电势和电势差（电压）

在本教程中，我们将了解物理学的两个基本和重要概念。它们是电势，电势差也称为电压。

如果您正在寻找一些电力基础知识，例如静电概念，请参阅有关的教程电基础知识。

介绍

在先前的电荷教程中，伟德老虎机手机版库仑定律和电力，我们几乎没有讨论电势和电位差异的概念。可以使用两个称为能量和电压的术语来描述电力。

从先前关于库仑定律的讨论中，我们熟悉，对物体上的力量将导致机械工作，即电荷发生电荷，电力可以在电荷（或带电的物体）上进行工作。

与引力能类似，电气工作与电势能有关。使用这种电势能，我们可以定义一个称为电势的特殊数量。

电势能

在进入电势和电位差异的概念之前，让我们回顾力与工作之间的关系。下图显示了一个空间区域，其中电场E是恒定的，即在所有点上都具有相同的大小和方向。

该区域中的点电荷Q经历以下等式给出的电力：

F = QE

让我们假设电荷从点A的点A移动到ΔX的点B，为了简单起见，让该位移的方向平行于电力F。

现在，根据工作的定义，它等于力和位移的乘积。因此，电力F在电荷Q上完成的工作由

w = f ∆x

电力的性质是保守的，即无论A和B之间的路径如何，在电荷Q上完成的工作将相同。现在有了所有这些信息，我们准备定义PE代表的电势能_Ele。

对于保守的力（像这里的电力一样），如果w是力量的工作，则势能的变化等于-w。因此，如果电力在带电的粒子上进行工作数量，则电势能量的变化是：

∆ pe_Ele= -W

从所有前面提到的方程式中，当电势能量从恒定电场区域中从点A转移到B时，电势能的变化是

∆ pe_Ele= -w = -f ∆x = -qe ∆x

电位

上一节中讨论的电势能量不是单一电荷的属性，而是电场或电荷系统中点充电的属性。如果我们考虑了两个点的指控，那么势能与它们之间的库仑力量有关。

因此，两个点电荷Q1和Q2的势能取决于电荷，并由以下方程式给出：

PE_Ele= k.q1.q2 / r

请记住这一点，让我们对电势能源的不同视野作为与电场相关的属性。

对于测试电荷Q，我们可以通过测量测试电荷的力来测量电场。

以下方程将给出电力和电场之间的关系。

F = QE

由此，可以将电场推断为：

e = f / q

专注于电场，如果该场是由于点电荷Q引起的，则电场的大小为：

e = k.q / r²

从上面的方程式中，我们可以说电场不取决于测试费q。以类似的方式处理电势能，我们可以测量放置在特定位置的电荷Q的势能。

然后可以使用以下方程来定义电势V：

V = PE_Ele/ q

电势V定义为单位电荷的势能。

电势公式

两个电荷Q和Q之间的电势能由

PE_Ele= K.Q.Q / r

从上面的电位定义，v = pe_Ele/ q

因此，v = k.q / r

k是库仑的常数。

基于上述方程式，我们可以得出结论，电势与电荷Q成正比，而Q与距离r成反比。

电势单位

电势通常称为潜力。为了纪念亚历山德罗·沃尔塔（Alessandro Volta），潜在的SI单位称为Volt（V）。

我们知道电势是电荷上的电势能。因此，Volt可以与其他SI单元相关，如下所示：

电位单位：1 v = 1 j/c = 1 n。m/c

电势差（电压）

讨论的下一个重要主题是电势差，也称为电压。电压的定义是这样的：当用电荷完成一项工作以将其从位置A移动到b时，即其电势能量已更改，电势差或电压是初始电势和最终电势之间的差异。

它通常表示为∆V，如果V_一个是A和V点的电势_b是B点的电势，然后

∆V = v_一个- v_b

术语电压是电势差的通用名称，每当使用术语电压时，通常意味着两个点之间的电势差。例如，当我们谈论电池电压时，通常是指电池两个端子之间的电位差。

同样，电压和能量也不相同。电压是单位电荷的能量。因此，12V摩托车电池和12V汽车电池可以存储不同的能量。

例子

考虑一个12V摩托车电池，该电池可以移动4000℃，而12V汽车电池可以移动50000℃的充电。

现在，我们可以计算每个电池传递的能量，如下所示：

我们知道电势V =势能 /电荷。因此，可以将能量计算为能量=电位X电荷。

摩托车电池提供的能量= 12V x 4000c = 48 x 10³j

汽车电池提供的能量= 12V x 50000c = 60 x 10⁴j

锻炼

执行一个少量计算，并找出1.5V AA电池可以移动100摄氏度的能量。