В чем разница между электрическим потенциалом, электростатическим потенциалом, разностью потенциалов (PD), напряжением и электродвижущей силой (ЭДС)?

Это запутанная часть с тех пор, как я начал изучать электричество. В чем разница между электрическим потенциалом, электростатическим потенциалом, разностью потенциалов (PD), напряжением и электродвижущей силой (ЭДС)? Все они имеют одну и ту же единицу СИ Вольт, верно? Буду признателен за ответ.

Понизить. Никаких исследований не показали. По какой-то причине этот вопрос имеет +26 голосов, хотя он не показывает никаких исследований, но этот другой вопрос также не показывает никаких исследований и имеет -5 голосов.
@alejnavab Об этом спросили десять лет назад, тогда как последний вопрос был задан год назад. Stackexchange уже не тот, что раньше

Ответы (11)

РЕДАКТИРОВАТЬ: Проще говоря, разность потенциалов — это работа, совершаемая электростатической силой над единичным зарядом, а ЭДС — это работа, выполняемая чем-то другим, кроме электростатической силы, над единичным зарядом.

Мне не нравится термин "напряжение". Кажется, это означает все, что измеряется в вольтах. Я бы скорее сказал электрический потенциал и электродвижущая сила.

И эти два принципиально разные.

Электростатическое поле консервативно, т. е. над любой петлей л у нас есть ∮ л Е → ⋅ г л → "=" 0 . Другими словами, линейный интеграл электростатического поля не зависит от пути, а только от конечных точек. Таким образом, мы можем определить по пунктам скалярное значение электростатического потенциала ф , такой, что

ф А − ф Б "=" ∫ А Б Е → ⋅ г л → ,

или

д ( ф А − ф Б ) "=" ∫ А Б д Е → ⋅ г л → ,

так д Δ ф равна работе электростатической силы.

На практике электроны (и другие переносчики) текут по цепям. Поскольку электростатическое поле консервативно, оно само по себе не может перемещать электроны по кругу; он может только переместить их из более низкого потенциала в более высокий потенциал. Вам нужна сила другого рода, чтобы переместить их от более высокого потенциала к более низкому, чтобы завершить цикл. Эта другая сила может быть химической, магнитной или даже электрической (вихревое электрическое поле, отличное от электростатического поля), и их эквивалентный вклад называется электродвижущей силой.

Е . М . Ф . "=" ∫ Схема Ф → д ⋅ г л →

ваше объяснение (которое повторяет то, что я сказал о полезной работе) сбивает с толку, потому что оно не учитывает разницу потенциалов, когда цепь не замкнута в петлю и которая называется альтернативно ЭДС или напряжением.
Кроме того, наблюдение электронов, спонтанно перемещающихся от более низкого потенциала к более высокому, как в вашем ответе, противоречит здравому смыслу. Поскольку речь идет об условностях, было бы предпочтительнее выбрать условность в обратном смысле.
@ganzewoort: Ну, мое объяснение может сбить с толку, но потенциал и ЭДС принципиально разные. Даже когда цепь не замкнута, разность потенциалов не совпадает с ЭДС.
во-первых, следует понимать, что ЭДС применяется не только для замкнутого контура, как вы сделали вывод. Что же касается того, является ли это разностью потенциалов, то она есть в том смысле, который я уже объяснил.
@ganzewoort: я признаю, что ошибался насчет замкнутого цикла. Но ваше объяснение вовсе не объяснение. Вы просто описываете, как вы их измеряете, но не обращаете внимания на концептуальную разницу. И ваше объяснение неверно. ЭДС нельзя измерить напрямую. Например, ЭДС катушки индуктивности с ненулевым сопротивлением отличается от разности потенциалов, и единственное, что вы можете измерить напрямую, — это эту разность.
Да, это можно измерить напрямую. ЭДС неподключенной батареи можно измерить (при отсутствии тока) электрометром с высоким импедансом, если вам нужна точность. Что касается концептуального различия, то я уже сказал, что оно возникает только в том случае, если вас интересует максимальная полезная работа, которую дает изменение свободной энергии Гиббса, скажем, электрохимической реакции. В противном случае все три термина выражают разность потенциалов, при этом потенциал по соглашению представляет собой такую ​​​​разность по отношению к электроду сравнения, а напряжение, соответственно. ЭДС – разность потенциалов между двумя произвольными электродами.

В любом случае, простой ответ: ЭДС не является силой в механическом смысле. Он измеряет количество работы, которую необходимо совершить, чтобы единица заряда прошла по замкнутому контуру из проводящего материала.

Давайте сделаем это более ясным. В статическом случае (без учета изменения во времени любого магнитного поля) электрическое поле в точке может быть получено исключительно из скаляра как отрицательного значения градиента этого скаляра. Этот скаляр в любой точке называется «электрическим потенциалом» в этой точке. Если две точки имеют разные потенциалы, то говорят, что существует разность потенциалов. Очевидно, что важна разница потенциалов, а не их абсолютные значения. Поэтому можно произвольно присвоить нулевое значение некоторой фиксированной точке, потенциал которой можно считать постоянным, и сравнить потенциалы других точек по отношению к ней. Таким образом, не всегда нужно говорить о разности потенциалов, а просто о потенциалах.

Теперь часто этот «электрический потенциал» в какой-то точке проводника или диэлектрика называют «напряжением» в этой точке, присваивая значение напряжения равному нулю для земли, поскольку потенциал земли постоянен для всех практических целей.

Если магнитное поле не изменяется, то работа, совершаемая единичным зарядом в замкнутом контуре, будет равна 0 . Но если магнитное поле меняется, то оно будет ненулевым. Напомним формулу:

∇ × Е "=" − ∂ Б ∂ т .

На самом деле это означает, что электрическое поле, полученное исключительно из скалярного потенциала, не может поддерживать электрический ток в замкнутой цепи. Таким образом, ЭДС подразумевает наличие некоторого источника, отличного от источника, который может создавать только скалярный потенциал.

Следующее уравнение рассказывает всю историю:

Е "=" − ∇ ф − ∂ А ∂ т ,
где ф скалярный потенциал и А — векторный потенциал.

Иногда люди минусуют не потому, что вы неправы, а потому, что вы повторяете ответы других людей, не добавляя ничего нового.
sb1, ваше объяснение снова не объясняет ЭДС холостого хода. Что еще более интересно, мне любопытно услышать ваше объяснение того, как упомянутый вами закон Фарадея объясняет падение напряжения, измеренное на униполярном генераторе. Это, пожалуй, отдельный вопрос, который нужно задавать в stackexchange.
@ganzewoort: «ЭДС подразумевает наличие какого-то источника, кроме источника, который может создавать только скалярный потенциал». Это означает, что электрическое поле больше не является консервативным. Вот и все. В состоянии разомкнутой цепи между концами будет генерироваться напряжение, которое не является просто разностью скалярных потенциалов на двух концах. Что касается униполярного генератора, то да, неплохо было бы задать его отдельным вопросом.
Я согласен со скалярным потенциалом (я думаю, вы очень хорошо объяснили и не повторяете то, что было сказано до сих пор). Однако скалярный потенциал — это лишь математическая конструкция, созданная для удобства, которая не присуща явлениям. Добавляю отдельный вопрос по поводу униполярного генератора.

ЭДС используется как более общий термин, который также включает те ситуации, когда интеграл электрического поля вокруг замкнутой кривой не равен нулю, так что поле E не исходит из чистого потенциала. Обычно, когда люди говорят потенциал, они имеют в виду, что потенциал является функцией положения, а когда они говорят ЭДС, они имеют в виду, что это функция петли.

У вас есть неинтегрируемые поля E, когда у вас есть переменные магнитные поля, индуктивность. Поскольку «напряжение» обычно используется для обозначения чистого электрического потенциала, люди называют напряжение, создаваемое индуктивностью, «ЭДС». Вне схемы поля обычно незначительны, и ЭДС в любой точке представляет собой электростатический потенциал в этой точке. Но внутри схемы, в катушках индуктивности, есть разница.

Электродвижущая сила (Примечание; не сила) — это просто источник напряжения в цепи.

Очень короткий ответ:

Напряжение представляет собой разность потенциалов, обусловленную рассеянием энергии. ЭДС – это разность потенциалов, обусловленная выработкой энергии.

«Напряжение — это разность потенциалов из-за рассеяния энергии», вы уверены? А как насчет напряжения на индукторе?
@ sb1 Хорошо, для не постоянного тока замените «рассеивание» на «рассеивание и потребление».
Извините все еще неправильно. Энергия переменного или постоянного тока всегда сохраняется в чистом индукторе и никогда не «потребляется» или «рассеивается». Если вы приложите источник постоянного тока к катушке индуктивности через сопротивление, то энергия будет рассеиваться, но снова резистором ( я 2 р потерь), а не индуктором. На практике индуктор всегда будет иметь некоторое сопротивление, и часть энергии будет рассеиваться, но опять же из-за сопротивления.
@sb1 В то время, когда энергия преобразуется в магнитную энергию индуктора, нет никакой разницы, сохраняется энергия или нет. В это время проводник потребляет энергию из цепи, как резистор. В то время, когда индуктор возвращает запасенную энергию в цепь, он работает как генератор (источник ЭДС).
Нет смысла спорить :( Вы даже не понимаете смысла потребления, рассеивания, даже энергосбережения.
@sb1 Пожалуйста, будьте конструктивны. Такие слова, как «вы не правы», «вы не знаете» и т.п. показывают, что у вас очень мало аргументов. Если вы потребляете энергию из цепи, вы можете хранить ее (индуктор), рассеивать ее (резистор), что угодно. В любом случае вы являетесь источником напряжения. Это основа.

На самом деле это одно и то же, но используется в разных местах.

Всякий раз, когда мы говорим о батареях или системе постоянного тока, мы используем разность потенциалов, поскольку разница потенциалов составляет 3,7 вольта.

Фраза «электродвижущая сила» (ЭДС) используется, когда проводник отсекает поток внутри машины (трансформатора, генератора и т. д.).

Напряжение используется как выход от электрической машины.

Чтобы помочь вам понять разницу, думайте об ЭДС как об измерении выполняемой Работы, а об Электрической Потенциальной Энергии — как об энергии, которая имеет «потенциал» для выполнения Работы. В качестве аналогии, ЭДС можно представить (в области механики) как толкающую бочку колеса в гору. (Или еще лучше, машину с такими ценами на бензин, как сегодня, лол). И думайте об Электрической Потенциальной Энергии как о колесной бочке, находящейся на вершине холма. Если бочку колеса отпустить, ее потенциальная энергия будет преобразована в несколько различных форм энергии при скатывании вниз по склону (тепло трения, работа, выполненная за счет сопротивления воздуха; и если бы она столкнулась со стеной внизу и остановилась , его первоначальная Потенциальная Энергия была быбыли преобразованы в различные формы энергии после того, как остановились на дне. Теперь, чтобы получить немного больше технических...


A. Выполненная работа ЭДС (электродвижущей силы) по определению представляет собой работу, проделанную внутри «сиденья» ЭДС (в данном случае батареи) по поднятию зарядов (химически) от отрицательной (-) клеммы до положительной . Клемма (+), таким образом, сохраняет способность обеспечивать ток в цепи.

B. ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ
В качестве аналогии (я немного позабавлюсь) представьте, что Женщина и Мужчина видят друг друга; скажем, на расстоянии шести футов друг от друга. Они мгновенно испытывают влечение (властность) друг к другу; войти в транс и начать идти навстречу друг другу. Энергия, которую другие люди должны были бы применить, чтобы удержать обоих от продолжения движения навстречу друг другу, аналогична электрической потенциальной энергии. люди будут удерживать Мужчину и Женщину неподвижно, пока они сохраняют свой транс - сохраняя силу, чтобы собраться вместе. И в области прямого определения это потенциальная энергия, которой две отдельные противоположно заряженные (для положительного потенциала) частицы обладают притяжением, чтобы собраться вместе. Также,

Количество работы, совершаемой единичным зарядом между любыми двумя узлами токоведущей цепи, называется разностью потенциалов между этими узлами.

Количество работы, совершаемой против электрического поля при перемещении (без ускорения) единичного пробного заряда с одного вывода на другой в разомкнутой цепи, называется электродвижущей силой.

Очевидно, что когда мы имеем дело со статическим электричеством, разность потенциалов между двумя точками в электрическом поле представляет собой работу, совершаемую против электрического поля при перемещении (без ускорения) единичного пробного заряда из одной точки в другую, конечно, это не зависит от путь, потому что электрическое поле является консервативным полем.

То же самое происходит, когда в цепи течет ток, в этом случае электрическое поле ограничено физическими границами элементов цепи, но все же имеет консервативный характер. Следовательно, разность потенциалов в токоведущей цепи также будет равна объему работы, проделанной при перемещении единичного тестового заряда из одного узла в другой. В другом сценарии мы можем наблюдать, что заряд уже движется в цепи с током, поэтому количество работы, выполняемой этими движущимися зарядами в цепи с током, преобразуется в тепло, свет, механическую работу и т. Д.

В случае ЭДС, когда какая-либо цепь разомкнута, открытые клеммы имеют разность в плотности заряда, эта разница в плотности заряда создает электрическое поле, работа, совершаемая против этого электрического поля при перемещении единичного пробного заряда без ускорения от одного вывода к другому. называется электродвижущей силой..

разность потенциалов и ЭДС имеют одинаковые единицы из-за напряжения. во-первых, разность потенциалов определяется как работа, совершаемая при заряде, а ЭДС (электродвижущая сила) — это разность потенциалов, сохраняющаяся на аккумуляторе. обычно мы рассматриваем внешнюю цепь, а также внутреннюю цепь. V=IR
и ЭДС=Ir+IR, поскольку ЭДС=I(r+R), следовательно, ЭДС=Ir+IR,
КАК МЫ ЗНАЕМ V=IR
ЭДС=V+Ir

Разность потенциалов — это электрическое давление между двумя точками, а напряжение — это электрическое давление между любыми двумя проводами под напряжением или одним проводом под напряжением и землей.

Потенциал, напряжение и ЭДС практически одно и то же. Потенциал — это значение вольт данного электрода, которое вы измеряете по отношению к некоторому стандартному электроду, потенциал которого считается нулевым (нормальный водородный электрод (NHE), насыщенный каломельный электрод (SCE) и т. д.). Напряжение — это разница между двумя измеренными таким образом потенциалами два электрода. Итак, видите ли, потенциал — это то же самое, что и напряжение, но один из электродов считается условно нулевым потенциалом. Термин «электродвижущая сила» вы бы использовали вместо напряжения, если вы намереваетесь говорить об изменении свободной энергии Гиббса, которая будет равна полезной работе, которую вы можете получить, скажем, от данного гальванического элемента. В любом случае, на мой взгляд, это просто лукавство, поэтому вы можете использовать эти термины взаимозаменяемо, если понятно, что такое электрод сравнения.

В чем разница между электрическим потенциалом, электростатическим потенциалом, разностью потенциалов (PD), напряжением и электродвижущей силой (ЭДС)?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v