Напряжение

Напряжение , разность электрических потенциалов , электрическое давление или электрическое напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками, которая (в статическом электрическом поле ) определяется как работа , необходимая на единицу заряда для перемещения пробного заряда между двумя точками. В Международной системе единиц производная единица измерения напряжения (разности потенциалов) называется вольт . [1] : 166  В единицах СИ работа на единицу заряда выражается в джоулях на кулон., где 1 вольт = 1 джоуль (работы) на 1 кулон (заряда). Старое определение СИ для вольта использовало мощность и ток ; начиная с 1990 г. использовались квантовый эффект Холла и Джозефсона , а недавно (2019 г.) фундаментальные физические константы были введены для определения всех единиц СИ и производных единиц. [1] : 177f, 197f  Напряжение или разность электрических потенциалов символически обозначаются , упрощенно V , [2] или U , [3] , например, в контексте законов Ома или Кирхгофа..

Разность электрических потенциалов между точками может быть вызвана накоплением электрического заряда (например, в конденсаторе ) и электродвижущей силой (например, электромагнитной индукцией в генераторе , катушках индуктивности и трансформаторах ). [4] [5] В макроскопическом масштабе разность потенциалов может быть вызвана электрохимическими процессами (например, в элементах и ​​батареях), пьезоэлектрическим эффектом , вызванным давлением , и термоэлектрическим эффектом .

Вольтметр можно использовать для измерения напряжения (или разности потенциалов) между двумя точками в системе. Часто в качестве одной из точек используется общий опорный потенциал, такой как земля системы. Напряжение может представлять либо источник энергии, либо потерю, рассеивание или накопление энергии.

Существует несколько полезных способов определения напряжения, включая упомянутое ранее стандартное определение. Есть также другие полезные определения работы на заряд (см. § Потенциал Гальвани против электрохимического потенциала ).

Напряжение определяется таким образом, что отрицательно заряженные объекты притягиваются к более высоким напряжениям, а положительно заряженные объекты притягиваются к более низким напряжениям. Поэтому обычный ток в проводе или резисторе всегда течет от более высокого напряжения к более низкому напряжению.

Исторически напряжение упоминалось с использованием таких терминов, как «напряжение» и «давление». Даже сегодня термин «напряжение» все еще используется, например, во фразе « высокое напряжение » (HT), которая обычно используется в электронике на основе термоэмиссионного клапана ( вакуумной трубки ).

Электрическое поле вокруг стержня действует на заряженный пробковый шарик в электроскопе с силой.
В статическом поле работа не зависит от пути
Работа на высоковольтных линиях электропередач.
Мультиметр для измерения напряжения