Говоря о разности потенциалов в цепи, о чьей работе мы говорим?

Есть два определения, которые используются для определения разности электрических потенциалов:

• Электрический потенциал в положении$B$относительно электрического потенциала в положении$A$работа, совершаемая внешней силой при снятии единичного положительного заряда с места$A$позиционировать$B$.
• Электрический потенциал в положении$B$относительно электрического потенциала в положении$A$минус работа поля по снятию единичного положительного заряда с позиции$A$позиционировать$B$.

Эти два определения эквивалентны, потому что внешняя сила равна по величине, но противоположна по направлению силе, действующей на заряд из-за поля, т.е.$\vec F_{\rm external} + \vec F_{\rm field}=0$и, таким образом, чистая работа, выполненная при единичном положительном изменении, равна нулю, что, в свою очередь, означает, что кинетическая энергия заряда не изменяется.
Утверждая, что это действительно так, система является единицей положительного изменения и технически обеими силами,$\vec F_{\rm external}$и$\vec F_{\rm field}$являются внешними силами.

В теории цепей, если используется потенциал, а не разность потенциалов, принято назначать один узел в качестве нуля потенциала и называть его землей или землей.

Хотя связано другое понятие, это понятие электрической потенциальной энергии, и определение разницы в электрической потенциальной энергии относится к работе, совершаемой внешними силами, или за вычетом работы, совершаемой электрическим полем при извлечении зарядов из расположения зарядов.$C$к расстановке сборов$D$.

Отдельный заряд сам по себе не может иметь электрическую потенциальную энергию, которая является свойством совокупности зарядов.

Теперь постараюсь ответить на ваш вопрос.

Предположим, что система представляет собой одиночный (положительный для простоты) заряд.$Q$которая оказывается во внешнем электрическом поле, создаваемом чем-то вне системы.
Одиночный заряд будет испытывать силу из-за поля$\vec F_{\rm field}$и ускоряться, т.е. набирать кинетическую энергию за счет работы, совершаемой внешним электрическим полем.
Этот единичный заряд взаимодействует с решеткой, состоящей из заряженных ионов, и прирост кинетической энергии уравновешивается количеством тепла (или других форм энергии, например, света в светодиоде), генерируемого при потере кинетической энергии.
Откуда берется это тепло?
Оно исходит от электрического поля, создаваемого неизвестно чем.
Вместо того, чтобы говорить о силах, можно описать ситуацию с точки зрения электрического потенциала и сказать, что произошло уменьшение электрического потенциала отдельного заряда.
В этом случае можно сказать, что работа, совершаемая над зарядом электрическим полем, равна$-Q\Delta V$где$\Delta V$- изменение электрического потенциала (разность электрических потенциалов).
Заметим, что в этом контексте было бы неправильно говорить, что единичный заряд потерял электрическую потенциальную энергию.

Теперь рассмотрим заряженный конденсатор.
Конденсатор обладает запасом электрической потенциальной энергии в своем электрическом поле, и некоторое время назад что-то должно было совершить работу, чтобы разделить заряды и увеличить электрическую потенциальную энергию конденсатора.
Конденсатор также будет иметь разность потенциалов на своих пластинах.

Рассмотрим систему, состоящую из заряженного конденсатора, выводы которого соединены с резистором.
Положительный заряд течет от положительного вывода конденсатора через резистор к отрицательному выводу конденсатора.
При этом электрическая потенциальная энергия системы уменьшается, а в резисторе выделяется равное количество тепла.
Количество заряда, накопленного на конденсаторе, уменьшится.
Проще говоря, вы можете думать о движущемся положительном заряде в резисторе, подвергающемся воздействию электрического поля, создаваемого зарядами на конденсаторе, при этом это электрическое поле совершает работу над движущимся положительным зарядом.
Движущийся положительный заряд перемещается из положения с относительно высоким электрическим потенциалом в положение с относительно низким потенциалом, совершая при этом работу.

Наконец, рассмотрим «странный» конденсатор, в котором между его пластинами (выводами) происходит электрохимическая реакция.
Эта электрохимическая реакция может перемещать положительные заряды с отрицательной клеммы на положительную и поддерживать постоянную разность потенциалов на клеммах.
Это ячейка, в которой химическая энергия системы (батареи) преобразуется в электрическую потенциальную энергию.
Теперь подключите резистор к клеммам ячейки.
Электрическое поле вне клетки направлено от положительного полюса к отрицательному.
Под действием этого внешнего электрического поля положительные заряды будут перемещаться от положительного вывода через резистор к отрицательному выводу ячейки.
Это внешнее электрическое поле действует на движущийся положительный заряд, в результате чего в резисторе выделяется тепло.
Этот движущийся положительный заряд перешел от более высокого потенциала к более низкому потенциалу, и в результате система (ячейка и резистор $) потеряла некоторую электрическую потенциальную энергию. Однако с ячейкой
движущийся положительный заряд перемещается от отрицательного полюса к положительному, увеличивая ее потенциала и, следовательно, приводит к увеличению электрической потенциальной энергии системы.

В целом существует баланс, и электрическая потенциальная энергия системы остается неизменной.
После полного замыкания потенциал движущегося положительного заряда не меняется.
Химическая энергия была преобразована в равное количество тепла.

О чьей выполненной работе говорит 6V?

При перемещении заряда$+Q$от положительного вывода ячейки к отрицательному выводу ячейки внешнее электрическое поле, создаваемое клеткой, делает$6\, Q$единиц работы движущегося заряда потенциал движущегося заряда падает на$6\, V$и$6\,Q$тепла выделяется в резисторе.

При перемещении заряда$+Q$от отрицательной клеммы ячейки к положительной клемме ячейки в направлении, противоположном направлению электрического поля внутри ячейки, электрохимический процесс происходит$6\,Q$единиц работы над зарядом и повышает его потенциал на$6\, V$.

Если движущийся положительный заряд движется по полной цепи, то его потенциал не изменяется, электрическая потенциальная энергия системы не изменяется, силы, действующие на движущийся заряд, совершают работу, в результате которой изменяется$6\, Q$единицы химической энергии превращаются в$6\,Q$единиц тепла.

Выбирайте.

«Мне кажется, что когда мы говорим о ЧР вокруг заряда (т.е. разности потенциалов между бесконечностью и точкой), мы говорим о работе, совершаемой на единицу заряда внешним агентом»

Вы абсолютно правы; большинство учебников таким образом определяют потенциал и разность потенциалов из-за статического заряда. Такие определения (как правило!) правильные, но, на мой взгляд, несколько корявые. Нет необходимости привлекать внешнее агентство. Определение, которое я предпочитаю, состоит в том, что pd между A и B (величина, на которую потенциал A больше, чем у B) — это работа, совершаемая полем на единицу заряда пробного заряда, идущего от A к B.

Объем работы на единицу заряда в этом определении действительно равен объему работы на единицу заряда, который должен был бы быть выполнен внешним агентством при перемещении тестового заряда из B в A (при условии, что КЭ тестового теста не изменится). заряд!), но зачем привлекать внешнее воздействие к определению электрической величины, возникающей из электрического поля?

[Конечно, для пробного заряда вполне возможно перейти от А к В в электрическом поле без какого-либо внешнего воздействия, кроме поля. Примером может служить ускорение электронов в электронной пушке. Электрический PE теряется, а кинетическая энергия увеличивается.]

В цепи с батареей батарея выполняет свою работу путем преобразования химической энергии в потенциальную энергию зарядов на выводе батареи.

Затем эта потенциальная энергия зарядов преобразуется в их кинетическую энергию и теплоту или какие-то другие формы энергии, в зависимости от типа нагрузки, по мере движения зарядов по цепи. Итак, мы можем сказать, что заряды тратят свою потенциальную энергию или что заряды совершают какую-то работу при протекании по цепи.