1.6.Feszültség és Potenciál

2014.08.26 08:47

Töltésszétválasztás
Az elektronok és a protonok megegyező száma miatt az atom alapállapotban semleges. Minden anyag atomokból épül fel, ezért alapállapotban a testek is semlegesek. Az elektron - proton egyensúly azonban megváltoztatható, mert egy atomról vagy testről a másikra viszonylag könnyen áttehető elektron. Ez a folyamat a töltésszétválasztás, és ezen
alapszik minden villamos energiaforrás, sőt ennek következménye az összes villamos jelenség is. A töltésszétválasztáshoz energia szükséges. Szétválasztás után az elektrontöbblettel rendelkező atom vagy test negatív, míg az elektronhiányos pozitív töltésű lesz. Az egyensúly elvileg a protonok számával is megváltoztatható, azonban ehhez rendkívül nagy energia szükséges, mert az atommagon belüli kölcsönhatások sokkal erősebbek. A gyakorlatban ezért mindig az elektron mozog.


Elektromos mező
Minden olyan test környezetében, ahol a protonok és az elektronok száma nem azonos (a test elektromosan töltött), elektromos kölcsönhatás tapasztalható. A térnek azt a részét, ahol az elektromos kölcsönhatás kimutatható villamos térnek vagy elektromos mezőnek nevezzük. Az elektromosan töltött testek is hatnak egymásra. Az elemi töltésekhez hasonlóan az egynemű töltésű testek taszítják, a különneműek vonzzák egymást. Az erő mindig olyan irányú, hogy a korábban szétválasztott elektromos töltéseket újra egyesíteni, azaz kiegyenlíteni akarja. A kiegyenlítődés a s szétválasztással ellentétes folyamat, és ennek jelenségeit hasznosítjuk a villamos energia felhasználásakor.

 

Feszültség

Ha egy q töltést A pontból B pontba mozgatunk, az elektrosztatikai mező munkája független a megtett úttól, csak a két pont helyzetétől függ.

A villamos munka egyenesen arányos a töltéssel: W ~ q.

Az arányossági tényező a két pont közötti feszültség. Jele:U.  U=W/q, vagy másképpen: W=U*q

A feszültség tehát számértékben az a munka, amelyet az elektrosztatikus mező végez, miközben a pozitív egységtöltést a tér egyik pontjából a másikba mozgatja

A feszültség mértékegysége: [U] = [W / q] = J / C = V

 

Megállapodás alapján kijelölhetünk egy alapszintet, amelyhez viszonyítva a mező összes pontjának feszültsége egyértelműen megadható. Az alapszinthez viszonyított feszültség neve: potenciál 


Ha ismerjük két pont potenciálját:UA és UB, akkor a két pont közötti feszültség: UAB=UA-UB

Ha két pont között nincs feszültség ( UAB=0), akkor azokat ekvipotenciálisnak hívjuk.