Vad är den fysiska betydelsen av elektrisk potential, potentialskillnad och spänning?

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

När man liknar elflödet genom en tråd till människor som går genom en gata: electrons är människor, current är antalet människor, resistance är hindren på vägen.

Men vad är elpotentialen i det här exemplet?

Vad är den fysiska betydelsen av 2 V potentialskillnad? Och vad förändras i flödet av elektroner när potentialen är 1 eller 2 V?

4 Answers


Alfred Centauri 10/16/2014.

Jag ger det här ett skott, men jag är osäker på om detta kommer att klargöra eller granska problemet.

electrons are people,

ok

current is the number of people,

Nej, det är inte rätt analogi. Strömmen är ett flow och ett folk (elektron) ström är ett flöde av människor (elektroner) och amount ström är number (Coulombs) av människor (elektroner) som passerar en fast punkt i gatan (ledare) per sekund.

resistance is the barriers on the way.

ok

Det lönar sig att komma ihåg att electrons repel each other . Så, för att förbättra denna analogi, måste vi få folket att avstå varandra.

För att hålla det enkelt, låt oss få folket gå enstaka filer och anta att en person är fäst vid en fjäder som är fäst vid personen framför och också fäst vid en fjäder som är fäst vid personen i ryggen.

Så, om alla är placerade i lika stor utsträckning och rör sig jämnt, finns det ingen nätkraft på någon person.

However om det finns motstånd (barriärer, friktion etc.) kan en person sakta ner på grund av stötar med en barriär och känna en kraft från våren som komprimeras av personen bakom och våren som utökas av personen i främre.

Det är inte svårt att se, extrapolera från detta, att när människornas linje går ner på gatan komprimeras källorna more mellan folket i början av gatan än i slutet av gatan.

Det betyder att befolkningens density är större där; människorna är närmare varandra i början som i slutet.

Så den potentiella energy lagras i fjädrarna är större i slutet där människorna går enter än i slutet där människorna exit . Detta måste vara fallet eftersom energi går förlorade mot barriärer och friktion när folket går ner på gatan.

Tänk på att flow av människor är steady trots att människornas densitet varierar från större i början till mindre i slutet av gatan.

På liknande sätt, när det finns en konstant ström genom ett motstånd, är charge större vid en ände som vid den andra trots att laddningsflödet genom motståndet är konstant.

Det är denna laddningsdensitetsskillnad som ger upphov till spänning (potentiell skillnad) över motståndet.


Steeven 10/16/2014.

But what is potential in this example?

I din folk-i-gata-analogi skulle den electric potential vara en butik med försäljning i ena änden av gatan, eller kanske en olycka eller något annat intressant. Människor tenderar att flytta mot den intressanta änden (mindre potential) och bort från den andra och mindre intressanta änden (högre potential). Precis som en sten vill falla ner och inte upp, eftersom punkterna up och down har olika potential .

Vad är den fysiska betydelsen av 2 V potentialskillnad?

Enheten Volts är Joules/Coulomb , $ [\ mathrm {V}] = [\ frac {\ mathrm {J}} {\ mathrm {C}}] $. Kom ihåg att $ \ mathrm {C} $ är charge . Så vi pratar om energi per laddning. Och en högre potential har mer energi per laddning.

Nu tillbaka till folk-i-gatan analogi. Om plötsligt en olycka inträffar, börjar folk plötsligt röra sig mot det, för det är väldigt intressant (mindre potential). Kanske kommer de att springa för att komma dit fort. Ju närmare de blir desto långsammare kommer de att flytta eftersom de snart är där och de kan redan se mer och mer.

Om du är en polis eller en säkerhetsvakt eller någon annan som håller folk tillbaka, desto längre bort kommer de från den intressanta platsen, ju mer de vill flytta - desto mer pressar de eller desto mer kör de. Och här är det väldigt svårt att hålla dem tillbaka.

Om du är mycket närmare den intressanta punkten på gatan, så kan folk redan se vad som händer och de trycker mindre.

Precis som vid en rockkon Concert, om högtalarna är dåliga, kommer folket framåt och kommer att trycka på publiken för att komma närmare. När de kommer närmare kan de höra musiken bättre och bättre och de slutar slutligen trycka.

Det är som deras energi, som de försöker flytta, blir lägre och lägre när de kommer närmare. Energin per person (dvs. energy per charge ) minskar när de når den lägre potentialen.

Gör det förnuft?

Och vad förändras i flödet av elektroner när potentialen är 1 eller 2 V?

$ 1 $ eller $ 2 \ mathrm {V} $ är bara ett mått på hur mycket potentialen är någon gång på gatan. Om den vanliga situationen (gatan i alla fall före olyckan inträffar) är $ 0 \ mathrm {V} $, då när olyckan sker plötsligt har du en potentiell skillnad som börjar dragging personer i den riktningen.

Om två olyckor inträffar samtidigt på olika ställen på gatan, då kanske en innebär att en biker faller över ($ 1 \ mathrm {V} $) och en annan innebär en stor lastbil med en tank med flytande kvävsprutning medan en bil fångar eld och folk skriker ($ 2 \ mathrm {V} $, poängen är att det är mer intressant).

De är not lika intressanta, så skillnaden i potentiell $ 2 \ mathrm {V} -1 \ mathrm {V} = 1 \ mathrm {V} $ är mot den mer intressanta händelsen. Om den lägre potentiella olyckan inte hände, skulle flödet av människor vara mer intensivt och snabbare, men eftersom två händelser inträffade är människor inte säkra på var de vill gå. De ser dock att den större olyckan är mer intressant.

Om two tankar med flytande kväve blåser upp vid samma tidpunkt på olika ställen (det vill säga två punkter med samma potential), då är en del stackars som råkar vara mitt i mitten, så förvirrad att han inte vet var man ska gå! Så står han bara där och ändrar sitt sinne om och om igen och flyttar aldrig överallt!

Denna analogi verkar vara ett samhälle med obeslutsamma människor ...


solid 10/16/2014.

Eftersom din fråga är typ av bilder, kommer jag att försöka hålla fast vid detta och undvika djupare matematiska / fysiska förklaringar.

electrons are people

ok med det

current is the number of people

nej det är ett misstag Egentligen är nu detta fall antalet personer som korsar en linje på gatan per gång. Som Steeven redan nämnt i en kommentar 2 Ampere (låt oss anta att 1 A är 1 kille för att hålla det enkelt) innebär att 2 killar mer korsar linjen från vänster till höger än övervägen. Hur många som korsar linjen på gatan i en riktning representeras inte av 2 Ampere.

resistance is the barriers on the way.

Jag är okej med det.

But what is potential in this example?

Jag skulle hellre jämföra det med en potential som är klarare: ett kuperat område. Elektrisk potential liknar potentialen i tyngdkraften. Så i det här exemplet är den elektriska potentialen vägen som går nedförsbacke. För människor (elektroner) går nedförsbacke, ingen energi behövs, de förlorar även potentiell energi. Människor som bor på samma nivå på gatan vinner och förlorar ingenting. Människor som går uppför behöver energi för att få potentiell energi (för elektroner kan detta vara ett magnetfält som accelererar elektronerna). Med denna förklaring till elektrisk potential är din nästa fråga lätt att svara.

Vad är den fysiska betydelsen av 2 V potentialskillnad?

Det är bara höjden av den kuperade vägen. Om dess typ av brant har du en högspänning och om den är platt har du bara en liten spänning.

Och vad förändras i flödet av elektroner när potentialen är 1 eller 2 V?

Kom ihåg min förklaring av nuvarande? Höj spänningen från 1 V till 2 V (gör vägen mer brant) påverkar elektronerna så att fler elektroner per gång passerar linjen från vänster till höger än tidigare. Du kan föreställa dig denna effekt som att vägen blir så brant att folket börjar glida ner (inte alla men mer och mer), om de vill eller inte.

Jag hoppas att denna ekvation mindre förklaring passar dina behov.

Redigera: till Rob Jeffries, jag kan inte skriva en kommentar eftersom jag inte har 50 rykte så jag är tvungen att svara på det här sättet. Jag håller inte med om att analogien faller på grund av en platt gata.

Elektroner i en ledare kan också röra sig utan att något elektriskt fält appliceras. Så länge det inte finns någon föredragen orientering (och människor i en värld med bara en tom plattväg har ingen föredragen orientering) finns det ingen ström, åtminstone ingen global ström. Det faller inte bara bara ihop, det passar även perfekt i analogi. Tänk dig att en väg går först nedförsbacke, än är perfekt platt och än går nedförsbacke igen. Människor får hastighet den första biten nedförsbacke och i en perfekt värld med endast en väg där det inte finns några förluster (friktion eller vad som helst) de håller fart och fart i den platta biten. De fortsätter att gå och gå fortare när de når nedförsbacken igen. Och här har du en folkelektronförklaring för elektrondrift i halvledningsstrukturer.


Prasanna Chaturvedi 07/03/2017.

Enligt min åsikt kan elektrostatisk potential vid vilken som helst punkt i ett elektriskt fält ses som

Antag att en positiv laddning gör ett elektriskt fält

I det området om någon positiv eller negativ testavgift är närvarande

Låt oss anta en positiv testavgift

Då kommer denna positiva testavgift att tendera att röra sig bort från källladdning på grund av kraften av repulsion

Och om det inte rör sig. Definitivt bör det ha tillräckligt med energi för att motverka denna kraft av repulsion annars skulle det ha flyttat bort.

Så elektrisk potential vid vilken som helst punkt i ett elektriskt fält kan definieras som energi som krävs för att ha en enhetladdning för att hålla sin position motverkar kraften på grund av E på den.


HighResolutionMusic.com - Download Hi-Res Songs

1 The Chainsmokers

Beach House flac

The Chainsmokers. 2018. Writer: Andrew Taggart.
2 (G)I-DLE

POP/STARS flac

(G)I-DLE. 2018. Writer: Riot Music Team;Harloe.
3 Anne-Marie

Rewrite The Stars flac

Anne-Marie. 2018. Writer: Benj Pasek;Justin Paul.
4 Ariana Grande

​Thank U, Next flac

Ariana Grande. 2018. Writer: Crazy Mike;Scootie;Victoria Monét;Tayla Parx;TBHits;Ariana Grande.
5 Diplo

Close To Me flac

Diplo. 2018. Writer: Ellie Goulding;Savan Kotecha;Peter Svensson;Ilya;Swae Lee;Diplo.
6 BTS

Waste It On Me flac

BTS. 2018. Writer: Steve Aoki;Jeff Halavacs;Ryan Ogren;Michael Gazzo;Nate Cyphert;Sean Foreman;RM.
7 Clean Bandit

Baby flac

Clean Bandit. 2018. Writer: Jack Patterson;Kamille;Jason Evigan;Matthew Knott;Marina;Luis Fonsi.
8 Imagine Dragons

Bad Liar flac

Imagine Dragons. 2018. Writer: Jorgen Odegard;Daniel Platzman;Ben McKee;Wayne Sermon;Aja Volkman;Dan Reynolds.
9 BlackPink

Kiss And Make Up flac

BlackPink. 2018. Writer: Soke;Kny Factory;Billboard;Chelcee Grimes;Teddy Park;Marc Vincent;Dua Lipa.
10 Nicki Minaj

No Candle No Light flac

Nicki Minaj. 2018. Writer: Denisia “Blu June” Andrews;Kathryn Ostenberg;Brittany "Chi" Coney;Brian Lee;TJ Routon;Tushar Apte;ZAYN;Nicki Minaj.
11 Rita Ora

Cashmere flac

Rita Ora. 2018. Writer: Sean Douglas;Lindy Robbins.
12 Backstreet Boys

Chances flac

Backstreet Boys. 2018.
13 Brooks

Limbo flac

Brooks. 2018.
14 Rita Ora

Velvet Rope flac

Rita Ora. 2018.
15 Fitz And The Tantrums

HandClap flac

Fitz And The Tantrums. 2017. Writer: Fitz And The Tantrums;Eric Frederic;Sam Hollander.
16 Little Mix

Woman Like Me flac

Little Mix. 2018. Writer: Nicki Minaj;Steve Mac;Ed Sheeran;Jess Glynne.
17 Cher Lloyd

None Of My Business flac

Cher Lloyd. 2018. Writer: ​iamBADDLUCK;Alexsej Vlasenko;Kate Morgan;Henrik Meinke;Jonas Kalisch;Jeremy Chacon.
18 Billie Eilish

When The Party's Over flac

Billie Eilish. 2018. Writer: Billie Eilish;FINNEAS.
19 Kelly Clarkson

Never Enough flac

Kelly Clarkson. 2018. Writer: Benj Pasek;Justin Paul.
20 Lil Pump

Arms Around You flac

Lil Pump. 2018. Writer: Rio Santana;Lil Pump;Edgar Barrera;Mally Mall;Jon Fx;Skrillex;Maluma;Swae Lee;XXXTENTACION.

Related questions

Hot questions

Language

Popular Tags