Что такое 1 вольт? 10 класс. Что такое 1 вольт? Что называют вольтом. 12 класс

Что такое 1 вольт? Физика, 10 класс. Что мы понимаем под 1 вольтом, 100 вольтами, 220 вольтами и т. д.? Для начала определим 1 вольт. Согласно закону Шарля Огюстена де Кулона, или формуле Кулона, две электрически заряженные частицы взаимодействуют, оказывая между собой механическую силу. Эта сила может быть либо притягивающей, либо отталкивающей. Если обе частицы имеют одинаковый заряд, сила отталкивающая. А для противоположных зарядов сила притягивающая. Предположим, здесь помещен большой электрический заряд массой 1 кулон. В чистой математической теории он может оказывать электрическую силу на любую заряженную частицу, независимо от ее местоположения. Но в реальности интенсивность его электрического поля ограничена несколькими метрами. Теперь, если у вас есть точечная частица с электрическим зарядом +1 кулон, которая находится на расстоянии q от этой тяжелой заряженной частицы. И если вы хотите поместить частицу в точку, расположенную рядом с зарядами q, скажем, в эту конкретную красную точку, что вам нужно сделать в первую очередь? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте сначала рассмотрим некоторые условия. Могут возникнуть две ситуации. Заряд q может быть либо положительным, то есть плюс q кулонов, либо отрицательным, либо минус q кулонов. В первом случае мы будем считать этот заряд положительным и обсудим ситуацию. А после этого мы обсудим второй случай, когда этот заряд отрицательный. Давайте рассмотрим первую ситуацию. Поскольку оба объекта имеют положительный заряд, между ними действует сила отталкивания. Чтобы поместить частицу в эту красную точку, необходимо приложить определенное количество энергии. Почему необходимо приложить эту энергию? Потому что сила, действующая на частицу с зарядом 1 кулон, направлена наружу. Прижимая частицу к себе, вы фактически совершаете механическую работу против этой силы отталкивания. Кулоновская сила равна радиусу частицы, и перемещение частицы также равно этому радиусу. Следовательно, сила и перемещение лежат на одной прямой. Таким образом, работа равна произведению силы на перемещение. Но есть проблема с расчетом работы. Кулоновская сила не одинакова везде. Ее величина зависит от расстояния до центра. Она максимальна в точках, близких к центру, и равна нулю на бесконечности. Эти зеленые здания могут дать довольно точную оценку. Вблизи заряда высокое здание указывает на высокую кулоновскую силу. По мере удаления от центра можно увидеть более низкие здания, указывающие на меньшую кулоновскую силу. Для упрощения расчетов, давайте разделим весь путь перемещения на сегменты. Первый сегмент имеет длину r1. Второй сегмент имеет длину r2. Третий сегмент имеет длину r3. Есть r4, r5, r6 и так далее. Это дает 15 сегментов. Для более детального изучения будет создано больше сегментов. Чем меньше сегменты, тем больше их количество и тем точнее расчет. Если среднее значение силы отталкивания на пути r1 равно F1, а средняя сила на всем пути r2 равна F2, и на пути r3 средняя сила равна F3, и так далее, то применяются и остальные средние силы. Тогда работа, совершаемая на расстоянии r1, называется w1, которая равна f1 минус f1, умноженное на r1. Знак минус объясняется тем, что сила и перемещение направлены в противоположные стороны. Таким образом, w1 минус f1 равно r1. Аналогично, для пути R2 работа равна W2 минус F2R2. Для пути R3 W3 равно минус F3R3. И так далее, вычисляется оставшаяся работа. Суммирование всех этих малых задач дает общую работу W. То есть, W равно W1 плюс W2 плюс W3 плюс W4 плюс dtt dtt dtt. Работа, необходимая для перемещения единичного положительного заряда из бесконечности в точку, называется электрическим потенциалом в этой точке. Таким образом, электрический потенциал в этой точке равен φ = -W. То есть, φ = -W1 + W2 + W3 + W4 dtt dtt dtt. Или, φ = -F1R1 -F2R2F3R3 - dtt dtt dtt. Или, φ = +f1r1 +f2r2f3r3 + dt dt dt dt. Таким образом, если полная работа составляет 1 джоуль, электрический потенциал в этой точке равен +1 вольт. Для 100 джоулей механической работы электрический потенциал равен +100 вольт. Аналогично можно рассчитать электрический потенциал в других точках. Теперь перейдем ко второй точке. Теперь заряды противоположны. Поскольку противоположные заряды притягиваются друг к другу, они будут делать то же самое. Если вы поместите эту частицу с зарядом +1 кулон в точку, удаленную от массивного заряда, частица будет притягиваться к заряду -1 кулон. И через некоторое время она автоматически достигнет этой красной точки. Вам не нужно прикладывать к ней никакой силы. Система сама совершит работу за вас. Работа здесь положительна, потому что сила и перемещение направлены в одном направлении. Таким образом, полная работа равна W = W₁ + W₂ + W₃ + W₄ dt dt dt dt. Или W