Різниця потенціалів (електрична напруга)
Виберемо в електричному полі, наприклад в полі між позитивно зарядженою пластинкою і негативно зарядженим кулькою, дві які-небудь точки 1 і 2 (рис. 39) і перенесемо позитивний заряд за довільним шляху 1-3-2 з точки 1 в точку 2. Ми вже знаємо (§ 20), що робота, що здійснюються електричними силами при русі заряду, не залежить від форми шляху, по якому переміщається заряд. Тому робота на шляху 1-3-2 буде така ж, як і на шляху 1-4-2, і взагалі на будь-якому шляху, проведеному між точками 1 і 2. Так як сила, що діє на заряд, пропорційна цьому заряду (§ 14 ), то і робота на кожному відрізку шляху, а отже, і повна робота будуть також пропорційні. Тому для заданого поля ставлення для всіх зарядів буде мати одне і те ж значення і, отже, може служити характеристикою поля. Ця величина відіграє важливу роль у фізиці та електротехніці; вона отримала назву різниці електричних потенціалів або електричної напруги між точками 1 і 2. Таким чином, різниця потенціалів (або електрична напруга) між точками 1 і 2 є відношення роботи, яку здійснюють електричні сили при переміщенні заряду з точки 1 в точку 2, до цього заряду.
Зі сказаного вище ясно, що фізичний зміст має тільки різниця потенціалів (або напруга) між двома якими-небудь точками в електричному полі, так як робота з перенесення заряду в полі визначена тільки тоді, коли задані і початок і кінець цього шляху переносу. Тому, коли ми говоримо про електричний напрузі, то завжди маємо на увазі дві точки, між якими існує ця напруга. Коли за деякою недбалості мови говорять про напругу або потенціалі в одній якій-небудь точці, то завжди мають на увазі різницю потенціалів між цією точкою і якийсь інший, обраної заздалегідь.
Іноді умовно приписують будь-якій точці поля, від якої відраховують різниці потенціалів для всіх інших точок, потенціал, рівний нулю, а кожній іншій точці поля приписують потенціал, рівний різниці потенціалів поля між даною точкою і “нульовий”. Таке приписування кожній точці поля певного “потенціалу” має зовсім умовний характер. Воно аналогічно тому умові, яким користуються геодезисти при нівелюванні місцевості, приписуючи кожній точці на земній поверхні певну “висоту” та розуміючи при цьому його висоту над рівнем моря, який довільно приймається за нуль для відліку висот. Ми могли б, однак, з таким же успіхом відраховувати всі узвишшя не від рівня моря, а від будь іншої точки, наприклад від східної вершини Ельбрусу. Рівню моря відповідала б при цьому висота, рівна км, а висоти всіх пунктів на землі зменшилися б на стільки ж, але це не мало б ніякого значення, бо реальне фізичне значення має тільки різниця висот двох точок, яка, звичайно, залишається колишньою.
Точно так же, вибравши для відліку різниць потенціалів іншу “нульову” точку, ми отримали б для точки, значення потенціалу якої раніше приймалося рівним нулю, якесь інше значення, скажімо +100 В (або -30 В). Всі значення “потенціалу” в окремих точках поля збільшилися б теж на 100 В (або зменшилися на 30 В), але це не мало б ніякого значення, бо різниця потенціалів між будь-якими точками залишилася б незмінною, а, як ми підкреслювали вище, реальний фізичний сенс має тільки різниця потенціалів (або напруга) між двома точками.
Звичайно, зручність вимірювання вимагає, щоб потенціал обраної точки в усі час вимірювання залишався незмінним; інакше відлічені від цієї точки значення потенціалів інших точок поля були б непорівнянні між собою, що вкрай ускладнило б користування цим способом характеристики поля. Положення було б настільки ж незручним, як положення геодезиста, який при нівелюванні прийняв би за нуль висоти висоту рухається повітряної кулі.
(2 votes, average: 2.50 out of 5)