Что означает электрический потенциал в цепи?

Когда мы говорим о потенциале, мы на самом деле всегда имеем в виду разность потенциалов, т.е. отличие от потенциала в какой-то удобной точке отсчета. Это потому, что мы можем измерить только разность потенциалов, а не абсолютные значения. Итак, когда вы говорите:

Электрический потенциал в точке определяется как работа, совершаемая мной для переноса единичного заряда из бесконечности в эту точку.

На самом деле это означает, что разность потенциалов между бесконечностью и некоторой точкой$\mathbf r$это работа, совершаемая на единицу заряда для перемещения заряда из бесконечности в эту точку.

Теперь предположим, что у нас есть батарея с потенциалом$V$. Под этим мы подразумеваем, что для переноса единичного заряда от катода к аноду внутри батареи требуется количество работы, равное$V$то есть$V$это разность потенциалов между клеммами аккумулятора.

Когда мы помещаем батарею в цепь, мы обычно принимаем анод за нулевую точку потенциала. Поэтому, когда мы говорим, что напряжение в какой-то точке цепи равно$V$мы имеем в виду, что разность потенциалов между анодом и острием равна$V$.

Предположим, что электрический потенциал в точке цепи равен 4 вольтам.

Электрическая цепь состоит из двух или более узлов , которые, по сути, являются местом соединения двух или более элементов цепи. Например, схема, состоящая из батареи и резистора, имеет два узла; один, где более положительная клемма батареи соединяется с одной клеммой резистора, а другая, где более отрицательная клемма батареи соединяется с оставшейся клеммой резистора.

В этом контексте мы говорим о напряжении на элементе схемы, например, напряжении на батарее, напряжении на резисторе и т. д.

Под напряжением мы подразумеваем разность потенциалов между клеммами элемента схемы.

В более сложных схемах с более чем двумя узлами часто бывает так, что мы выбираем один узел в качестве эталонного (заземляющего, исходного). Тогда под узловым напряжением (напряжение в узле или точке цепи) понимается разность потенциалов между этим узлом и эталонным узлом.

Физически представьте себе это как прикрепление черного вывода вашего вольтметра к эталонному узлу, а затем размещение красного вывода на любом другом узле в цепи. Напряжение, считанное с вольтметра, является напряжением в этом узле, напряжением узла.

Ясно, что напряжение в опорном узле равно$0\,\mathrm{V}$поскольку размещение красного грифеля в той же точке, что и черного грифеля, (в идеале) даст$0\,\mathrm{V}$чтение.

В электромагнитных полях мы принимаем бесконечность в качестве нулевой точки отсчета. В батареях и цепях мы принимаем катод в качестве нулевой точки отсчета.

Таким образом, напряжение в более общем смысле можно определить как работу, совершаемую внешней силой для переноса единичного заряда из нулевой точки в заданную точку.