Jaka jest potencjalna różnica?

Różnica potencjałów to energia na jednostkę ładunku w obwodzie elektrycznym. Różnicę potencjałów należy zmierzyć między dwoma punktami, ponieważ pomiar potencjału elektrycznego pojedynczego punktu jest na ogół niepraktyczny. Różnica potencjałów punktu w obwodzie elektrycznym jest zazwyczaj dokonywana w odniesieniu do potencjału odniesienia, takiego jak wspólna masa.

Różnica potencjałów jest powszechnie znana jako napięcie, ponieważ wolty są standardową jednostką miary dla tej wielkości. Historycznie znany jest również jako presja i napięcie. „Ciśnienie” jest przestarzałym terminem określającym różnicę potencjałów, ale nadal jest używane w odniesieniu do różnicy potencjałów w kontekście elektroniki lampowej.

Napięcie można również postrzegać jako energię potrzebną do przemieszczenia ładunku między punktami podzieloną przez wielkość tego ładunku. Ta suma energii musi obejmować zarówno energię statyczną, jak i dynamiczną wymaganą do przesunięcia ładunku. Obliczanie różnicy potencjałów staje się dokładniejsze, gdy wielkość mierzonego ładunku staje się mniejsza.

Różnica potencjałów musi zawierać znak zależny od kierunku, w którym płyną elektrony. Definicja różnicy potencjałów zakłada, że ​​dodatnio naładowane cząsteczki poruszają się w kierunku niższych napięć, a ujemnie naładowane cząsteczki poruszają się w kierunku wyższych napięć. Oznacza to, że elektrony w obwodzie przepływają od punktu o wyższym napięciu do punktu o niższym napięciu.

Opis różnicy potencjałów często wykorzystuje wodę jako analogię do elektryczności. Analogia ta zakłada, że ​​pompa mechaniczna napędza wodę przez zamknięty obwód rur. Różnica potencjałów w tej analogii jest różnicą ciśnienia wody między dwoma punktami w obwodzie. W związku z tym woda przepływa między dwoma punktami, jeśli występuje różnica w ich ciśnieniu, umożliwiając jej wykonywanie pracy. Podobnie obwód elektryczny może wykonywać pracę tylko wtedy, gdy istnieje różnica potencjałów między dwoma punktami w obwodzie.

Różne przyrządy mierzą różnicę potencjałów w zależności od metody ich działania. Woltomierz ma dwa przewody, z których każdy łączy się z punktem w obwodzie. To urządzenie mierzy spadek napięcia na stałym rezystorze, który jest proporcjonalny do ilości woltów w obwodzie.

Potencjometr porównuje nieznane napięcie ze znanym napięciem w obwodzie. Oscyloskop wzmacnia napięcie w obwodzie, które odchyla wiązkę elektronów. Wielkość ugięcia jest proporcjonalna do napięcia w obwodzie. Multimetr mierzy kilka wielkości elektrycznych, w tym napięcie.