Co je potenciální rozdíl?

Potenciální rozdíl je energie na jednotku náboje v elektrickém obvodu. Potenciální rozdíl musí být měřen mezi dvěma body, protože je obecně nepraktické měřit elektrický potenciál jednoho bodu. Potenciální rozdíl bodu v elektrickém obvodu se obvykle provádí s ohledem na referenční potenciál, jako je společné uzemnění.

Potenciální rozdíl je běžně známý jako napětí, protože volty jsou standardní měrnou jednotkou pro toto množství. Historicky je také znám jako tlak a napětí. „Tlak“ je zastaralý termín pro potenciální rozdíl, ale stále se používá k označení potenciálního rozdílu v kontextu elektroniky vakuové trubice.

Na napětí lze také nahlížet jako na energii potřebnou k pohybu náboje mezi body dělenými velikostí tohoto náboje. Tato celková energie musí zahrnovat statickou i dynamickou energii potřebnou k pohybu náboje. Výpočet potenciálního rozdílu se stává přesnějším, jak se zmenšuje velikost měřeného náboje.

Množství potenciálního rozdílu musí zahrnovat znaménko v závislosti na směru, ve kterém elektrony proudí. Definice potenciálního rozdílu předpokládá, že kladně nabité částice se pohybují směrem k nižším napětím a záporně nabité částice se pohybují směrem k vyšším napětím. To znamená, že elektrony v obvodu proudí z bodu vyššího napětí do bodu nižšího napětí.

Popis potenciálního rozdílu často používá vodu jako analogii elektřiny. Tato analogie předpokládá, že mechanické čerpadlo pohání vodu uzavřeným obvodem potrubí. Potenciální rozdíl v této analogii je rozdíl v tlaku vody mezi dvěma body v obvodu. Voda proto bude proudit mezi dvěma body, pokud dojde k rozdílu v jejich tlaku, což umožní vodě vykonávat práci. Podobně elektrický obvod může pracovat, pouze pokud existuje potenciální rozdíl mezi dvěma body v obvodu.

Různé nástroje měří potenciální rozdíl v závislosti na způsobu jejich činnosti. Voltmetr má dva vodiče, z nichž každý je připojen k bodu v obvodu. Toto zařízení měří pokles napětí přes pevný odpor, který je úměrný množství voltů v obvodu.

Potenciometr porovnává neznámé napětí se známým napětím v obvodu. Osciloskop zesiluje napětí v obvodu, které vychýlí elektronový paprsek. Velikost průhybu je úměrná napětí v obvodu. Multimetr měří několik elektrických veličin, včetně napětí.