פוטנציאל חשמלי

הפוטנציאל החשמלי הוא כמות פיזית סקלרית המאפיינת את עוצמת השדה.הפרמטר מבטא גם את המתח החשמלי.

המשמעות הפיזית של השדה החשמלי

מדענים התלבטו זה מכבר בחומרים של השדות החשמליים והמגנטיים, אך עד כה מדובר במסתורין להם, כמו כוח הכבידה.הקיום אינו מחלוקת, אך המהות אינה ברורה.אנשים לא ידעו את סוד החשמל הרבה לפני התקופה שלנו, והם לא שאפו לחקור.

הישגים מרכזיים בחקר החשמל היו מתרחשים לפחות 20 שנה מוקדם יותר מאשר במציאות.לפני Oersted, ג 'ובאני Domenico Romanozi בשנת 1802 ציין את ההשפעה של חוט עם זרם על מחט מגנטית.זה אושר על ידי נתונים פרסומים רשמיים, ואת האירוע בפועל אולי קרה קודם לכן.את הכשרון של Oersted רק במוקד תשומת הלב הציבורית על העובדה שנצפתה.

דוגמאות דומות של חושך.לפעמים מדענים, ללא קשר זה לזה, עשו תגליות, המצאות.היו מקרים שבהם הבעל של המדע חשב שהמצאותיו אינן חדשות.אחר כך הופתע כאשר התברר שהמחברים שייכים עכשיו לזר, אם כי תגליתו שלו התרחשה קודם לכן.שתיקה הבטיחה את המעבר של חלק תהילה לאירוע המתואר.זה קרה במאה XIX - מדענים כל הזמן שיתפו פעולה, דנו משהו, לפעמים זה היה קשה למצוא הקצוות.לדוגמה, פאראדיי האשים את הגניבה הפלגיאטאית של העיצוב של המנוע האנושי הראשון, וויקיפדיה ייחסה לו את מחברו של המשרן, שהומצא על ידי לפלס, שאליו לא טען מייקל.עם זאת, כשמדובר בנושא של שדות, מדענים לשמור על שתיקה מאוחדת.היוצא מן הכלל היחיד היה ניקולה טסלה, שטענה שכל דבר ביקום מורכב מתנודות הרמוניות.לכן, מדענים אינם יודעים דבר על המגרש, והפוטנציאל החשמלי הוא מאפיין של השדה.אף אחד לא ראה את החומר, הם לא יכלו להירשם במשך זמן רב וכמעט לא נמצאים היום!אל תאמינו לזה - נסו לצייר בדמיונו של גל אלקטרומגנטי:

1. ידוע כי התנודה היא סופרפוזיציה של שדות חשמליים ומגנטיים המשתנים עם הזמן.
2. וקטור העוצמה המגנטית הוא ניצב לווקטור חשמלי, המחובר דרך קבוע בינוני( כמות פיזית מסוימת).
3. במראה, אלה שני גלים בניצב. .. להפסיק!מהו גל?

זה נראה כמו הפיזיקה המודרנית.אף אחד לא יודע בדיוק מה השדה, התנדנד, הגל נראה, איך לצייר אותו.ברור רק: תמונות מתוך ספר הלימוד מתארות בצורה גרועה את המתרחש.הדבר מחמיר עקב חוסר היכולת של אדם לראות ולהרגיש קרינה אלקטרומגנטית.תנודה לא נראית סינוסואידית, נחשב לנקודה אחת, קו, חזית, וכו 'זה די דחיסה ומתח של האתר, משהו הדומה דמות תלת ממדי מתואר.

הקדמה ארוכה מראה כמה נשאר לא ידוע בחיי היומיום.ולפעמים מהווה סכנה ממשית לבני אדם.לדוגמה, הוכח כי הקרינה של תנור המיקרוגל בהדרגה "מקלקל" את האוכל.אדם שאוכל באופן קבוע מהמיקרוגל מסתכן בקבלת רשימה מקיפה של מחלות העומדות לרשותו.קודם כל - מחלות דם.לא בטוחים עבור אנשים תדר הרשת של 50 הרץ.

מאפיינים של השדה החשמלי

אדם הבין מהר כי יש שדה חשמלי, כבר במאה ה -18 - או מוקדם יותר - התמונה שלו צבועה עם נסורת.אנשים ראו שורות מתרוממות.באנלוגיה, החלו לנסות לתאר את השדה החשמלי.לדוגמה, צ'ארלס קולומב בסוף המאה השמונה עשרה גילו את חוק המשיכה ודחייה של חיובים.בכתיבת הנוסחה, הבנתי כי הקווים המכוונים של כוח האינטראקציה מתמקדים באופן מרכזי סביב אשכול נקודות חשמל, ומסלולי התנועה ישרים.

כך נראתה התמונה הראשונה של השדה החשמלי.זה מזכיר תמונה של איך החוקרים ייצגו אחד מגנטי, אבל עם הבדל ענק: בטבע היו האשמות של שני הסימנים.קווי המתח הולכים לאינסוף( בתיאוריה, כמובן, הם יסתיימו).ואת המטען המגנטי לא נמצאים אחד אחד, הקווים שלהם סגורים תמיד באזור הגלוי של החלל.

עבור כל השאר, היה הרבה במשותף, למשל, חיובים של אותו סימן להדוף אחד את השני למשוך אחד את השני.זה נכון עבור מגנטים וחשמל.Hilbert ציין כי מגנטיות הוא חומר חזק שקשה להרוס או להרוס, וחשמל הוא נהרס בקלות על ידי לחות וחומרים אחרים.הוא הוסיף את קולומב אל הקנה, אשר בעקבות בנג'מין פרנקלין הטיל מטען שלילי על האלקטרונים.למרות שזה היה בערך כמות הנוזלים.ואת האלקטרונים עודף צריך להיקרא חיובי.

כתוצאה מכך, קווי כוח השדה מסודרים בכיוון ההפוך לנתיב הנכון.הפוטנציאל גדל לא שם. .. המאפיינים העיקריים של השדה החשמלי הם:

1. המתח - מראה מה הכוח פועל על חיוב יחידה חיובית בנקודה מסוימת מהשדה.
2. פוטנציאל - מראה איזה סוג של עבודה שדה יכול להזיז להעביר מבחן חיוב יחיד בודד לנקודה מרוחקת עד אין קץ.
3. מתח - ההפרש הפוטנציאלי בין שתי נקודות.המתח נקבע רק ברמה מסוימת.

המקור הסביר ביותר של מונחים מהשפה הלטינית.המתח נעשה בשימוש, ככל הנראה, על ידי אלסנדרו וולטה, והפוטנציאל נקרא בשם השדה, המאופיין בערך מוגדר: העבודה על העברת המטען אינה תלויה במסלול שווה להפרש הפוטנציאל של הנקודות הראשוניות והסופיות.כתוצאה מכך, על מסלול סגור הוא אפס.

פוטנציאל אפס ופוטנציאל שדה

השדה החשמלי נחשב פוטנציאלי, ופירוש הדבר כי העבודה של העברת החיוב בו אינה תלויה במסלול ונקבעת על ידי הפוטנציאל בלבד.הפוטנציאל הוא מושג פיזי אוניברסלי, המשמש לעתים קרובות.לדוגמה, עבור שדה הכבידה של כדור הארץ, שמקורו עדיין בלתי מוסבר.זה ידוע כי ההמונים נמשכים על ידי החוק, מזכיר את זה נגזר על ידי צ 'ארלס קולומב.

בשדה חשמלי, העולם הופך לנקודת ההתחלה.אין הבדל לגבי מה לחשב את הפוטנציאל, אבל אנשים הבינו במהירות כי המכות חשמל המגרש, עקיצות זכוכית עם חשמל, ואת הקרקע לא גורם נזק.לכן, בהתאמה מלאה עם ההיגיון שאומצה לאפס.זהו יתרון: כדור הארץ הוא ענק בגודל, זרמים ענק, סטטי ומשתנה, זורמים בקלות על הפלנטה.זה הוכיח כי על הגוף הוא מנסה להפיץ את הדדית על המרחק המקסימלי.מה מתאים את פני השטח של כדור הארץ.בתרחיש זה, צפיפות המטען מתגלה כחסרת משמעות, הרבה פחות מאשר על כל גוף חשמלי.

על פני כדור הארץ, הפוטנציאל עם חריגים נדירים נמדד ביחס לקרקע, הערך נקרא מתח חשמלי.מן ההקשר מתברר כי המתח הוא חיובי ושלילי.עם זאת, לא תמיד.על קווי חשמל, זה נחשב לעתים יתרון כדי להשתמש במעגלים עם מבודד ניטרלי.אז הפוטנציאל של כל נקודה לא נחשב יחסית לכדור הארץ, אין ניטרלי.זה מתאפשר במעגלים תלת פאזיים.

שנאי בידוד מותקן בתחנת המשנה המקומית, נייטרלי משני אשר מעוגן על מנת לספק לצרכנים מתח פאזה של 220 V ולא ליניארי.לפעמים אנשים חושבים בתמימות שכוכב הלכת הוא אחד, ולכן, נייטרלי אינו נחוץ, הזרם ימשיך לזרום.אבל הוא יזרם דרך האדמה, ויגרום נזק כלכלי ניכר ויציב סכנה לאנשים על ידי יצירת מתח מתמשך.מנצח נחושת אפס - החזרה נקרא במחצית הראשונה של המאה XIX - יש התנגדות קטנה מובטחת לא לגרום נזק.

במעגלים עם נייטרלים מבודדים, הפוטנציאל אינו נמדד ביחס לקומת הקרקע, והמתח נמדד בין שתי נקודות.ראוי להזכיר כי, על פי החוק של אוהם, זרם זורם דרך מנצח יוצר הבדל אפשרי.לכן, לא ניתן לבצע לולאה כדור הארץ בתאונה.התנגדות נמוכה יכולה להיות הגורם להיווצרות של פוטנציאל הבדל פוטנציאלי כאן.ואדם צריך לזכור על הסכנה של המתח של המגע.

עם זאת, מעגלים עם נייטרלי מבודד משמשים גם למטרות אבטחה.אם המתח נוצר בין שתי נקודות של התפתלות משנית של שנאי הבידוד, הזרם לקרקע דרך האדם רשלני אשר תופס את החוט החשוף לא ילך - ההבדל הפוטנציאלי יחסית לקרקע הוא פחות.כתוצאה מכך, שנאי בידוד הופך למדוד של הגנה משמש לעתים קרובות בפועל.

ירידה פוטנציאלית במעגל חשמלי חיצוני

מעגל חשמלי חיצוני הוא אזור מחוץ למקור.בפועל, EMF מיוצר על פיתולים משניים של שנאי תלת פאזי של תחנה, הנחשב למקור.החל עם סיכה, יש מעגל חיצוני.

על זה, טיפות פוטנציאליים מתח לשלב אל ניטרלי.אנחנו מדברים על צרכנים רגילים.כאשר החשמל מגיע לבית, זה תמיד מערכת תלת פאזית הנוכחי.הנייטרלי מקורקע חירש כדי להבטיח את הרמה הרצויה של הביטחון.בניין מגורים אינו מבטיח טעינה אחידה של כל השלבים, הזרם הנוכחי יזרום דרך ניטרלי.אם המעגל משמש להגנה, אין ערובה מלאה של הביטחון: הנתיב הנוכחי הוא מסוגל לזרום דרך אדם פתאום לוקח את מנצח הארקה.

לכן, יש צורך לספק שני מוליכים נייטרלי: עבודה ומגן.דרך הראשון, חלקי מתכת של האובייקט הם אפס, דרך הארקה השנייה.ובחו"ל, מקובל לחלק שני סניפים לשני קווים שונים, וב הפדרציה הרוסית הם משולבים באזור הלולאה הקרקע.הראשון הוא עשה עבור הגנה אמינה, השני - על היכולת לעבוד בבניית ציוד תלת פאזי( פתאום לבוא שימושי!).אם המתקן התעשייתי משאיר רק את הארקה של המקרה, זה יסתיים רע עבור לוזר אשר נפל תחת פוטנציאל חשמלי.

כתוצאה מכך, המערכת המערבית טובה לציוד חד פאזי.אבל בשל איחוד של המערכת של הפדרציה הרוסית קשה יותר.הציוד המיובא אינו מתאים היטב לתנאים הרוסיים: מסנני הכוח מתוכננים כך שהמנגנים הניטראליים המגינים והמעובדים אינם חופפים.הסיבה לפוטנציאל החשמלי:

1. על המוליך המגן היא תמיד הפוטנציאל של הקרקע - אפס.
2. בעבודה, ערך שונה מותר בשל ירידה המתח על חוטי קו החשמל.

כדי להשוות את ההבדל, השורות בכניסה לבניין משולבות ומובילות למעגל הברקים.כי עבור ציוד מיובא אינו הופך להיות פתרון אידיאלי, חברות ספקים של חשמל סובלים הפסדים.זוהי מערכת ידועה TN-C-S, המשמש הפדרציה הרוסית.בתים שנבנו בחזרה בברית המועצות נמצאים בהדרגה מחדש.