Elektrické napětí je veličina, která se číselně rovná práci pohybu jednotky elektrického náboje mezi dvěma libovolnými body elektrického obvodu.
Napětí, stejně jako EMF, se měří ve voltech (V). Hodnoty ustáleného napětí jsou označeny velkým písmenem U a hodnoty nestabilního napětí malým písmenem u. Analogicky s proudem se rozlišuje mezi stejnosměrným a střídavým napětím. Konstantní napětí se může měnit ve velikosti, aniž by se změnilo jeho znaménko. Střídavé napětí periodicky mění jak velikost, tak znaménko.
Elektrické napětí (U) mezi dvěma body v elektrickém obvodu nebo elektrickém poli se rovná práci, kterou elektrické pole vykoná při přesunu jednotkového náboje z jednoho bodu do druhého. V potenciálním elektrickém poli tato práce nezávisí na dráze, po které se náboj pohybuje; v tomto případě E. n. mezi dvěma body se shoduje s potenciálním rozdílem mezi nimi.
Pokud je pole bezpotenciálové, pak napětí závisí na dráze, po které se náboj pohybuje mezi body. Bezpotenciální síly, nazývané síly třetích stran, působí uvnitř jakéhokoli zdroje stejnosměrného proudu (generátor, baterie, galvanický článek atd.). Napětí na svorkách zdroje proudu je vždy chápáno jako práce elektrického pole na přesunutí jediného kladného náboje po dráze ležící mimo zdroj; v tomto případě E. n. se rovná rozdílu potenciálů na svorkách zdroje a je určeno Ohmovým zákonem: U = IR—E, kde I je síla proudu, R je vnitřní odpor zdroje a E je jeho elektromotorická síla (emf). Když je obvod otevřený (I = 0), napěťový modul je roven emf zdroje. Proto je emf zdroje často definováno jako E.n. na jeho svorkách, když je obvod otevřený.
V případě střídavého proudu, E. n. obvykle charakterizován efektivní (efektivní) hodnotou, což je střední kvadratická hodnota napětí za určité období. Koncové napětí zdroje střídavého proudu nebo induktoru je měřeno prací elektrického pole pro pohyb jediného kladného náboje podél cesty mimo zdroj nebo cívku. Podél této dráhy prakticky neexistuje vírové (nepotenciální) elektrické pole a napětí se rovná rozdílu potenciálů. E. n. obvykle se měří voltmetrem. Jednotka E. n. v Mezinárodní soustavě jednotek – volt.
Fyzické množství! číselně se rovná práci pohybu jednotky elektrického náboje mezi dvěma libovolnými body elektrického obvodu.
Elektrické napětí je fyzikální veličina, která charakterizuje elektrické pole. Napětí ukazuje, jakou práci vykoná elektrické pole, když přesune jednotkový kladný náboj z jednoho bodu do druhého.
Elektrické napětí je elektromotorická síla (EMF), při které každý náboj 1 Coulomb, procházející obvodem, vykoná práci 1 Joule.
Elektrické napětí (U) mezi dvěma body v elektrickém obvodu nebo elektrickém poli se rovná práci, kterou elektrické pole vykoná při přesunu jednotkového náboje z jednoho bodu do druhého. V potenciálním elektrickém poli tato práce nezávisí na dráze, po které se náboj pohybuje; v tomto případě E. n. mezi dvěma body se shoduje s potenciálním rozdílem mezi nimi.
Pokud je pole bezpotenciálové, pak napětí závisí na dráze, po které se náboj pohybuje mezi body. Bezpotenciální síly, nazývané síly třetích stran, působí uvnitř jakéhokoli zdroje stejnosměrného proudu (generátor, baterie, galvanický článek atd.). Napětí na svorkách zdroje proudu je vždy chápáno jako práce elektrického pole na přesunutí jediného kladného náboje po dráze ležící mimo zdroj; v tomto případě E. n. se rovná rozdílu potenciálů na svorkách zdroje a je určeno Ohmovým zákonem: U = IR—E, kde I je síla proudu, R je vnitřní odpor zdroje a E je jeho elektromotorická síla (emf). Když je obvod otevřený (I = 0), napěťový modul je roven emf zdroje. Proto je emf zdroje často definováno jako E.n. na jeho svorkách, když je obvod otevřený.
V případě střídavého proudu, E. n. obvykle charakterizován efektivní (efektivní) hodnotou, což je střední kvadratická hodnota napětí za určité období. Koncové napětí zdroje střídavého proudu nebo induktoru je měřeno prací elektrického pole pro pohyb jediného kladného náboje podél cesty mimo zdroj nebo cívku. Podél této dráhy prakticky neexistuje vírové (nepotenciální) elektrické pole a napětí se rovná rozdílu potenciálů. E. n. obvykle se měří voltmetrem. Jednotka E. n. v Mezinárodní soustavě jednotek – volt.
Elektrické náboje se navzájem přímo neovlivňují. Každé nabité těleso může vytvořit elektrické pole v okolním prostoru. Takové pole má přímý silový účinek na jiná nabitá tělesa.
Obsah
- Elektrické pole a jeho vlastnosti
- Rovnoměrná intenzita elektrického pole
- Síla magnetického elektrického pole
Elektrické pole a jeho vlastnosti
Hlavní vlastností elektrického pole je působení určité síly na elektrické náboje. Jinými slovy, nabitá tělesa jsou schopna vzájemně interagovat pouze díky elektrickým polím, které je obklopují.
Takzvaný zkušební náboj (bodový náboj, malé velikosti) umožňuje studovat elektrické pole, které obklopuje nabité těleso. Takový poplatek nemůže provést znatelné přerozdělení uvažovaných poplatků.
Elektrické pole pro náboje, které jsou stacionární a v průběhu času se nemění, budeme nazývat elektrostatické. Ve většině případů se to nazývá jednoduše elektrické pole.
Článek: Napětí elektrického pole
Jestliže se zkušební náboj použije ke studiu elektrického pole vytvořeného několika elektricky nabitými tělesy, výsledná síla se rovná geometrickému součtu sil působících na zkušební náboj odděleně od každého z nabitých těles.
Potom bude intenzita elektrického pole generovaná systémem nábojů v určeném bodě prostoru záviset na vektorovém součtu sil elektrického pole vytvořeného náboji ve stejném bodě samostatně:
Tato vlastnost elektrického pole implikuje jeho podřízenost principu superpozice. Podle Coulombova zákona je síla elektrostatického pole vytvořeného bodovým nábojem $Q$ ve vzdálenosti $r$ od něj určena následujícím vzorcem:
Takové pole se nazývá Coulomb. V tomto poli bude směr vektoru $vec$ záviset na znaménku náboje $Q$, pokud $Q$ > $0$, pak $vec$ směřuje radiálně od náboje, pokud $Q$
Pro účely vizuální reprezentace elektrických polí se používají siločáry. Provádějí se tak, že směr vektoru $vec$ se v každém bodě shoduje se směrem tečny k takové siločáry. Obraz elektrického pole v důsledku siločar vyžaduje splnění následující podmínky: hustota takových čar musí být úměrná velikosti vektoru intenzity pole.
Coulombovo pole bodového náboje $Q$ je lepší zapsat ve vektorovém tvaru. K tomu se nakreslí poloměrový vektor $vec$. z poplatku $Q$ do pozorovacího bodu. Pak za předpokladu, že $Q$ > $0$, $vec$ se ukáže být paralelní s $vec$. Za předpokladu, že $Q$
Příkladem využití principu superpozice polí jsou siločáry elektrického dipólu. Takové čáry představují soustavu dvou nábojů $q$p stejné velikosti a opačných znamének, umístěných v určité vzdálenosti $L$.
Rovnoměrná intenzita elektrického pole
Pro kvantifikaci elektrického pole je zavedena silová charakteristika ve formě intenzity elektrického pole. Síla elektrického pole je považována za fyzikální veličinu charakterizovanou silou vlivu pole na testovací kladný náboj umístěný v daném bodě prostoru.
Tato hodnota je určena vzorcem:
- $E$ — intenzita elektrického pole (Volty/metr),
- $F$ je síla působící na náboj Q (Newton),
- $Q$ – poplatek (Coulomb).
Síla elektrického pole představuje fyzikální vektorovou veličinu. V nerovnoměrném poli bude síla působící na náboj v různých bodech pole různá. Intenzita rovnoměrného elektrického pole se považuje za přímo úměrnou napětí mezi deskami a nepřímo úměrnou vzdálenosti mezi nimi:
- $E$ — stejnoměrná intenzita elektrického pole (Volty/metr),
- $U$ je napětí vyskytující se mezi deskami (Volty),
- $d$ je vzdálenost mezi deskami, které jsou nabité (metr).
Síla magnetického elektrického pole
Síla magnetického elektrického pole je určena silou působící na zkušební magnet umístěný v poli.
Protože magnetické póly neexistují odděleně, pozorujeme působení opačně směrovaných sil na jižní a severní pól zkušebního magnetu. V tomto případě vzniká moment páru sil, charakterizující velikost intenzity pole v daném místě.
V magnetickém poli válcové cívky bude přímo úměrná počtu závitů a síle proudu a zároveň nepřímo úměrná délce cívky.
Směr vektoru síly magnetického pole v každém bodě se bude shodovat se směrem siločar. Uvnitř samotné cívky (magnetu) je nasměrován z jižního pólu na sever a mimo něj – ze severu na jih.
