Hur kan du ha en negativ spänning?

Det enklaste att göra här är att komma ihåg att endast skillnader i potentiell materia, och det betyder att vi kan lägga till eller subtrahera en konstant från varje spänning i ett system utan att ändra dess beteende, så att vi kan göra alla negativa tal positiva för att du ska må bättre eller lika enkelt göra alla positiva negativa.

Kort sagt , det är bara ett nummer och du bör inte oroa dig över att det har ett tecken.

Kommentarer

• Du bör överväga tecknet. Om $ \ Delta V = V_B – V_A > 0 $ betyder det att den elektriska potentialen i B är högre än i A. Om den är negativ är det tvärtom. Att ' är en viktig skillnad, nej?
• Skillnaden är densamma oavsett om du lägger till en konstant i alla termer för att göra dem negativa eller positiva
• Men spänningar kan inte avbrytas om du försummar skyltarna?

Spänning är en skillnad mellan potentiell energi för elektriska laddningar och potentialer definieras från krafter, så att $ F = – \ nabla V $, där $ V $ är potentialen och $ F $ är kraften. När du har bestämt den potentiella $ V $ kan du nu lägga till vilken konstant du vill, eller någon funktion $ f $ som inte beror på koordinater, eftersom $ – \ nabla V = – \ nabla (V + f) $, som $ f $ beror inte på koordinater. Det sista är vad som kallas att ställa in ett ursprung för potentiell energi, något du säkert har hört talas om. Nåväl, i den funktionen $ f $ där du ställer in ditt ursprung för potentialer kan du ha negativa spänningar mellan två punkter. p>

Ett annat sätt att se spänningen är det arbete du måste göra per laddningsenhet för att flytta den laddningen från en punkt till en annan, även här, när vi har att göra med skillnader, kan du också ha negativa spänningar.

Om du pratar om kretsar gäller allt ovanstående, du kan ställa in en potentialskillnad $ V $ med, låt oss säga, ett batteri, så kan du använda någon enhet så att den potentiella energin är ännu lägre än den som är inställd med batteriets – tecken, eftersom du ställer in det potentiella ursprunget 0 för det batteriet, då kommer den punkten att ha en negativ spänning.

Låt oss säga att du vill veta den elektriska potentialskillnaden r meter från en elektron som sitter i ett tomrum i rymden. Vi kommer att beteckna denna potentialskillnad e som $ V_e $.

Den elektriska potentialskillnaden beskriver skillnaden i potentialenergi hos en enhets positiv laddning från en punkt i rymden till en annan och arbetet som utförts på en enhets positiv laddning för att bära den från samma peka på den andra.

Detta ger ekvationen: $$ V_a-V_b = k \ frac {Q} {r_a} -k \ frac {Q} {r_b} $$

$ V_a $ är den slutliga potentialen och $ V_b $ är initialen. I det här scenariot är det vanligt att göra $ V_b $ till nollreferenspunkten vid $ r = \ infty $, vilket gör $ r_b = \ infty $ och $ V_b = 0 $. Därför blir ekvationen:

$$ V_a = k \ frac {Q} {r_a} $$

Eftersom vi tittar på potentialen för en elektron, är $ Q = -e $, där $ e $ motsvarar den grundläggande avgiften. Så i detta fall är ekvationen:

$$ V_e = k \ frac {-e} {r_a} $$

Denna ekvation ger ett negativt värde oavsett hur långt borta är den positiva testladdningen från elektronen. Detta är vettigt eftersom en positiv punktladdning vid $ r_b = \ infty $ förlorar potentiell energi när den förs mot elektronen (nedströms) och negativt arbete utförs.

Om elektronen ersätts med en proton , den potentiella skillnaden, betecknad med $ V_p $, blir: $$ V_p = k \ frac {e} {r_a} $$

Om du har en proton och en elektron beräknar du helt enkelt $ V_e + V_p $, eftersom elektrisk potential är en skalär kvantitet.

Kommentarer

• Hej Bionic Person och välkommen till Physics.SE! Se detta hjälpinlägg för att lära dig hur du skriver dina ekvationer på ett sätt trevligare sätt, dvs på $ \ LaTeX $, för att förbättra läsbarheten. Tack!

”negativ” spänning är relativ! Potential är potential. Om jag har två batterier anslutna i serie och mäter volt från den punkt där de är anslutna, kommer jag att mäta + V i ena änden och -V i den andra. Detta är en grundläggande elektronikfråga och nu har du ett grundläggande svar.