Вход
Быстрая регистрация
Если вы у нас впервые: О проекте FAQ
0

Электрический потенциал, Что такое?

Александр7918 [3.1K] 2 месяца назад
тэги: физика
категория: наука и техника
1

По определению, за электрический потенциал поля (не тела!) принимается работа, которую нужно совершить, чтоб заряд, равный 1 (одному зарядовому попугаю), доставить из бесконечности в данную точку поля.

Для тела понятие "потенциал" имеет смысл только тогда, когда договоримся, к какой точке тела его относить, или же тогда, когда потенциал всех точек тела один и тот же. Именно этот случай имеет место для проводников. Поверхность проводника (и всё, что под ней) имеет один и тот же потенциал, поэтому для проводников можно говорить и о потенциале тела. Смысл его тот же - он численно равен работе по перемещению 1 единицы заряда из бесконечности на поверхность тела.

Почему для проводников такая поблажка: потому что они проводники. Разность потенциалов означает разность потенциальной энергии носителей заряда (потенциальная энергия всегда измеряется относительно какого-то уровня, выбранного за начало отсчёта), а любые свободные объекты - носители заряда в электрическом поле или камни в гравитационном поле - норовят занять положение с минимумом потенциальной энергии. Поэтому ровно так же, любой камень скатывается с горы вниз, а не вверх, ровно так же, как поверхность воды в открытом сосуде становится горизонтальной (равенство потенциальной энергии подвижных носителей массы - молекул воды - на её поверхности), так же и свободные носители заряда выравнивают потенциал поверхности заряженного тела. Ибо всякий избыток оных означает, что их потенциальная энергия отличается от равновесной, что автоматом приводит к перераспределению, компенсирующему такой избыток. Это напрямую связано с одним из уравнений Максвелла: нескомпенсированные заряды создают электрическое поле, а электрическое поле равно градиенту (производной) потенциала. Поэтому только если свободные заряды в каждой точке данного объёма скомпенсированы фиксированными зарядами атомов кристаллической решётки, электрическое поле отсутствует, а значит - производная равна 0, а значит - потенциал равен константе.

Ещё одна особенность потенциала электрического поля, точнее, самого электростатического поля как вида материи: оно потенциальное. Это не тавтология, просто некоторое свойство поля, весьма важное к тому же, вот так называется. В потенциальном поле работа по перемещению заряда из одной точки в другую не зависит от траектории, по которой это перемещение происходит. А поскольку в реальных системах мы никогда не имеем дела с бесконечно удалёнными объектами, то нам становится абсолютно фиолетово, какой абсолютный потенциал данной точки поля. Важна лишь разность потенциалов между двумя точками, потому что именно от одной точки до другой нам и надо перетащить заряд. Например, от плюса к минусу (от одного вывода источника до другого). Стало быть, раз поле потенциальное (= раз работа по перемещению что напрямую, что через бесконечно удалённую точку как промежуточный пункт одна и та же), то хрена ли нам эта бесконечность... Вот есть какая-то разность потенциалов - и только это нам и надо знать.

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
1

Электрический потенциал - это отношение потенциальной энергии заряженного тела в электрическом поле к электрическому заряду этого тела, измеряется в вольтах, обозначается греческой буквой "фи". Из этого определения понятно, что электрический потенциал, во-первых относится к электрическому полю, во-вторых она имеет смысл энергии единичного заряда. То есть в каждой точке электрического поля имеется какой-то потенциал, он может меняться или не меняться от точки к точке.

Вообще значение этой величины зависит от выбора системы отсчета и может принимать любое значение, поэтому в физике и технике используют другое понятие - разность потенциалов (разность значений эл.потенциала между двумя точками в пространстве) или напряжение. Оно уже имеет реальный смысл работы эл.поля.

Аналогом потенциала можно назвать высоту (например, высота гор).

Знаете ответ?
Есть интересный вопрос? Задайте его нашему сообществу, у нас наверняка найдется ответ!
Делитесь опытом и знаниями, зарабатывайте награды и репутацию, заводите новых интересных друзей!
Задавайте интересные вопросы, давайте качественные ответы и зарабатывайте деньги. Подробнее..
регистрация
OpenID