Что понимают под электрическим потенциалом кратко
Обновлено: 02.07.2024
Рассмотрим ситуацию: заряд q0 попадает в электростатическое поле. Это электростатическое поле тоже создается каким-то заряженным телом или системой тел, но нас это не интересует. На заряд q0 со стороны поля действует сила, которая может совершать работу и перемещать этот заряд в поле.
Работа электростатического поля не зависит от траектории. Работа поля при перемещении заряда по замкнутой траектории равна нулю. По этой причине силы электростатического поля называются консервативными
, а само поле называется
потенциальным
.
Характеристики электрического поля
Человек быстро понял, что электрическое поле есть, уже в XVIII веке – либо раньше – нарисована опилками его картина. Люди увидели линии, выходившие из полюсов. По аналогии стали пытаться изобразить электрическое поле. К примеру, Шарль Кулон на исходе восемнадцатого столетия открыл закон притяжения и отталкивания зарядов. Записав формулу, понял, что эквипотенциальные линии силы взаимодействия концентрически расходятся вокруг точечного скопления электричества, а траектории движения – прямолинейны.
Так оказалась изображена первая картина электрического поля. Напоминает картину, как исследователи представляли магнитное, но с гигантской разницей: в природе нашлись заряды обоих знаков. Линии напряжённости уходят в бесконечность (в теории, безусловно, закончатся). А магнитные заряды поодиночке не найдены, линии их всегда замыкаются в видимой области пространства.
Первая картина электрического поля
В остальном нашлось много общего, к примеру, заряды одинакового знака отталкиваются, а разных – притягиваются. Это справедливо для магнитов и электричества. Гильберт заметил, что магнетизм – сильная субстанция, которую сложно экранировать или уничтожить, а электричество легко разрушается влагой и прочими веществами. Дёгтя в бочку добавил Кулон, который, следуя Бенджамину Франклину, присвоил электронам отрицательный заряд. Хотя речь шла о количестве флюида. И избыток электронов следовало назвать положительным.
Как результат, линии напряжённости поля располагаются в направлении обратном правильному. Потенциал растёт не туда… Главными характеристиками электрического поля считаются:
- Напряжённость – показывает, какая сила действует на положительный единичный заряд в данной точке со стороны поля.
- Потенциал – показывает, какую работу способно затратить поле, чтобы переместить единичный пробный положительный заряд в бесконечно удалённую точку.
- Напряжение – разность потенциалов между двумя точками. Напряжение определяется исключительно относительно некоторого уровня.
Наиболее вероятно происхождение терминов из латинского языка. Напряжённость ввёл в обиход, предположительно, Алессандро Вольта, а потенциал называется по наименованию типа поля, которое указанной величиной характеризуется: работа по перемещению заряда не зависит от траектории, равна разнице потенциалов начальной и конечной точки. Следовательно, на замкнутой траектории равна нулю.
Потенциал
Физическая скалярная величина, характеризующая энергетическое состояние поля называется потенциалом
данной точки поля. В поле помещается заряд q, он обладает потенциальной энергией W. Потенциал — это характеристика электростатического поля.
Вспомним потенциальную энергию в механике. Потенциальная энергия равна нулю, когда тело находится на земле. А когда тело поднимают на некоторую высоту, то говорят, что тело обладает потенциальной энергией.
Касательно потенциальной энергии в электричестве, то здесь нет нулевого уровня потенциальной энергии. Его выбирают произвольно. Поэтому потенциал является относительной физической величиной.
В механике тела стремятся занять положение с наименьшей потенциальной энергией. В электричестве же под действием сил поля положительно заряженное тело стремится переместится из точки с более высоким потенциалом в точку с более низким потенциалом, а отрицательно заряженное тело — наоборот.
Потенциальная энергия поля — это работа, которую выполняет электростатическая сила при перемещении заряда из данной точки поля в точку с нулевым потенциалом.
Рассмотрим частный случай, когда электростатическое поле создается электрическим зарядом Q. Для исследования потенциала такого поля нет необходимости в него вносить заряд q. Можно высчитать потенциал любой точки такого поля, находящейся на расстоянии r от заряда Q.
Диэлектрическая проницаемость среды имеет известное значение (табличное), характеризует среду, в которой существует поле. Для воздуха она равна единице.
Понятие потенциала в физике
Что такое потенциал в физике? Это понятие очень часто применяется для описания качеств сил и полей самой разной природы. Скалярная функция, характеризующая некоторую величину, представляющуюся вектором, – вот что это потенциал. Гравитационный потенциал описывает соответствующее поле. В термодинамике это понятие применяется для системной внутренней энергии, в механике – для той или иной приложенной к предмету силы.
Важно! Характеристика поля, описывающая зависимость работы при передвижении исключительно от исходной точки и места назначения, – это потенциальность поля. Траектория перемещения в этом случае на работу не влияет.
Как определить знак потенциала
При решении задач возникает много путаницы при определении знака потенциала, разности потенциалов, работы.
На рисунке изображены линии напряженности. В какой точке поля потенциал больше?
Верный ответ — точка 1. Вспомним, что линии напряженности начинаются на положительном заряде, а значит положительный заряд находится слева, следовательно максимальным потенциалом обладает крайняя левая точка.
Порассуждайте самостоятельно отрицательные или положительные значения будут принимать работа и разность потенциалов, если заряд перемещать в обратном направлении относительно линий напряженности.
Что такое электрический потенциал и разница потенциалов
Для наглядности можно рассмотреть доходчиво на простом примере две металлических монеты, которые нагреть до разных температур:
ΔТ = 100 – 70 = 30 ̊С – разница температур будет в 30 градусов.
Если соединить монеты, тепло начнет перемещаться: более нагретая – будет отдавать тепло и остывать, менее нагретая – принимает тепло, разогревается больше. Таким образом, происходит теплообмен до выравнивания температуры на двух монетах.
В нашем случае рассматривается электрический потенциал, монеты или другие предметы можно зарядить электрическим зарядом, в этом случае будет перемещаться не тепло, а заряженные частицы от большего заряда к меньшему заряду, произойдет выравнивание потенциалов до сбалансированного состояния зарядов. Таким образом, временно возникает электрический ток.
Понятие потенциала
В международной системе измерения СИ электрический потенциал измеряют как работу электрического поля по перемещению положительного заряда из определенной точки магнитного поля на бесконечно удаленное расстояние.
Величина потенциала измеряется вольтами:
- Дж – энергия магнитного поля, измеряется в Джоулях;
- Кл – величина заряда, измеряется в Кулонах;
Разница между потенциалами двух зарядов, как в случае с нагревом монет, будет:
ΔВ = 100В – 70В = 30В.
Разность потенциалов уравнение
Не вдаваясь в подробности физических процессов, принимается за аксиому, что в промышленных электрических цепях за объект с абсолютно нулевым потенциалом принимается земля. Поэтому напряжение в цепи измеряется относительно заземляющего контура.
Разность потенциалов (напряжение)
Напряжение является одним из важнейших терминов в электрике, оно описывается как работа, совершаемая электрополем с целью перемещения некоторого заряда из одной точки в другую. По аналогии с гравитацией, заряд при помещении в зону действия поля обладает потенциалом, который можно сравнить с соответствующим видом энергии у тела. Величина электрического потенциала прямо пропорциональна степени полевой напряженности и величине самого заряда.
Что такое фаза в электричестве
Встает вопрос: потенциал в чем измеряется? Правильнее будет сказать, в чем обычно измеряется разность потенциалов, так как работники электротехники имеют дело именно с этой величиной в форме напряжения. Для самого потенциала специальной измерительной единицы не существует. В СИ принято измерять разность в вольтах (В). Она равна одному вольту в том случае, если для транспортировки заряда в один кулон из одной точки электрополя в другую потребуется совершить работу в один джоуль.
Важно! Измерить напряжение можно с помощью специального устройства – вольтметра. Стрелочная разновидность прибора, использующаяся на школьных уроках физики, оснащена градуированной шкалой, базирующейся на угле отклонения проволочной рамки, по которой проходит электроток. Помимо него, существуют и приборы с цифровым дисплеем, а также мультиметры, способные работать в нескольких режимах и измеряющие разные величины, описывающие электроцепь. Для измерения важно правильно подключить щупы.
Измерить напряжение поможет вольтметр
Проводники в электростатическом поле
Размещение проводника в электростатическом поле приводит к тому, что поле начнет действовать на носители заряда внутри проводящего предмета. Носители начинают перемещаться до тех пор, пока электростатическое поле вне поверхности ни обратится в нуль.
Поскольку поле внутри вещества отсутствует, то во всех точках проводящего материала энергия будет постоянной, а поверхность эквипотенциальной. Векторы напряженности поля направлены под прямым углом в любой точке поверхности проводника.
Проводник в электростатическом поле
Клетка Фарадея
Также свойство перемещения заряженных частиц (электронов) используется в электростатических генераторах для получения напряжения в несколько миллионов вольт.
Электрический потенциал — это скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию, которой обладает единичный положительный пробный заряд, помещённый в данную точку поля.
Если вы хотите расширить свои знания об электрическом потенциале или сначала узнать, что такое электрический потенциал, то вы пришли по адресу.
Простое объяснение
В классической механике рассмотрение проблемы с точки зрения энергии может значительно упростить ситуацию по сравнению с рассмотрением ее с точки зрения сил, действующих на систему. В частности, в этом контексте существенную роль играет тот факт, что энергия является сохраняющейся переменной.
Также в классической электродинамике рассмотрение на энергетическом уровне оказывается очень полезным. Поэтому электрический потенциал φ (также называемый электростатическим потенциалом) определяется как отношение потенциальной энергии Eпот пробного электрического заряда и его величины электрического заряда q: φ = Eпот / q .
Возможность определения такого электрического потенциала обусловлена тем, что электрическое поле E распределения заряда и результирующая электростатическая сила Fc на пробном электрическом заряде является консервативной силой, подобной гравитационной силе.
Электрический потенциал имеет единицу измерения вольт В или также джоуль на кулон Дж / Кл .
Формулы
В этом разделе мы познакомим вас с двумя важными формулами для электрического потенциала определенных распределений электрических зарядов. Мы также кратко обсудим аналогию между электрическим потенциалом и гравитацией.
Пластинчатый конденсатор
Мы рассматриваем ситуацию, когда две плоские пластины расположены параллельно на расстоянии d друг от друга. Кроме того, пусть одна из двух пластин заряжена положительно, а другая — отрицательно. Такая комбинация также называется пластинчатым конденсатором. Обозначим точку на положительной пластине через A, а точку на отрицательной пластине через B. Тогда для разности потенциалов между этими двумя точками получим:
Здесь E — величина электрического поля между двумя пластинами, которое предполагается однородным. Такая разность потенциалов также называется электрическим напряжением, которое существует между этими двумя точками.
Из этого уравнения видно, что электрический потенциал на положительно заряженной пластине (пластина A) выше, чем потенциал на отрицательно заряженной пластине (пластина B). Поэтому положительный заряд в пластинчатом конденсаторе перемещается к отрицательной пластине. В общем случае электрическое поле — а значит, и направление движения положительного заряда — направлено в ту сторону, в которой электрический потенциал убывает быстрее всего.
Рис. 1. Пластинчатый конденсатор
Аналогия с гравитационным полем
Если умножить уравнение (приведенное выше в статье) на величину электрического заряда q пробного электрического заряда и предположить, что отрицательно заряженная пластина имеет электрический потенциал, равный нулю, то электрическая потенциальная энергия на расстоянии h от пластины равна:
Eпот. эл = q * φ = q * E * h
Здесь φ обозначает электрический потенциал в точке пробного электрического заряда.
Сравним это уравнение с потенциальной энергией в однородном гравитационном поле:
Eпот. гр = m * g * h .
Мы определяем, что количество заряда электрического q играет роль массы m, а величина электрического поля E играет роль гравитационного ускорения g. Масса, находящаяся на высоте h над землей, ускоряется по направлению к земле под действием земного притяжения.
Таким образом, масса движется в том направлении, в котором уменьшается ее потенциальная энергия. Аналогично, положительный электрический заряд движется в направлении, в котором его электрическая потенциальная энергия будет уменьшаться. Поскольку электрическая потенциальная энергия и электрический потенциал линейно связаны, это наблюдение аналогично тому, что положительно заряженная частица движется в направлении уменьшения электрического потенциала.
Рис. 2. Аналогия с гравитационным полем
Подобно потенциальной энергии, только разность потенциалов имеет физический смысл, поскольку при определении электрического потенциала необходимо произвольно определить точку отсчета, от которой затем можно обозначить другие точки в пространстве. В этом смысле электрический потенциал сам по себе не имеет реального физического смысла, поскольку для данной точки в пространстве его значение можно изменить, выбрав другую точку отсчета. Таким образом, электрический потенциал ведет себя подобно высоте, потому что вы не можете говорить о высоте, пока у вас нет точки отсчета.
На топографической карте — пути, вдоль которых высота не меняется, называются изолиниями. Аналогично, пути, вдоль которых электрический потенциал постоянен, называются эквипотенциальными линиями.
Заряженные частицы
Предположим, что частица с зарядом q находится в начале выбранной нами системы координат. Пусть положение другой точки равно r и пусть r — расстояние между двумя точками. Для электрического потенциала в точке r действует следующее соотношение:
φ (r) = q / 4 * π * ε0 * r ,
здесь ε0 — электрическая постоянная.
В этом уравнении предполагается, что под действием электрического поля положительный пробный электрический заряд переносится из бесконечности в положение r.
Примеры задач
Наконец, давайте вместе рассчитаем небольшой пример. Предположим, что электрон ускоряется от отрицательно заряженной пластины к положительно заряженной через разность потенциалов 2000 В. Как изменяется потенциальная энергия электрона?
Для разности электрических потенциалов между двумя пластинами: φB — φA = ΔEпот / q , преобразованной в искомое изменение потенциальной энергии, получаем:
Величина электрического заряда электрона равна qe = e = — 1,6 * 10 -19 Кл и поэтому получаем:
ΔEпот = e * ( φB — φA ) = — 1,6 * 10 -19 Кл * 2000 В = -3,2 * 10 -19 Дж.
Обратите внимание, что [ В ] = Дж / Кл. Кроме того, мы предположили, что пластина с точкой B заряжена положительно, поэтому перед 2000 В нет знака минус. Расчет показывает, что потенциальная энергия электрона уменьшается.
В механике взаимодействие тел характеризует силой или потенциальной энергией. Электрическое поле, которое обеспечивает взаимодействие между электрически заряженными телами, также характеризуют двумя величинами. Напряженность электрического поля — это силовая характеристика. Теперь введем энергетическую характеристику — потенциал. С помощью этой величины можно будет сравнивать между собой любые точки электрического поля. Таким образом, потенциал как характеристика поля должен зависеть от значения заряда, содержащегося в этих точках. Поделим обе части формулы A = W1 — W2 на заряд q, получим
Отношение W/q не зависит от значения заряда и принимается за энергетическую характеристику, которую называют потенциалом поля в данной точке. Обозначают потенциал буквой φ.
Потенциал электрического поля φ — скалярная энергетическая характеристика поля, которая определяется отношением потенциальной энергии W положительного заряда q в данной точке поля к величине этого заряда:
Единица потенциала — вольт:
Подобно потенциальной энергии значения потенциала в данной точке зависит от выбора нулевого уровня для отсчета потенциала. Чаще всего в электродинамике за нулевой уровень берут потенциал точки, лежащей в бесконечности, а в электротехнике — на поверхности Земли.
С введением потенциала формулу для определения работы по перемещению заряда между точками 1 и 2 можно записать в виде
Поскольку при перемещении положительного заряда в направлении вектора напряженности электрическое поле выполняет положительную работу A = q (φ1 — φ2 )> 0, то потенциал φ1 больше чем потенциал φ2 . Таким образом, напряженность электрического поля направлена в сторону уменьшения потенциала.
Если заряд перемещать с определенной точки поля в бесконечность, то работа A = q (φ — φ∞ ). Поскольку φ∞ = 0, то A = qφ. Таким образом, величина потенциала φ определенной точки поля определяется работой, которую выполняет электрическое поле, перемещая единичный положительный заряд из этой точки в бесконечность,
Если электрическое поле создается точечным зарядом q, то в точке, лежащей на расстоянии r от него, потенциал вычисляют по формуле
По этой формуле рассчитывают и потенциал поля заряженного шара. В таком случае r — это расстояние от центра шара до выбранной точки поля. С этой формулы видно, что на одинаковых расстояниях от точечного заряда, который создает поле, потенциал одинаков. Все эти точки лежат на поверхности сферы, описанной радиусом r вокруг точечного заряда. Такую сферу называют эквипотенциальной поверхностью.
Эквипотенциальные поверхности — геометрическое место точек в электрическом поле, которые имеют одинаковый потенциал, — один из методов наглядного изображения электрических полей.
Эквипотенциальные поверхности электрических полей, созданных точечными зарядами разных знаков
Силовые линии всегда перпендикулярны эквипотенциальных поверхностей. Это означает, что работа сил поля по перемещению заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю.
В случае наложения электрических полей, созданных несколькими зарядами, потенциал электрического поля равен алгебраической сумме потенциалов полей, созданных отдельными зарядами, φ = φ1 + φ2 + φ3 . Эквипотенциальные поверхности таких систем имеют сложную форму. Например, для системы из двух одинаковых по значению одноименных зарядов эквипотенциальные поверхности имеют вид, изображенный на рисунке. Эквипотенциальные поверхности однородного поля явлются плоскостями.
Эквипотенциальные поверхности: а — поля двух одинаковых зарядов б — однородного поля
Разность потенциалов
Практическое значение имеет не сам потенциал в точке, а изменение (разница) потенциала φ1 — φ2 , которое не зависит от выбора нулевого уровня отсчета потенциала. Разность потенциалов φ1 — φ2 еще называют напряжением и обозначают латинской буквой U. Тогда формула для работы по перемещению заряда приобретает вид
Напряжение U — это физическая величина, определяемая работой электрического поля по перемещению единичного положительного заряда между двумя точками поля,
Единица разности потенциалов (напряжения), как и потенциала, — вольт,
Поскольку работа сил поля по перемещению заряда зависит только от разности потенциалов, то в случае перемещения заряда с первой эквипотенциальной поверхности на другую (потенциалы которых соответственно φ1 и φ2 ) выполненная полем работа не зависит от траектории этого движения.
Связь напряженности электрического поля с напряжением
Из формул A = Eqd и A = qU можно установить связь между напряженностью и напряжением электрического поля: Ed = U. С этой формулы следует:
- чем меньше меняется потенциал на расстоянии d, тем меньше есть напряженность электрического поля;
- если потенциал не меняется, то напряженность равна нулю;
- напряженность электрического поля направлена в сторону уменьшения потенциала.
то именно из этой формулы и выводится еще одна единица напряженности — вольт на метр,
Электрический потенциал вокруг двух противоположно заряженных проводящих сфер. Фиолетовый представляет наивысший потенциал, желтый ноль, а голубой - самый низкий потенциал. Электрический полевые линии показаны уходящими перпендикулярно поверхности каждой сферы.
An электрический потенциал (также называемый потенциал электрического поля, потенциальное падение, или электростатический потенциал) - количество Работа необходимо переместить отряд электрический заряд от опорной точки к определенной точке в электрическом поле, не вызывая ускорение. Обычно точкой отсчета является Земля или точка на бесконечность, хотя можно использовать любую точку.
В классическом электростатика, электростатическое поле представляет собой векторную величину, которая выражается как градиент электростатического потенциала, который является скаляр количество, обозначенное V или иногда φ, [1] равно электрическая потенциальная энергия любой заряженная частица в любом месте (измеряется в джоули) делится на плата частицы (измеряется в кулоны). Разделив заряд частицы, получается частное, которое является свойством самого электрического поля. Короче говоря, электрический потенциал - это электрическая потенциальная энергия за единицу заряда.
Это значение может быть вычислено либо в статическом (неизменном во времени), либо в динамическом (меняющемся во времени) электрическое поле в определенное время в джоулях на кулон ( J⋅C −1 ), или вольт ( V ). Предполагается, что электрический потенциал на бесконечности равен нулю.
В электродинамика, когда присутствуют изменяющиеся во времени поля, электрическое поле не может быть выражено только через скалярный потенциал. Вместо этого электрическое поле можно выразить как через скалярный электрический потенциал, так и через магнитный векторный потенциал. [2] Электрический потенциал и векторный магнитный потенциал вместе образуют четыре вектора, так что два вида потенциала смешиваются под Преобразования Лоренца.
На практике электрический потенциал всегда непрерывная функция в космосе; В противном случае его пространственная производная даст поле бесконечной величины, что практически невозможно. Даже идеализированный точечный заряд имеет 1 ⁄ р потенциал, непрерывный всюду, кроме начала координат. В электрическое поле не является непрерывный через идеализированный поверхностный заряд, но это не бесконечно. Следовательно, электрический потенциал равен непрерывный через идеализированный поверхностный заряд. Идеализированный линейный заряд имеет ln (р) потенциал, непрерывный всюду, кроме линейного заряда.
Содержание
Введение
Классическая механика исследует такие концепции, как сила, энергия, потенциал, так далее. [3] Сила и потенциальная энергия напрямую связаны. Чистая сила, действующая на любой объект, заставит его ускоряться. По мере того как объект движется в направлении, в котором сила ускоряет его, его потенциальная энергия уменьшается. Например, гравитационная потенциальная энергия пушечного ядра на вершине холма больше, чем у основания холма. По мере того, как он скатывается вниз, его потенциальная энергия уменьшается, переводя в движение кинетическую энергию.
Можно определить потенциал определенных силовых полей так, чтобы потенциальная энергия объекта в этом поле зависела только от положения объекта по отношению к полю. Два таких силовых поля являются гравитационное поле и электрическое поле (в отсутствие изменяющихся во времени магнитных полей). Такие поля должны влиять на объекты из-за внутренних свойств объекта (например, масса или заряд) и положение объекта.
Объекты могут обладать свойством, известным как электрический заряд и электрическое поле оказывает силу на заряженные объекты. Если заряженный объект имеет положительный заряд, сила будет в направлении вектор электрического поля в этот момент, если заряд отрицательный, сила будет в противоположном направлении. Величина силы определяется величиной заряда, умноженной на величину вектора электрического поля.
Электростатика
Электрический потенциал отдельных положительных и отрицательных точечных зарядов показан в цветном диапазоне от пурпурного (+) до желтого (0) и голубого (-). Круговые контуры - это эквипотенциальные линии. Силовые линии электрического поля оставляют положительный заряд и переходят в отрицательный.
Электрический потенциал в точке р в статике электрическое поле E дается линейный интеграл
где C - произвольный путь, соединяющий точку с нулевым потенциалом с р. Когда завиток ∇ × E равен нулю, линейный интеграл выше не зависит от конкретного пути C выбран, но только на его конечных точках. В этом случае электрическое поле равно консервативный и определяется градиент потенциала:
Затем по Закон Гаусса, потенциал удовлетворяет Уравнение Пуассона:
где ρ это общая плотность заряда (в том числе связанный заряд) и ∇· Обозначает расхождение.
Понятие электрического потенциала тесно связано с потенциальная энергия. А тестовая зарядка q имеет электрическая потенциальная энергия UE данный
Потенциальная энергия и, следовательно, электрический потенциал определяется только с точностью до аддитивной константы: нужно произвольно выбрать положение, в котором потенциальная энергия и электрический потенциал равны нулю.
Эти уравнения нельзя использовать, если локон ∇ × E ≠ 0 , т.е. в случае неконсервативное электрическое поле (вызвано изменением магнитное поле; увидеть Уравнения Максвелла). Обобщение электрического потенциала на этот случай описано ниже.
Электрический потенциал из-за точечного заряда
Электрический потенциал, создаваемый зарядом Q является V=Q/ (4πε0р). Различные значения Q сделает разные значения электрического потенциала V (показано на изображении).
Электрический потенциал, возникающий от точечного заряда Q, На расстоянии р от заряда наблюдается
где ε0 это диэлектрическая проницаемость вакуума. [4] VE известен как Кулоновский потенциал.
Электрический потенциал системы точечных зарядов равен сумме индивидуальных потенциалов точечных зарядов. Этот факт значительно упрощает расчеты, поскольку сложение потенциальных (скалярных) полей намного проще, чем добавление электрических (векторных) полей. В частности, потенциал набора дискретных точечных зарядов qя в точках ря становится
и потенциал непрерывного распределения заряда ρ(р) становится
Приведенные выше уравнения для электрического потенциала (и все используемые здесь уравнения) имеют форму, требуемую Единицы СИ. В некоторых других (менее распространенных) системах единиц, таких как CGS-Gaussian, многие из этих уравнений будут изменены.
Обобщение на электродинамику
Когда присутствуют изменяющиеся во времени магнитные поля (что верно, когда есть изменяющиеся во времени электрические поля, и наоборот), невозможно описать электрическое поле просто в терминах скалярного потенциала. V потому что электрическое поле больше не консервативный: ∫ C E ⋅ d ℓ < displaystyle textstyle int _ mathbf cdot mathrm < boldsymbol < ell>>> зависит от пути, потому что ∇ × E ≠ 0 < displaystyle mathbf < nabla>times mathbf neq mathbf > (Закон индукции Фарадея).
Вместо этого можно определить скалярный потенциал, также включив магнитный векторный потенциал А. Особенно, А определяется для удовлетворения:
где B это магнитное поле. Потому что расходимость магнитного поля всегда равна нулю из-за отсутствия магнитные монополи, такой А всегда можно найти. Учитывая это, количество
является консервативное поле Закон Фарадея и поэтому можно написать
где V - скалярный потенциал, определяемый консервативным полем F.
Электростатический потенциал - это просто частный случай этого определения, когда А не зависит от времени. С другой стороны, для нестационарных полей
в отличие от электростатики.
Единицы
В Производная единица СИ электрического потенциала - это вольт (в честь Алессандро Вольта), поэтому разница в электрическом потенциале между двумя точками известна как Напряжение. Старые агрегаты сегодня используются редко. Варианты система единиц сантиметр – грамм – секунда включал ряд различных единиц электрического потенциала, в том числе упасть и статвольт.
Гальванический потенциал в зависимости от электрохимического потенциала
Читайте также: