Если требуется измерить потенциал одного тела относительно другого, пользуются понятием разности потенциалов, или напряжения.
Рис. 3. Разность потенциалов заряженных тел.
Разность потенциалов, или напряжение, между двумя телами (или точками электрической цепи) определяется величиной работы по перемещению единицы положительного заряда с одного тела на другое (или из одной точки цепи в другую).
Напряжение, как и потенциал, измеряется в вольтах.
Например, тело А (Рис. 3) имеет потенциал относительно земли +5В, тело Б -5В. Это значит, что для переноса 1к на тело А нужно затратить 5Дж, а при переносе такого же заряда на тело Б энергию затрачивать не нужно, так как положительные заряды с земли будут на него притягиваться и сами совершат работу в 5Дж на 1К.
Для переноса 1К с тела Б на тело А нужно затратить 10Дж (5Дж для переноса с тела Б на землю и 5Дж для переноса с земли на тело А). Поэтому напряжение (или разность потенциалов) между телами А и Б равно 10В. Потенциал тела А положителен по отношению к потенциалу тела Б, так как для перемещения положительного заряда с тела Б на тело А нужно затратить энергию. Потенциал тела Б по отношению к телу А отрицателен, так как положительный заряд, переходя под действием сил притяжения к телу Б, сам будет совершать работу. Поэтому говорят, что тело А имеет напряжение +10В относительно тела Б или тело Б имеет напряжение -10В относительно тела А.
Примерные контрольные вопросы
1. Когда пользуются понятием разности потенциала?
2. Чем определяется разность потенциалов или напряжение между двумя телами или точками электрической цепи?
3. В каких единицах измеряется напряжение?
4. Физическая сущность того, что тело А имеет потенциал относительно земли +5В, а тело Б –5В.
5. Почему напряжение между телами А и Б равно 10В?
6. Почему потенциал тела А положителен по отношению к потенциалу тела Б, а потенциал тела Б отрицателен по отношению к телу А?
7. Электрическая ёмкость
Конденсаторы
Для заряда различных тел до одинакового потенциала требуется разное количество электричества. Чтобы сравнить и измерить способность тел накапливать заряды, введено понятие электрической ёмкости. Электрическая ёмкость С тела определяется количеством электричества (т. е. зарядом), необходимым для повышения его потенциала на 1В. Если заряд q, переданный телу, повышает его потенциал на U (В), то ёмкость тела определится по формуле
C = q / U.
За единицу электрической ёмкости – фараду (Ф) принимается ёмкость проводника, изменяющего свой потенциал на 1В при сообщении ему заряда в 1К. Так как фарада очень крупная единица, обычно при расчётах пользуются единицей, в миллион раз меньшей, чем фарада, - микрофарадой (мкФ) или одной миллионной частью микрофарады – пикофарадой (пФ).
Электрическая ёмкость проводника зависит от его формы и размеров и не зависит от материала.
Кроме понятия электрической ёмкости отдельного проводника, существует аналогичное понятие взаимной ёмкости двух проводников.
Взаимная электрическая ёмкость двух тел определяется количеством электричества, которое нужно перенести с одного тела на другое для создания между ними разности потенциалов в 1В.
Наличие электрической ёмкости между проводниками позволяет накапливать электрические заряды в устройствах, называемых конденсаторами.
Простейший конденсатор состоит из двух металлических изолированных пластин (обкладок), разделённых изолятором (диэлектриком). Ёмкость конденсатора прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Увеличение ёмкости с уменьшением расстояния между обкладками объясняется тем, что при сближении обкладок сила притяжения между разноимёнными зарядами обкладок увеличивается и при одном и том же напряжении между обкладками на их внутренних поверхностях скапливается большее число зарядов, т. е. ёмкость возрастает.
Ёмкость конденсатора увеличивается в ε раз (ε – диэлектрическая постоянная), если между его обкладками находится не воздух, а другие изолирующие вещества.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.