Який фізичний зміст електричного потенціалу, різниці потенціалів та напруги?

jimyy 10/16/2014. 4 answers, 4.670 views
potential definition voltage

Коли нагадує потік електричного струму через дріт до людей, що йдуть по вулиці: electrons - люди, current - це кількість людей, resistance - це перешкоди на шляху.

Але який електричний потенціал у цьому прикладі?

Який фізичний зміст різниці потенціалів 2 В? А що змінюється в потоці електронів, коли потенціал 1 або 2 В?

4 Answers


Alfred Centauri 10/16/2014.

Я дам цей постріл, хоча я не знаю, чи буде це прояснити чи обминути проблему.

electrons are people,

добре

current is the number of people,

Ні, це не правильна аналогія. Ток - це flow а flow народу (електрон) - це потік людей (електронів), а amount струму - це number (Кулони) людей (електронів), що проходять фіксовану точку на вулиці (провіднику) за секунду.

resistance is the barriers on the way.

добре

При цьому варто пам'ятати, що electrons repel each other . Отже, щоб поліпшити цю аналогію, нам потрібно, щоб люди відштовхували один одного.

Щоб зберегти це просте, давайте, щоб люди ходили по одному файлу, і припустимо, що людина прикріплена до джерела, прикріпленого до людини передньою, а також прикріплено до джерела, прикріпленого до людини в спині.

Отже, якщо кожен розміщений однаково один від одного і рівномірно рухається, то немає жодної сили для однієї людини.

However , якщо є стійкість (бар'єри, тертя і т. Д.), Людина може сповільнюватися через вплив з бар'єром, а потім відчуває силу від джерела, яка стискається людиною, що знаходиться позаду і навесні, яка поширюється людиною в фронт

Це важко зрозуміти, екстраполюючи з цього, що, коли лінія людей рухається по вулиці, джерела стискаються more між людьми на початку вулиці, ніж у кінці вулиці.

Це означає, що density людей там більше; люди на початку наближаються до кінця.

Таким чином, потенційна energy зберігається в джерелах, більша в кінці, де люди enter ніж наприкінці, де люди exit . Це має бути так, оскільки енергія втрачається до бар'єрів та тертя, коли люди рухаються по вулиці.

Пам'ятайте, що flow людей steady навіть якщо щільність людей коливається від більшого на початку до меншого в кінці вулиці.

Аналогічно, коли постійний струм через резистор, щільність charge більше на одному кінці, що на іншому, хоча flow заряду через резистор постійний.

Ця різниця щільності заряду спричиняє напругу (різницю потенціалу) через резистор.


Steeven 10/16/2014.

But what is potential in this example?

У вашій аналогічній ситуації у вулиці, electric potential буде магазином з продажем в одному кінці вулиці або, можливо, випадково або щось інше цікаве. Люди, як правило, рухаються до цікавого кінця (менший потенціал) і віддаляються від іншого і менш цікавого кінця (більш високий потенціал). Так само, як камінь хоче впасти, а не вгору, тому що точки up і down мають різний potential .

Який фізичний зміст різниці потенціалів 2 В?

Одиниця Volts - Joules/Coulomb , $ [\ mathrm (V)] = [\ frac (\ mathrm (J)) (\ mathrm {C}}] $. Пам'ятайте, що $ \ mathrm (C) $ - це charge . Отже, мова йде про енергію на заряд. І більш високий потенціал має більше енергії на заряд.

Тепер повернімося до аналогії людей на вулиці. Якщо раптом трапляється нещасний випадок, то люди раптом починають рух до нього, тому що це дуже цікаво (менш потенційно). Може бути, вони зможуть швидко потрапити туди. Чим ближче вони отримують, тим повільніше вони рухаються, оскільки вони скоро з'являться, і вони вже можуть бачити все більше і більше.

Якщо ви поліцейський чи магазин охоронця або хтось, хто ще зберігає людей назад, то далі вони знаходяться з цікавого місця, тим більше вони хочуть рухатися - чим більше вони натискають, тим більше вони біжать. І тут дуже важко тримати їх назад.

Якщо ви набагато ближче до цікавого місця на вулиці, то люди вже можуть побачити, що відбувається, і вони менш штовхають.

Як на рок-концерті, якщо динаміки погані, то люди, які віддаляються, будуть натискати на натовп ближче. Коли вони наближаються, вони можуть почути музику краще і краще, і вони поступово перестають штовхати.

Це як їхня енергія, з якою вони намагаються рухатися, стає нижчою і нижчою, коли вони наближаються. Енергія на людину (тобто energy per charge ) зменшується, коли вони досягають нижчого потенціалу.

Чи означає це?

А що змінюється в потоці електронів, коли потенціал 1 або 2 В?

$ 1 $ або $ 2 \ mathrm (V) $ - це лише міра того, наскільки потенціал знаходиться в певній точці на вулиці. Якщо звичайна ситуація (вулиця в усіх точках до аварії трапляється) становить $ 0 \ mathrm (V) $, то, коли аварія стає несподівано, у вас може бути різниця, яка почне dragging людей у ​​цьому напрямку.

Якщо два вулиці трапляються одночасно в різних місцях на вулиці, то, можливо, один з них пов'язаний з падінням байкера ($ 1 \ mathrm {V} $), а інший - великою вантажівкою з танком розриву рідкого азоту, тоді як машина ловить вогонь і люди кричать ($ 2 \ mathrm (V) $, справа в тому, що це цікавіше).

Вони not є однаково цікавими, тому різниця в потенціалі $ 2 \ mathrm (V) -1 \ mathrm (V) = 1 \ mathrm (V) $ в бік більш цікавого випадку. Якщо меншої потенційної аварії не сталося, тоді потік людей був би більш інтенсивним і швидшим, але оскільки відбулися дві події, люди не знають, куди вони хочуть піти. Вони, хоча бачать, що більша аварія є більш цікавою.

Якщо two резервуари рідкого азоту виділяються одночасно в різних місцях (тобто двома точками з тим самим потенціалом), то якийсь бідний хлопець, який буває прямо посередині, він так заплутався, що не знає, де іди! Тож він просто стоїть там і змінює свій розум знову і знову, і ніколи не рухається ніде!

Ця аналогія, здається, є суспільством нерішучих людей ...


solid 10/16/2014.

Оскільки ваше запитання є різновидом живописного, я намагатимусь дотримуватися цього і уникати глибоких математичних / фізичних пояснень.

electrons are people

добре з цим

current is the number of people

ні, це помилка. Фактично, зараз це - кількість людей, що перетинають лінію на вулиці за час. Як і Steeven, про який вже згадувалося в коментарі 2 Ampere (давайте припустимо, 1 A є 1, щоб тримати його простим) означає, що 2 хлопці перетинають лінію зліва направо, ніж перехід. Скільки людей перетинає лінію на вулиці в напрямку не представлено 2 Ампер.

resistance is the barriers on the way.

Я в порядку з цим.

But what is potential in this example?

Я б вважав за краще порівняти це з яскравішим потенціалом: горбиста область. Електричний потенціал схожий на потенціал у силі тяжкості. Тож у таких людей, наприклад, електричний потенціал - це шлях, що йде вниз. Для людей (електронів), що йдуть униз, ніякої енергії не потрібно, вони навіть втрачають потенційну енергію. Люди, що перебувають на одному рівні на вулиці, набирають чим не втрачають. Людям, що йдуть в гору, потрібна енергія для отримання потенційної енергії (для електронів це може бути магнітне поле, що прискорює електрони). Приймаючи це пояснення до електричного потенціалу, наступне питання легко відповісти.

Який фізичний зміст різниці потенціалів 2 В?

Це лише градієнт горбистої дороги. Якщо на його смак ти маєш високе напруження, і якщо він плоский, у вас просто невелика напруга.

А що змінюється в потоці електронів, коли потенціал 1 або 2 В?

Запам'ятайте моє пояснення поточного? Підвищення напруги від 1 В до 2 В (робить дорогу круто) впливає на електрони, що більше електронів за час перетинають лінію зліва направо, ніж раніше. Ви можете уявити собі такий ефект, як дорога стає настільки круто, що люди починають рухатись (не всі, але все більше і більше), якщо вони хочуть чи ні.

Я сподіваюся, що це рівняння менш пояснення відповідає вашим потребам.

Редагувати: щоб Роб Джеффріс, я не можу писати коментар, тому що у мене немає 50 репутації, тому я змушений відповісти так. Я не згоден з тобою, що аналогія падає через плоску вулицю.

Електрони в провіднику можуть рухатися також без застосування будь-якого електричного поля. Поки немає бажаної орієнтації (і люди у світі з простою плоскою дорогою не мають бажаної орієнтації) немає струму, принаймні немає глобального потоку. Це не тільки не розвалиться, він навіть ідеально вписується в аналогію. Уявіть собі, що дорога спочатку йде вниз, ніж ідеальна плоска, а потім знову спускається. Люди отримують швидкість першого бітного спуску і в ідеальному світі з однією дорогою, де немає втрат (тертя або що-небудь колись) вони зберігають імпульс і швидкість у площині кусачки. Вони продовжують ходити і ходити швидше, коли вони досягають частині спуску знову. І ось ви маєте пояснення народу-електрона електронного дрейфу в напівпровідникових структурах.


Prasanna Chaturvedi 07/03/2017.

На мій погляд електростатичний потенціал у будь-якій точці електричного поля можна розглядати як

Припустимо, що позитивний заряд створює електричне поле

У цьому полі, якщо присутній будь-який позитивний або негативний тестовий заряд

Припустимо, позитивний тестовий заряд

Тоді цей позитивний тестовий заряд, як правило, відходить від джерела заряду через силу відштовхування

І якщо він не рухається. Безумовно, вона повинна мати достатню кількість енергії, доступну їй, щоб протистояти цій силі відштовхування, інакше це б відійшло.

Таким чином, електричний потенціал у будь-якій точці електричного поля може бути визначений як енергія, необхідна для одержання одиничного заряду, щоб утримувати його положення проти сил, зумовлених E на ньому.

Related questions

Hot questions

Language

Popular Tags