A koncepció túlságosan nem volt egyértelmű számomra, ezért megpróbáltam feltenni néhány kérdést tanáraimnak és végezzen néhány keresést a Google-on, és nézzen meg néhány videót.
Megfigyeltem, hogy senki sem ad megfelelő választ. Mindenki csak egy vizes palack analógiáját adja, benne lyukakkal. Nem hiszem, hogy az áramkör kulacs.
Nem akartam feltenni ezt a kérdést veremcserén, de túl zavaros lett, és egyszerűen nem tudtam megfogni.
Mi pontosan volt? Volt-e energia? Mert mindenki úgy beszél róla, hogy kinézete valami , amely befolyásolja az áram áramlását.
Meg kell kérdeznem, mi is pontosan a valami ?
Megjegyzések
- Mi a helyzet például azzal, hogy a Wikipedia cikk nem világos számodra? Ez ‘ s az elektromos potenciál mértékegysége.
- Csak tapasztalataim alapján, és azt hiszem, sokan egyetértenek: ‘ nehéz felfogni, hogy mi A feszültségnek nevezett dolog pontja az, amikor új vagy az ötletben. Úgy értem, régebben azt gondoltam, ” miért mondják az emberek a nagyfeszültség a nagy áram helyett? ” A volt az egységenkénti energia különbség. Az egyetlen módja annak, hogy megértsék hogy mi az, ha megismerkedsz vele. Ha magasabb szintű fizikát vesz fel, akkor a volt gondolata (a drámai hangzás veszélyével) lelked részévé válik, és elnyerte ‘ még azt sem fogja észre:)
- A lehetséges másolata? Tudna valaki intuitív módon elmagyarázni nekem Ohm ‘ törvényt?
- ” Megfigyeltem, hogy senki sem ad nekem megfelelő választ. ” kipróbáltál valamit tankönyv a fizikában?
- @JayJay Ez csak azt jelenti, hogy ‘ elég sokáig dolgoztál vele ahhoz, hogy megérezd, mit jelentenek a feszültség különböző értékei. Ez nem jelenti azt, hogy ‘ nem azt jelenti, hogy ‘ betekintést nyert abba, hogy mi is az . A megragadás egyetlen módja szerintem az alábbi válaszban megadott gravitációs analógia megértése.
Válasz
Közel hasonlít a gravitációra, talán segít egy pillantást vetni rá.
Megadhatok egy mennyiséget $ X = gh $ (a föld felszíne közelében), ahol $ g $ a gravitáció miatti gyorsulás, $ h $ pedig a felszín feletti magasság. Ebből a mennyiségből nehéz intuitív értelmet adni. De ha megszorzom egy objektum tömegével abban a magasságban, akkor $ U = mgh $, energiát találok. Tehát azt mondhatjuk, hogy a $ X $ egy potenciált jelent, hogy ezen a ponton energiává válhasson. Nehéz intuitív értelmet adni ebből a mennyiségből. De ha megszorozom egy objektum töltésével abban a helyzetben, akkor $ U = qV $, energiát találok. Tehát azt mondhatjuk, hogy $ V $ potenciált képvisel hogy ezen a ponton energiává válhasson.
Van egy sajnálatos dolog, amire figyelni kell. A potenciál szót két különböző, de szorosan összefüggő fogalomban használják: elektromos potenciál és elektromos potenciál-energia . Hasonlóképpen rendelkezhetünk gravitációs potenciállal és gravitációs potenciál energiával . Tudom, hogy amikor elkezdtem, ez némi zavart okozott.
Tudomásul veszem, hogy ez nem közvetlen válasz a “Mi az a feszültség?”, Hanem a volt egy absztrakt mennyiség. Meghatározzuk, mint egy kényelmes energiaellátást; sok elemzést egyszerűsít. Ez nem közvetlenül fizikai mennyiség, mint az erő vagy a távolság.
Megjegyzések
- Miért ne adnánk meg csupán a potenciális energia definícióját analógia helyett ? Soha nem értettem, hogyan lehet az elektromágnesesség más dolgokkal való összehasonlítása könnyebb, mint csupán az elektromágnesesség megtanulása.
- @GennaroTedesco szerintem az OP megpróbálta megtanulni az elektromágnesességet, és elért valamit, amit a hagyományos gondolkodásmód nem ‘ ne magyarázza el neki. Egy analógia segíthet. Könnyen bevallom, hogy nem nyert mindenkinek ‘. Az OP kezdő , és nem ‘ nem gondolkodik ugyanúgy, mint te vagy én.
Válasz
Legyen a $ \ mathbf {E} (\ mathbf {r}) $ az elektromos mező: az a munka, amelyet a mező egységnyi $ q $ töltéssel végez a $ \ gamma $ útvonal mentén , $$ W _ {\ gamma} = \ int _ {\ gamma} \ textrm {d} \ mathbf {r} \ cdot \ mathbf {E} (\ mathbf {r}).$$ Ha a mező által elvégzett munka nem a $ \ gamma $ elérési útjától függ, hanem csak annak határaitól függ, akkor azt mondjuk, hogy a mező konzervatív, és a kapcsolódó munkát a határokon számított függvény különbségeként fejezzük ki, nevezetesen $$ W _ {\ gamma} = V (A) – V (B) = \ int _ {\ gamma} \ textrm {d} \ mathbf {r} \ cdot \ mathbf {E} _ {\ textrm {cons}} ( \ mathbf {r}) $$ konzervatív mezőkhöz $ \ mathbf {E} _ {\ textrm {cons}} (\ mathbf {r}) $. A fentiek kiszámítása bármely $ \ gamma $ út mentén, amely a tér bármely pontján jár, az egyik meghatározza a $ V (x) $ függvényt, amelyet a mező potenciális energiájának nevezünk. > Vegyük egy konzervatív állandó elektromos mező konkrét esetét. A $ \ gamma $ elérési út mentén végzett kapcsolódó munkát tehát a lehetséges $$ V (A) – V (B) = | \ textrm {E} | \, \ Delta r különbsége fejezi ki. $$ 1 Volt potenciálkülönbségnek nevezzük azt a munkát, amelyet az 1 modul fenti mezője végzett N / C $, hogy 1 m egységnyi töltetet mozgasson.
Válasz
A feszültség vagy a feszültség az a potenciális energia mennyisége, amelyet az elektronok egy másik ponthoz, általában “földnek” neveznek, ami Bizonyos eszközökben ez az árammal függ össze az úgynevezett ellenállással (ohmban mérve), amely az eszköz feszültségének és áramának aránya. Pontosabban: a feszültség az energiamennyiség egy töltési coulombra, tehát a voltok mérete Joule / Coulomb. Ha egy valós analógiát szeretne, akkor egy tisztességes (nem a legjobb, de tisztességes) összehasonlítás, amelyet szívesen használok, a csövekben lévő víz analógiája. Az áram szó szerint csak a csövön átfolyó vízmennyiség. A több víz több vízmolekulát jelent, ami analóg a vezetéken keresztül áramló villamos energiával. A feszültségről viszont a vízesés szempontjából lehet gondolkodni: a magas vízesésről leeső víz több potenciális energiával rendelkezik, mint az a víz, amely mondjuk a vízesés tövében lévő kis szikla szélére esik. Itt is megmérjük a potenciált a talajhoz viszonyítva.
Tehát egy volt a vezetékben a “nyomás”. Minél több volt a feszültség, annál nagyobb a mozgáspotenciál. Tehát, ha valaminek a feszültségét növeli, akkor az energia mozgásának sebessége vagy sebessége nő, mert mindenki energiája ugyanazon a vezetéken megy keresztül.
Bobnak van feszültségszabályozója, és minél erősebben nyomja meg a gombot, annál több volt az áram az áramkörön keresztül a villanykörtébe. Először finoman lenyomja, és az izzó gyengén világít. Végül erősebben nyomja, és mivel a vezetékben több volt van, az áram gyorsabban mozog, így az izzó világosabb lesz. Ezután abbahagyja a nyomást, és mivel a keringőn nincsenek feszültségek, nincs nyomás, a fény kialszik. Ezután kalapáccsal lecsapja a gombot, és annyi volt a cirkuszon át, hogy a vezetékek túl vannak töltve. Mint ha egy hatalmas vízszivattyút csatlakoztatna egy aprócsőhöz, a cső megszakad, mert a víznyomás túl magas.
Egy másik hasonlat, amelyet használhat (ennek valójában van értelme)
A feszültség (V) az energia mozgási és mozgási lehetősége egyenértékű a víznyomással. Az áram (I) az áramlási sebesség, amperben mérve. Ohm (r) az ellenállás mértéke és egyenértékű a vízvezeték méretével. Ez a három kifejezés egy egyszerű képlettel kapcsolódik egymáshoz, amely beolvassa, az áram egyenlő a feszültség és az ellenállás osztva. I = V / r Képzelje el, hogy van egy tartály vize, amelynek tömlője csatlakozik a tartály aljához. Mi történik, ha növeli a nyomást a tartály belsejében? A tömlőből kifolyó víz mennyisége is növekszik. Ugyanez a helyzet a feszültség növelésével, több áram folyik. Mi történik, ha nagyobb átmérőjű tömlőt csatlakoztat ehhez a tartályhoz? Az áramlási sebesség is növekszik, mert az ellenállás csökkent. Ugyanez a helyzet akkor is, ha az áram mozgatásakor nagy nyomtávú vezetéket használ. Minél nagyobb a vezeték, annál nagyobb áramot tud átvinni rajta a vezeték sérülésével.
Remélem ennek van értelme, sok sikert a teszthez;)
Válasz
Értelemszerűen a volt egy joule oszloponként:
$$ V \ equiv \ frac {J} {C} $$
Ez az elektromos potenciál meghatározásából fakad: egy áramkörben vagy rendszerben az egységnyi töltésre jutó potenciális energia mennyisége. Hasonlóképpen: az elektromos potenciál az elektromos áramra vonatkozik, mivel a magasság / távolság (lényegében a gravitációs potenciál) a gravitációra vonatkozik. $ egy áramkörben, bizonyos ellenállással, $ R $. Ezt Ohm törvényének nevezik, és a $ \ Delta V = IR $ egyenlet adja meg.
Sokan azt mondják, hogy ez “elektromos nyomás”, de nekem személy szerint nem tetszik ez a hasonlat. Inkább az analógiát, mint a gravitációt. Gondoljon egy dombra guruló labdára. Miért nem gördül fel a dombra?
A labda potenciális energiájának minimalizálása érdekében mozog, amit a Föld konzervatív gravitációs ereje gyorsít fel. A domb alja a legközelebb van a Föld közepéhez, a lehető legalacsonyabb magassághoz, és ezért a legalacsonyabb gravitációs erőhöz.
Hasonlóképpen ez igaz az elektromos töltésekre is. A legalacsonyabb elektromos potenciál a minimális potenciális energia helye a pozitív töltésekhez *, és a konzervatív térben lévő részecskék a legalacsonyabb potenciális energia helyére mozognak. ebbe a helyzetbe van áramod Ohm törvényének megfelelően.
* Negatív töltések esetén a legkisebb potenciális energia a legnagyobb elektromos potenciálnál van. Az elektronok az elektromos potenciál növekedésének irányába mozognak.
Megjegyzések
- ” A labda a legalacsonyabb energiaállapotban akar lenni ” – ugh …
- @AlfredCentauri Érdemes kidolgozni? Pontosabb szeretnék lenni, ha tudsz, hogy több visszajelzést adj – ” ugh ” is ‘ t nagyon hasznos. Ehelyett azt mondhatnám, hogy a ” labda potenciális energiájának minimalizálása érdekében mozog, vagyis az alapállapot felé, ahol a legstabilabb. ” ‘ nehéz pontonkénti kifejezés, nem is beszélve az én ” művészi ” használatáról megszemélyesítés.
- zhutchens1, valóban részleteznem kell? A legjobb válasz komoly fizikus hallgatók szintjén arra a kérdésre, hogy ” Miért nem gördül fel [a labda] a dombra ” valóban, hogy a ‘ a labda ‘ nem akar ‘? Megjegyzéséből látom, hogy valószínűleg nem ‘ gondolja ezt. Ennek megfelelően járjon el.
- @AlfredCentauri Kösz. A válaszomat kissé pontosabbra szerkesztettem. Bár állíthatom, hogy egy ” komoly fizika hallgató ” az elektromos potenciál és egységeinek meghatározását alapvető / alapvető ismereteknek fogja találni .
Válasz
Itt van egy csomó pozitív töltésű (fekete színű) és negatív töltésű részecske ( fehér színű):
Tegyük fel, hogy negatív töltésű részecskét csepegtetünk az A pontba. Megpróbál balra mozogni, mert vonzza mindaz a pozitív töltés a bal oldalon, és taszítja a jobb oldali negatív töltés. (Van egy negatív töltés is a bal oldalon, de ezt több mint kiegyensúlyozza az összes pozitívum.)
Tegyük fel, hogy azt a részecskét az A pontról a B pontra szeretné áthelyezni. Akkor újra ellene kell nyomnunk az összes elektromos erőt, ezért energiára lesz szükség ahhoz, hogy a töltés A-ból B-be mozogjon.
A feszültség Az A és B pontok között van az az energiamennyiség, amire szükséged lesz — vagyis az az energiamennyiség, amelyre szükséged van ahhoz, hogy negatív töltésed A-ból B-be mozdulhasson, legyőzve az út során fellépő elektromos erőket.
Tegyük fel, hogy a feszültség véletlenül mondjuk 3. Az egyik módja annak kifejezésének, hogy azt mondjuk, hogy az A feszültség 1, a B feszültség pedig 4. Vagy mondhatjuk, hogy az A feszültség 6, és a A feszültség a B-nél 9. Vagy hogy az A-nál a feszültség $ -2 $, a B-nél a feszültség pedig $ + 1 $. Kiválaszthat egy teljesen tetszőleges számot, amelyet a $ A $ ponthoz rendelhet, mindaddig, amíg ezt a számot plusz 3-at hozzárendeli a $ B $ ponthoz.
Tehát menjünk előre és mondjuk (önkényesen), hogy a A $ A $ feszültség $ 2 $, a $ B $ feszültség pedig $ 5 $. Ezúttal is csak annyit értünk, hogy 3 egység energiára van szükség ahhoz, hogy egy töltési egységet $ A $ -ból $ B $-ba mozgassunk. / p>
Tegyük fel, hogy van még egy pont $ C $, és tegyük fel, hogy 7 egységnyi energiára van szükség ahhoz, hogy a töltési egységet $ A $ -tól $ C $ -ig mozgassa. Vagyis a feszültség $ A $ és $ C $ között $ 7 $. Aztán mivel már úgy döntöttünk, hogy a feszültséget $ 2 $ -nak hívjuk a $ A $ ponton, $ 9 $ -nak kell hívnunk a $ C $ ponton.
Most: Mennyi energia kell egy egység mozgatásához $ B $ és $ C $ közötti összeg? Nos, az a szám, amelyet $ B $ -nak rendeltünk – a feszültség $ B $ -nál – $ 5 $. És a feszültség $ C $ -on $ 9 $. Ezért azt jósoljuk, hogy 9-5 dollár = 4 dollár energiaegységre lesz szükség ahhoz, hogy a töltési egységet $ B $ -ról $ C $ -ra mozgassuk. Empirikusan kiderül, hogy ha így jósolsz, akkor mindig igazad van.
Tehát összefoglalva: A feszültség A $ $ A $ és $ B $ között az egységnyi töltés $ A $ és $ B $ közötti áthelyezéséhez szükséges energia. A at $ A $ feszültség tetszőleges szám, amelyet pótolni szeretne – hívhatja $ 2 $ -nak vagy $ -nak – 100 $ vagy 3,14159 $. Miután elkészítette ezt a számot, a $ B $ vagy $ C $ vagy $ D $ feszültség, mínusz a $ A $ feszültség, az az energia, amely az egységnyi töltés $ A-ból történő mozgatásához szükséges. $ – $ B $ vagy $ C $ vagy $ D $.És — csodával határos módon – ha ilyen módon hozzárendel egy számot, akkor felhasználhatja őket arra is, hogy kiderítse, mennyi energia szükséges az egységköltség $ B $ -tól $ C $ -ig vagy $ B $ -tól $ D $ -ig történő áthelyezéséhez. vagy $ D $ -tól $ C $ -ig, csak a különbségek figyelembe vételével.
Válasz
Ha nem tetszik a nyomás hasonlat, azt hiszem, nem tetszik neked ez az illusztráció: Tudna valaki intuitív módon elmagyarázni nekem Ohm ‘ törvényt? . De megér egy próbát megnézni.
Ettől eltekintve a $ V $ feszültség ($ \ mathrm V $ voltegységgel) csak egy töltésre eső energia; jelentése: Joule per Coulomb :
$$ \ mathrm {[V] = \ left [\ frac JC \ right]} $$
Más szavakkal, a feszültség az energia mennyisége ( potenciális elektromos energia , ahogyan hívják) az áramkör egy pontjában tárolva egységenként töltés .
Ha az áramkör egyik pontja több energiát tárol el, mint egy másik, akkor a töltések a másik pont felé mozognak. A töltés mindig a lehető legkisebb energiájú helyen akar lenni.
- Csakúgy, mint egy rugó, amely feszítve képes tárolni az energiát, amely mindig megpróbál visszatérni hozzá nyújtatlanul (legalacsonyabb) energia) alakja.
És ezért az emberek a “víznyomás” analógiát használják. Mivel a kettő közötti energia különbség pont az, ami miatt a töltés egyik pontról a másikra mozog – mintha nagyobb “nyomás” lenne rajtuk, ha az egyik pont “a másik pontba” tolná őket.
Mélyebben
Ennek az az oka, hogy a potenciális elektromos energia “tárolódik”, ha több (azonos előjelű) töltés gyűlik össze.
- Egyetlen elektron önmagában nem okoz potenciális energiát,
- de adj hozzá két elektront az áramkör ugyanazon pontjához, és taszítják egymást. Mint egy összenyomott rugó. Ha elengeded őket, akkor eltávolodnak egymástól .
Ez a “tárolt energia” abból adódik, hogy taszítják egymást d vannak olyan közeli foltok az áramkörben, ahonnan kevesebbet taszítanak – így természetesen odaköltöznek. Ez csökkenti ennek a rendszernek a potenciális energiáját – a legalacsonyabb energia konfigurációjának elérése ezért minden potenciális energiarendszer célja.
Tehát mindent összevetve egyszerűen egy töltésenkénti energia egy ponton, és összehasonlítható az áramkör többi pontjával, így tudjuk, hogy a töltés oda akar-e mozogni, vagy sem.
Megjegyzések
- Kérjük, vegye figyelembe, hogy a feszültség fogalma független az áramkör és az áramkörön átáramló áram fogalmától.