Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Електрична напруга. Потенціал, різниця потенціалів. Електрорушійна сила






    Напруга (u, U). Нехай з точки а в точку b по шляху l в електричному полі (рис. 1.1) переміщується частинка, що має заряд q. При цьому виконується робота і, враховуючи (1.1), одержимо:

    (1.8)

    Ця робота може бути виконана силами поля – коли додатний заряд пере­міщується за напрямом силових ліній (з точки а в точку b), або зовнішніми силами – коли додатний заряд рухається проти напряму силових ліній (з точки b в точку а). Робота А пропорційна лінійному інтегралу напруженості електричного поля вздовж заданого шляху lab. Цей інтеграл за визначенням до­рівнює електричній напрузі Uab вздовж заданого шляху від точки а до точки b:

    (1.9)

    Отже, вираз роботи сил електричного поля (1.8) можна записати ще так:

    (1.10)

    Якщо q = 1, тоді , а це означає, що напруга – це робота, вико­нана силами поля при переміщенні одиничного додатного заряду з точки а в точку b по шляху l.

    Отже, електрична напруга є фізичною величиною, що характеризує електричне поле вздовж заданого шляху й дорівнює лінійному інтегралові на­пруженості електричного поля вздовж цього шляху.

    Припустимо, що в електричному полі статичних зарядів (електростатичне поле) точ­кове тіло, яке має заряд q, переміщається по замкненому шляху amвna (рис. 1.5). На одних ділянках шляху переміщення тіла відбувається в напрямі сил поля (робота додатна), на інших ­­­– проти сил поля (робота від'ємна). Оскільки після обходу по замкненому контуру система повертається в початкове положення, то вико­нана полем робота

    тобто

    (1.11)

    Звідси випливає незалежність лінійного інтеграла напруженості електро­статичного поля від вибору шляху інтегрування, якщо задані початкова і кінцева точка а та b шляху переміщення тіла. Справді, .

    Звідси

    .

    Для однозначності необхідно певним способом зазначити напрям шляху визначення електричної напруги. В американсь­кій електротехнічній літературі найчастіше початкова точка a позначається знаком " +", кінцева b – знаком " –" з двобічно спрямованою стрілкою (рис. 1.6, а). У вітчизняній літературі на­прям визначення напруги вказується однобічно спрямованою стрілкою. Одні приймають, що стрілка вказує на кінцеву точку й спрямована до точки з нижчим потенціалом (рис. 1.6, б), інші приймають, що стрілка вказує на початкову точку й спрямова­на до точки з вищим потенціалом (рис. 1.6, в). Оскільки напруга є скалярною величиною, обидва способи прийнятні.

    Ми позначатимемо напругу стрілкою, яка показує початковий шлях її визначення (рис.1.6, в). Такий спосіб позначення впроваджений в ужиток фундатором електротехнічної школи проф. С. Фризе в 1923 р.

    У загальному випадку умовно-додатний напрям напруги вибирається довільно, але в окремих випадках, зокрема при позначенні напруги на опорі, він встановлюється так: якщо додатний напрям струму в опорі r буде скерований від точки а до точки b, то відповідно до цього додат­ний напрям напруги треба вибирати від точки b до точки a. Стрілка позначеної напруги завжди буде вказувати точку вищого потенціалу. Тоді згідно із законом Ома (рис. 1.7).

    Часто замість терміна " напруга вздовж дея­кої ділянки шляху" вживають термін " спад напруги вздовж цієї ділянки". Можна сказати, що значення напруженості електричного поля дорівнює спадові напруги, віднесеному до одиниці довжини лінії напруженості електричного поля. Справді, на шляху , якщо вектор збігається з напрямом , то згідно з (1.9) , а значить, . Для однорідного провідника з незмінним поперечним перерізом по всій довжині l маємо:

    чи . (1.12)

    Потенціал (φ). Розглянемо на рис. 1.1 точку р, значно віддалену від за­ряджених тіл, тоді величини і в точці р будуть достатньо малими й ни­ми можна знехтувати. Внаслідок цього в потенціальному полі лінійний інтеграл буде функцією тільки координат точки а: ха, yа, zа. Цей інтеграл називають потенціалом точки а:

    (1.13)

    Отже, електричний потенціал точки а поля дорівнює роботі сил елек­тричного поля при перенесенні одиничного додатного заряду з цієї точки до деякої вибраної точки р. Електричний потенціал визначається з точністю до деякої сталої, яка залежить від вибору точки р, в якій потенціал прийнято ну­льовим. Найчастіше за нульовий потенціал приймають потенціал на поверхні землі або теоретично в нескінченності. Тоді потенціал точки а запишеться так:

    (1.14)

    Для потенціальних електричних полів різниця потенціалів між двома точками дорівнює напрузі між цими точками

    (1.15)

    В електричній схемі будь-яку, але тільки одну точку можна з'єднати із землею, тобто прирівняти потенціал цієї точки до нуля, і розподіл струмів у її вітках від цього не зміниться.

    Електричне поле, яке може бути охарактеризоване електричним потен­ціалом, називається потенціальним. Таким є, як це показано, електростатичне поле. Сюди належить також електричне поле постійних струмів, які протікають у провідниках, але за умови, що поле розглядається поза простором дії джерел електрорушійних сил (ЕРС). Розподіл зарядів на провідниках є незмінним в часі, як в електростатичному полі. На відміну від потенціального поле постій­них струмів називають стаціонарним.

    Електрорушійна сила (e, Е). Наявність електрорушійної сили (ЕРС) по­в'язана з наявністю непотенціальних електричних полів. Завжди, коли лінійний інтеграл напруженості електричного поля вздовж замкненого контуру не дорів­нює нулеві, в контурі діє (діють) ЕРС. Отже, умовою наявності ЕРС у контурі є , а сам інтеграл завжди дорівнює сумарній ЕРС у замкненому контурі l:

    (1.16)

    Джерелами ЕРС є електричні генератори, гальванічні елементи, акумулятори, термоелемен­ти, магнетогідродинамічні генератори (МГД-генератори) та інші.

    Для прикладу розглянемо гальванічний еле­мент (рис. 1.8), в якому інтеграл вектора по до­вільному шляху amb в діелектрику між елек­тродами дорівнює різниці потенціалів електродів:

    де – вектор напруженості електростатично­го поля.

    Інтеграл вектора напруженості електростатичного поля вздовж шляху anb – по електроліту (коло незамкнене, струм відсутній), звідси випливає, що Е = 0.

    Відсутність у тонких шарах поверхонь електродів електричного поля є наслідком накладання усередині цих шарів на електричне поле з вектором на­пруженості , утвореного зарядами електродів і електроліту, однакового протилежного вектора напруженості стороннього електричного поля , що має неелектростатичне, а електрохімічне походження.

    Отже, чи .

    Тоді .

    Внаслідок чого,

    (1.17)

    і є ЕРС гальванічного елемента, яка намагається привести в рух усередині елемента заряджені частинки проти сил електростатичного поля .

    У загальному випадку в замкнутому контурі, крім гальванічних елемен­тів з можуть бути увімкнені генератори електричної енергії з індукова­ною напруженістю електричного поля , та заряджені конденсатори з напру­женістю електричного поля зміщення . В цьому випадку ЕРС в замкнутому контурі буде:

    (1.18)

    Згідно з викладеним електрорушійною силою називають фізичну вели­чину, яка викликає електричний струм у провідному контурі та дорівнює лінійному інтегралу вектора напруженості електричного поля вздовж цього контуру.

    На електричних схемах ЕРС позначають, як по­казано на рис. 1.9. Звернемо увагу на те, що ЕРС на­прямлена всередині джерела енергії від від'ємної клеми до додатної (згідно з напрямом ).

    Основною одиницею вимірювання ЕРС, напруги й потенціалу в системі СІ є 1 вольт (1 В):

    Крім одиниці 1 В, використовують і похідні одиниці: 1 кіловольт (1 кВ = 103В) та 1 мілівольт (1 мВ = 10-3В).






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.