4.1.3 Villamos feszültség, potenciál

iDevice ikon

Nézzük ismét a 84-es ábrát! Ahhoz, hogy a próbatöltés a mező erőhatása ellenében az A pontból a B pontba kerüljön, nekünk kell munkát végeznünk. Ha a próbatöltéssel a B pontból az A pontba mozdulunk el, az erőtér végez munkát. A munkavégzést pozitívnak tekintjük, ha külső erő végzi (mi végezzük), és negatívnak, ha az erőtér végzi.

A villamos töltésnek valamely két pont között való elmozdulásához tartozó munkavégzés osztva az elmozduló tömegmennyiséggel: a két pont közötti feszültséget jelenti. (Ez a feszültség értelmezése.) A villamos erőtér egyes pontjai között tehát feszültség van. (A 84 ábra A és B pontja között .)

Nyugvó villamos erőtérben a töltések mozgatásával járó munkavégzés független a mozgás útvonalától. A nyugvó villamos erőtérben tehát a feszültség értéke bármely két pont között egyértelmű.

A közöttük levő feszültség megadásával is jellemezhetjük az erőtér egyes pontjait: megmondhatjuk, milyen az erőtér.

A jellemzéshez alappontot választunk. Ehhez képest adjuk meg az erőtér többi pontjának a feszültségét. Az erőteret tehát úgy jellemezzük, hogy minden pontjára megadjuk az alapponthoz viszonyított mennyiséget, ahol W azt a munkát jelenti, amely a q pozitív próbatöltésnek az alapul választott pontból vizsgált pontba vitelével jár. Ezt a mennyiséget a vizsgált pont potenciáljának nevezzük. (Az értelmezésben a 85-ös ábra segít.)

Amikor tehát valamely pont potenciáljáról beszélünk, ezen az alapponthoz viszonyított feszültségét értjük. A potenciál jelölése és mértékegysége ugyanaz, mint a feszültségé. Valamely pont potenciálját akkor mondjuk pozitívnak, ha a pozitív próbatöltés odaviteléhez külső erőnek (nekünk) kell munkát végezni.

85. ábra

 

Az alappontot tetszőlegesen választhatjuk meg úgy, hogy az a számunkra a legmegfelelőbb legyen. Általában a nagyon távoli (végtelen távoli) pontot vagy a földet szoktuk viszonyítási alapnak, nulla potenciálúnak tekinteni. (Méréseknél rendszerint a földet választjuk.)

Az erőtér valamely két pontja közötti feszültséget a két pont potenciáljának különbsége adja meg. Ezért szokás így mondani: a feszültség, potenciálkülönbség.

Egy +6 V és egy +8 V potenciálú pont között a feszültség 2 V. A két pont egymás közötti viszonyában a +6 V potenciálú pont a negatív.

Ha erőteret vizsgálunk, a potenciál fogalmát használjuk, és a feszültséget ezzel fejezzük ki. Áramkörökben mindig feszültségről beszélünk.

Homogén villamos térben, melyet két párhuzamos lemezre felvitt töltésekkel hoztunk létre, a lemezek közötti feszültség, és a lemezek közti térben, a térerősség közötti egyszerű összefüggés van.

 


 


iDevice ikon Kiegészítő anyag

A fekete pontozott vonalak az erővonalakra merőleges felületek helyzetét érzékeltetik. Egy-egy ilyen felületen a potenciál értéke mindenütt ugyanakkora. Ezért ezeket egyenpotenciálú felületeknek nevezzük. Magában álló, pontszerű töltés körül az egyenpotenciálú felületek a töltés körüli koncentrikus gömbök. (88. ábra)

   

                 86. ábra                          87. ábra                                  88. ábra


Az erővonalkép ismeretében az egyenpotenciálú felületek megkereshetők (86, 87 ábrák). Ha pedig az egyenpotenciálú felületeket ismerjük, abból megállapítható a térerősség alakulása.