Напряжение в физике: что такое, формула

Напряжение в физике бывает механическим и электрическим. В первом случае подразумевают силу, заставляющую частицы вещества оказывать друг на друга давление, а тело – испытывать деформацию. Во втором – разницу электрических потенциалов. Рассмотрим подробнее, что собой представляет электрическое напряжение, какой обозначается буквой, в чём измеряется. Научимся вычислять его.

Что называют электрическим напряжением

Представьте картину: на столе лежит положительно заряженная металлическая пластина, над ней висит шар с отрицательным зарядом. Необходимо перенести положительный заряд q из точки 1 в положение 2. Воспользуемся для этого путями с траекториями через точки 3–6. Совершаемая электрической силой работа не зависит от траектории, по которой перемещалась частица. Она одинакова при переносе заряда q из точки 1 в точку 2 любым путём – через точки 3–6. Действующая на заряд сила пропорциональна заряду: A/q, она одинакова для всех его носителей, находящихся в зоне действия одного электрического поля. Эта величина в физике называется электрическим напряжением или разностью потенциалов.

Напряжением называется скалярная величина, показывающая отношение работы, совершаемой электрическими силами по перемещению заряда q между точками 1 и 2 к величине самого заряда. Изменяется, согласно международной системе единиц, в вольтах – названа в честь итальянского учёного, основоположника электричества.

Если в быту говорят о напряжении на клемме или на конце провода, подразумевают разницу потенциалов между этой и иной точками. Последней условно приписывают нулевое значение.

Разновидности электрических напряжений

При описании сетей с переменным электрическим током применяют следующие значения напряжений:

• среднеквадратическое;
• активное;
• реактивное;
• средневыпрямленное;
• среднее;
• мгновенное – измеренное в данный момент в определённой точке;
• амплитудное – максимальное по модулю за весь период колебательных процессов значение;
• постоянное;
• переменное;
• импульсное.

Трёхфазные цепи отличаются: линейным и фазным значениями. Первое измеряется между фазными проводниками, второе – среднеквадратическое, измеряемое между фазами и нейтральным проводом. На электродвигателях, подсоединяемых к трёхфазным электросетям, указываются две величины: 220/380 В. Первая цифра актуальна при подключении мотора звездой – фазное значение напряжения, вторая – линейное.

Формула электрического напряжения

Напряжение в физике обозначается буквой U. Если за разницу потенциалов в точках 1 и 2 взять U₁₂, то совершаемая для перемещения заряженной частицы между ними работа равна: A = qU₁₂.

U₁₂ = A/q, здесь:

• A – совершаемая током работа по перемещению зарядов;
• q – электрический заряд.

Немецкий учёный Георг Ом ещё в XIX веке сделал открытие: сила тока на участке цепи пропорциональна приложенному к его концам напряжению, обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи. Закон назван в честь учёного – законом Ома:

U = IR, где:

• I – сила протекающего по проводнику или участку цепи тока;
• R – сопротивление исследуемого участка, своего рода помехи.

Мы разобрались, что такое эл. напряжение в физике, как оно вычисляется. По ссылке можете ознакомиться с материалом об измерении характеристики вольтметром. (Как подключается вольтметр в электрическую цепь: пошаговая инструкция)