепи.

Обозначение вольтметра:

Вольтметр

ЭДС (ESAFC)

Когда вы измеряете разность потенциалов на клеммах батареи (или между ними), которая находится под номером не в полной цепи , вы измеряете ЭДС батареи.Это максимальный объем работы на кулон заряда, который может выполнить аккумулятор для передачи заряда от одного вывода через цепь к другому выводу.

Вольт назван в честь итальянского физика Алессандро Вольта (1745–1827).

Разность электрических потенциалов также называется напряжением.

Когда вы измеряете разность потенциалов на клеммах батареи (или между ними), которая равна в полной цепи , вы измеряете разность потенциалов клемм батареи.Хотя это значение измеряется в вольтах, оно не идентично ЭДС. Разница будет заключаться в проделанной работе по прохождению заряда через аккумулятор.

Батареи

Фотография Scalespeeder на Flickr.com

Один вывод вольтметра подсоединяется к одному концу батареи, а другой вывод подсоединяется к противоположному концу. Вольтметр также можно использовать для измерения напряжения на резисторе или любом другом компоненте схемы, но он должен быть подключен параллельно.

Возможная разница и ЭДС: одинаковы ли они?

Разность потенциалов двух заряженных тел называется разностью потенциалов (PD) .

Рассмотрим два тела A и B с потенциалами +5 В и +3 В.

Каждый кулон заряда на теле A имеет энергию 5 Дж, а тело B имеет энергию 3 Дж. Очевидно, что тело A имеет более высокий потенциал, чем тело B.

Если два тела соединены посредством проводника [рисунок справа], то электроны будут течь от тела B к телу A (обычный электрический ток будет в противоположном направлении i. .е. От а до б).

Когда два тела достигают одинакового потенциала, ток прекращается.

Таким образом, мы приходим к очень важному выводу, что ток будет течь в цепи, если существует разность потенциалов. Нет разности потенциалов, нет тока.

Можно отметить, что разность потенциалов иногда называют напряжением .

Единица разности потенциалов

Поскольку единицей электрического потенциала является вольт , можно ожидать, что единицей разности потенциалов также будет вольт.

Он определяется как:

Разность потенциалов между двумя точками составляет 1 вольт, если один джоуль работы выполняется при передаче заряда 1C от точки с более низким потенциалом к ​​точке с более высоким потенциалом.

Рассмотрим точки A и B в электрической цепи, как показано на рисунке выше. Предположим, VA = VB = 1 Вольт. Это означает, что 1 Дж работы будет выполнено при передаче 1 Дж заряда из точки B в точку A.

В качестве альтернативы, 1 Дж работы (или энергии) будет выделено (в виде тепла), если 1 Дж заряда переместится из точки A в точку Б.

Обратите внимание, что вольт — это единица измерения энергии.

ЭДС и разность потенциалов

Между ЭДС и разностью потенциалов существует явная разница.

ЭДС устройства, например батареи, является мерой энергии, которую батарея отдает каждому кулону заряда.

Таким образом, если батарея выдает 4 джоуля энергии на кулон, мы говорим, что у нее есть ЭДС. от 4 вольт. Энергия, отдаваемая каждому кулону в батарее, обусловлена ​​химическим действием.

Разность потенциалов между двумя точками говорит A и B, это мера энергии, используемой одним кулоном при перемещении от A к B.

Таким образом, если разность потенциалов между точками A и B составляет 2 вольта, это означает что каждый кулон будет отдавать энергию в 2 джоуля при перемещении от A к B.

Ниже приведены различия между ЭДС и разностью потенциалов:

Название EMF , на первый взгляд, подразумевает, что это сила, которая вызывает протекание тока.Но это неверно, потому что это не сила, а энергия, поставляемая для зарядки некоторым активным устройством, например, аккумулятором.

EMF поддерживает разность потенциалов, в то время как разность потенциалов вызывает протекание тока.

Когда мы говорим, что ЭДС устройства (например, ячейки) составляет 2 В, это означает, что устройство передает энергию в 2 джоуля на каждый кулон заряда. Когда мы говорим, что разность потенциалов между точками A и B цепи (предположим, что точка A имеет более высокий потенциал) составляет 2 В, это означает, что каждый кулон заряда будет отдавать энергию в 2 джоуля при перемещении от A к B. .

ЭДС Разница потенциалов
ЭДС поддерживает разность потенциалов Разность потенциалов вызывает протекание тока
ЭДС устройства составляет 2 В, что означает, что устройство выдает энергию 2 джоуля на каждый кулон заряда. Разность потенциалов составляет 2 В, что означает, что каждый кулон заряда будет отдавать энергию в 2 джоуля при перемещении из точки A в точку B.

Разность потенциалов и ЭДС | IOPSpark

Электродвижущая сила

Электричество и магнетизм

Разница потенциалов и ЭДС

Практическая деятельность для 14-16

Демонстрация

Начало обсуждения разницы между разностью потенциалов (стр.г.) ​​и электродвижущей силы (ЭДС).

Аппаратура и материалы

  • Аккумулятор 12 В или блок питания
  • Лампы (12 В 6 Вт) в держателях, 2
  • Амперметр, 0-1 А
  • Вольтметр, 0–15 В
  • Демонстрационные счетчики ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Примечания по охране труда и технике безопасности

Прочтите наше стандартное руководство по охране труда

Процедура

  1. Подключите последовательно батарею, амперметр и лампы, как показано.Расположите их в положениях, соответствующих схеме.
  2. Поддержите вольтметр под батареей и подключите его сначала к лампе 1, затем к амперметру, затем к лампе 2, а затем к трем клеммам (между P и Q). Обратите внимание на разность потенциалов в каждом случае.
  3. Держите вольтметр над батареей — чисто дидактический прием — и подключите его к батарее. Попросите новую интерпретацию (EMF).
  4. С очень быстрой группой, возможно, стоит повторить эту демонстрацию с источником, обладающим внутренним сопротивлением — e.г. низковольтный постоянный ток питание с сопротивлением 100 Ом. резистор последовательно спрятан в коробке.
  5. Вольтметр подключается к клеммам на внешней стороне коробки. Дополнительные лампы можно добавить параллельно, чтобы увеличить ток и, таким образом, уменьшить разность потенциалов на клеммах.

Учебные заметки

  • Побуждайте студентов думать следующим образом:
  • «Разница потенциалов — это разница электрического давления между концами какой-либо части цепи, в которой энергия передается лампе или другому компоненту.Вольтметры — это устройства для измерения передачи энергии за каждый кулон, проходящий через эту часть цепи ».
  • Когда вы подключаете вольтметр к батарее, это фактически то же самое, что применять вольтметр к остальной части внешней цепи. Что произойдет, если есть только батарея и нет внешней цепи? Вольтметр дает показания, и, если вольтметр хороший (очень высокое сопротивление), он может показывать немного выше, чем при подключении батареи к цепи.Когда аккумулятор отключен от цепи, вольтметр считывает разность электрических потенциалов между концами аккумулятора. Мы называем это ЭДС батареи. Это «толчок в гору» …
  • толчок в гору

    … который аккумулятор может отдать кулону, прежде чем он сползет вниз по остальной части трассы.
  • Некоторое количество энергии необходимо для передачи кулона через аккумулятор. Это измеряется как разница между ЭДС батареи при отсутствии тока и разностью потенциалов между выводами батареи, когда она подключена к цепи и идет заряд.Чем больше внутреннее сопротивление, тем больше энергия , теряется или рассеивается в батарее.
  • Часть 4 является продолжением эксперимента. Используйте скрытую в коробке батарею с искусственно увеличенным внутренним сопротивлением. Добавляйте все больше и больше ламп параллельно и обратите внимание на разность потенциалов между клеммами. По мере увеличения тока через ячейку конечная разность потенциалов (PD) падает.
  • Автомобильные аккумуляторы имеют очень низкое внутреннее сопротивление, поэтому от них могут сниматься большие токи.Однако, когда вы заводите машину с включенным светом, свет становится тусклым. Это связано с тем, что стартер принимает ток более 100 ампер, и поэтому величина разности потенциалов, необходимая для выработки этого тока через батарею, высока. Разность потенциалов между клеммами 12-вольтовой батареи падает до 4 В, поэтому свет тусклый. Источники питания, особенно школьные, имеют высокое внутреннее сопротивление, и по мере того, как от источника питания снимается все больше и больше тока, разность потенциалов на выводах падает.Вот почему разумно контролировать разность потенциалов (PD) клемм с помощью вольтметра, даже если на блоке питания есть шкала.
  • В обсуждении энергии в электричестве используется множество терминов, и все они имеют исторические корни.
    • Кавендиш, Ватсон : идея электрического давления
    • Volta : электрическое напряжение и электродвижущая сила (ЭДС), используемые в настоящее время в источниках питания LT, HT и EHT
    • Пуассон, Зеленый : электрический потенциал
    • Лагранж, Гаусс : потенциальная энергия
  • Вольт теперь определяется переходом Джозефсона.Когда есть устойчивый постоянный ток и синусоидальный переменный ток с частотой f, тогда средняя разность потенциалов = nhf / 2e на переходе.

Этот эксперимент был проверен на безопасность в январе 2007 г.

Разница между электродвижущей силой и разностью потенциалов

Привет, друзья, надеюсь, у вас все отлично.В сегодняшнем руководстве мы обсудим разницу между электродвижущей силой и разницей потенциалов для . Разность потенциалов и ЭДС — это типы энергии. Основное различие между ЭДС и разностью потенциалов состоит в том, что ЭДС генерируется, когда любая другая форма энергии преобразуется в электрическую энергию, в то время как в разности потенциалов электрическая энергия преобразуется в другой тип энергии.

В сегодняшнем посте мы подробно рассмотрим как ЭДС, так и разность потенциалов, сравним их, чтобы найти их различия.Итак, давайте начнем с разницы между электродвижущей силой и разницей потенциалов.

Разница между электродвижущей силой и разностью потенциалов

ЭДС

  • Энергия, передаваемая одному кулону заряда, называется ЭДС.
  • его единицы измерения — вольты.
  • Прибор, генерирующий ЭДС, называется преобразователем. это такое устройство, которое преобразует любой вид энергии в электрическую.
  • В случае наличия близкого пути, созданного через проводящий материал, сила, прикладываемая к зарядам на пути, перемещается по созданной ЭДС.
  • Из этих точек могут быть получены 2-х клеммные значения ЭДС
  • Примерами электродвижущих генераторов являются элементы, солнечные батареи, фотодиоды.
  • Magntic fielld также генерирует ЭДС.
  • Его формула: ε = w / q

Разница потенциалов

  • Разность потенциалов — это энергия, используемая одним кулоном заряда для перемещения из одной точки в другую.
  • Его формула P.D = работа / заряд
  • Единица измерения — вольт.
  • Он знал, как электрическое напряжение, работу, необходимую для перемещения зарядов между двумя точками, называемую разностью потенциалов.
  • Работа, выполняемая на единицу заряда, в этом уравнении называется Дж / Кл, вольт — это работа в один джуль, выполненная за один заряд колонки.
  • разность потенциалов между различными клеммами может быть создана за счет создания зарядов и магнитного поля, которое возникает из-за движения заряда
  • Вольтметр можно использовать для определения разности потенциалов.

Итак, друзья, это подробный пост о разнице между ЭДС и разностью потенциалов. Если у вас есть дополнительные вопросы, задавайте их в комментариях. Увидимся в следующем посте, хорошего дня.

Автор: Генри
http://www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях. Я также пишу технический контент, мое хобби — изучать новые вещи и делиться ими с миром.Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Сообщение навигации

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.