Электрическое напряжение — Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение.Электри́ческое напряже́ние между точками A и B электрической цепи или электрического поля — физическая величина, значение которой равно работе эффективного электрического поля (включающего сторонние поля), совершаемой при переносе единичного пробного электрического заряда из точки A в точку B[1].
При этом считается, что перенос пробного заряда не изменяет распределения зарядов на источниках поля (по определению пробного заряда). Напряжение в общем случае формируется из вкладов двух работ: работы электрических сил AABel{\displaystyle A_{AB}^{el}} и работы сторонних сил AABex{\displaystyle A_{AB}^{ex}}. Если на участке цепи не действуют сторонние силы (то есть AABex=0{\displaystyle A_{AB}^{ex}=0}), работа по перемещению включает только работу потенциального электрического поля AABel{\displaystyle A_{AB}^{el}} (которая не зависит от пути, по которому перемещается заряд), и электрическое напряжение UAB{\displaystyle U_{AB}} между точками A и B совпадает с разностью потенциалов между этими точками (поскольку φA−φB=AABel/q{\displaystyle \varphi _{A}-\varphi _{B}=A_{AB}^{el}/q}). В общем случае напряжение UAB{\displaystyle U_{AB}} между точками A и B отличается от разницы потенциалов между этими точками[2] на работу сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда. Эту работу называют электродвижущей силой EAB{\displaystyle {\mathcal {E}}_{AB}} на данном участке цепи: EAB=AABex/q.{\displaystyle {\mathcal {E}}_{AB}=A_{AB}^{ex}/q.}
UAB=φA−φB+EAB.{\displaystyle U_{AB}=\varphi _{A}-\varphi _{B}+{\mathcal {E}}_{AB}.}
Определение электрического напряжения можно записать в другой форме. Для этого нужно представить работу AABef{\displaystyle A_{AB}^{ef}} как интеграл вдоль траектории L, проложенной из точки A в точку B.
UAB=∫LE→efdl→{\displaystyle U_{AB}=\int \limits _{L}{\vec {E}}_{ef}d{\vec {l}}} — интеграл от проекции эффективной напряжённости поля E→ef{\displaystyle {\vec {E}}_{ef}} (включающего сторонние поля) на касательную к траектории L, направление которой в каждой точке траектории совпадает с направлением вектора dl→{\displaystyle d{\vec {l}}} в данной точке. В электростатическом поле, когда сторонних сил нет, значение этого интеграла не зависит от пути интегрирования и совпадает с разностью потенциалов.
Размерность электрического напряжения в Международной системе величин (англ. International System of Quantities, ISQ), на которой основана Международная система единиц (СИ), — L2MT-3I-1. Единицей измерения напряжения в СИ является вольт (русское обозначение: В; международное: V).
Понятие напряжение ввёл Георг Ом в работе 1827 года, в которой предлагалась гидродинамическая модель электрического тока для объяснения открытого им в 1826 году эмпирического закона Ома: U=IR{\displaystyle U\!=IR}.
Напряжение в цепях постоянного тока
Напряжение в цепи постоянного тока между точками A и B — работа, которую совершает электрическое поле при переносе пробного положительного заряда из точки A в точку B.
Напряжение в цепях переменного тока
Для описания цепей переменного тока применяются следующие напряжения:
- мгновенное напряжение;
- амплитудное значение напряжения;
- среднее значение напряжения;
- среднеквадратичное значение напряжения;
- средневыпрямленное значение напряжения.
Мгновенное напряжение есть разность потенциалов между двумя точками, измеренная в данный момент времени. Зависит от времени (является функцией времени):
- u=u(t).{\displaystyle u=u(t).}
Амплитудное значение напряжения есть максимальное по модулю значение мгновенного напряжения за весь период колебаний:
- UM=max(|u(t)|).{\displaystyle U_{M}=\max(|u(t)|).}
Для гармонических (синусоидальных) колебаний напряжения мгновенное значение напряжения выражается как:
- u(t)=UMsin(ωt+ϕ).{\displaystyle u(t)=U_{M}\sin(\omega t+\phi ).}
Для сети переменного синусоидального напряжения со среднеквадратичным значением 220 В амплитудное напряжение равно приблизительно 311,127 В.
Амплитудное напряжение можно измерить с помощью осциллографа.
Среднее значение напряжения (постоянная составляющая напряжения) есть напряжение, определяемое за весь период колебаний, как:
- Um=1T∫0Tu(t)dt.{\displaystyle U_{m}={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}u(t)dt.}
Для синусоиды среднее значение напряжения равно нулю.
Среднеквадратичное значение напряжения (устаревшие наименования: действующее, эффективное) есть напряжение, определяемое за весь период колебаний, как:
- Uq=1T∫0Tu2(t)dt.{\displaystyle U_{q}={\sqrt {{\frac {1}{T}}\int \limits _{0}^{T}u^{2}(t)dt}}.}
Среднеквадратичное значение напряжения наиболее удобно для практических расчётов, так как на линейной активной нагрузке оно совершает ту же работу (например, лампа накаливания имеет ту же яркость свечения, нагревательный элемент выделяет столько же тепла), что и равное ему постоянное напряжение.
Для синусоидального напряжения справедливо равенство:
- Uq=12UM≈0,707UM;UM=2Uq≈1,414Uq.{\displaystyle U_{q}={1 \over {\sqrt {2}}}U_{M}\approx 0,707U_{M};\qquad U_{M}={\sqrt {2}}U_{q}\approx 1,414U_{q}.}
В технике и быту при использовании переменного тока под термином «напряжение» имеется в виду именно среднеквадратичное значение напряжения, и все вольтметры проградуированы, исходя из его определения. Однако конструктивно большинство приборов фактически измеряют не среднеквадратичное, а средневыпрямленное (см. ниже) значение напряжения, поэтому для несинусоидального сигнала их показания могут отличаться от истинного значения.
Средневыпрямленное значение напряжения есть среднее значение модуля напряжения:
- Um=1T∫0T|u(t)|dt.{\displaystyle U_{m}={\frac {1}{T}}\int \limits _{0}^{T}|u(t)|dt.}
Для синусоидального напряжения справедливо равенство:
- Um=2πUM(≈0,637UM)=22πUq(≈0,9Uq).{\displaystyle U_{m}={2 \over \pi }U_{M}(\approx 0,637U_{M})={2{\sqrt {2}} \over \pi }U_{q}(\approx 0,9U_{q}).}
На практике используется редко, однако большинство вольтметров переменного тока (те, в которых ток перед измерением выпрямляется) фактически измеряют именно эту величину, хотя их шкала и проградуирована по среднеквадратичным значениям.
Напряжение в цепях трёхфазного тока
В цепях трёхфазного тока различают фазное и линейное напряжения. Под фазным напряжением понимают среднеквадратичное значение напряжения на каждой из фаз нагрузки относительно нейтрали, а под линейным — напряжение между подводящими фазными проводами. При соединении нагрузки в треугольник фазное напряжение равно линейному, а при соединении в звезду (при симметричной нагрузке или при глухозаземлённой нейтрали) линейное напряжение в 3{\displaystyle {\sqrt {3}}} раз больше фазного.
На практике напряжение трёхфазной сети обозначают дробью, в числителе которой стоит фазное при соединении в звезду (или, что то же самое, потенциал каждой из линий относительно земли), а в знаменателе — линейное напряжение. Так, в России наиболее распространены сети с напряжением 220/380 В; также иногда используются сети 127/220 В и 380/660 В.
Характерные значения и стандарты
| Объект | Тип напряжения | Значение (на вводе потребителя) | Значение (на выходе источника) |
|---|---|---|---|
| Электрокардиограмма | Импульсное | 1—2 мВ | — |
| Телевизионная антенна | Переменное высокочастотное | 1—100 мВ | — |
| Гальванический цинковый элемент типа АА («пальчиковый») | Постоянное | 1,5 В | — |
| Литиевый гальванический элемент | Постоянное | 3—3,5 В (в исполнении пальчикового элемента, на примере Varta Professional Lithium, AA) | — |
| Логические сигналы компьютерных компонентов | Импульсное | 3,5 В; 5 В | — |
| Батарейка типа 6F22 («Крона») | Постоянное | 9 В | — |
| Силовое питание компьютерных компонентов | Постоянное | 5 В, 12 В | — |
| Электрооборудование автомобилей | Постоянное | 12/24 В | — |
| Блок питания ноутбука и жидкокристаллических мониторов | Постоянное | 19 В | — |
| Сеть «безопасного» пониженного напряжения для работы в опасных условиях | Переменное | 36—42 В | — |
| Напряжение наиболее стабильного горения свечи Яблочкова | Постоянное | 55 В | — |
| Напряжение в телефонной линии (при опущенной трубке) | Постоянное | 60 В | — |
| Напряжение в электросети Японии | Переменное трёхфазное | 100/172 В | — |
| Напряжение в домашних электросетях США | Переменное трёхфазное | 120 В / 240 В (сплит-фаза) | — |
| Напряжение в бытовых электросетях России | Переменное трёхфазное | 220/380 В | 230/400 В |
| Разряд электрического ската | Постоянное | до 200—250 В | — |
| Контактная сеть трамвая и троллейбуса | Постоянное | 550 В | 600 В |
| Разряд электрического угря | Постоянное | до 650 В | — |
| Контактная сеть метрополитена | Постоянное | 750 В | 825 В |
| Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, постоянный ток) | Постоянное | 3 кВ | 3,3 кВ |
| Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощности | Переменное трёхфазное | 6—20 кВ | 6,6—22 кВ |
| Генераторы электростанций, мощные электродвигатели | Переменное трёхфазное | 10—35 кВ | — |
| На аноде кинескопа | Постоянное | 7—30 кВ | — |
| Статическое электричество | Постоянное | 1—100 кВ | — |
| На свече зажигания автомобиля | Импульсное | 10—25 кВ | — |
| Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, переменный ток) | Переменное | 25 кВ | 27,5 кВ |
| Пробой воздуха на расстоянии 1 см | 10—20 кВ | — | |
| Катушка Румкорфа | Импульсное | до 50 кВ | — |
| Пробой слоя трансформаторного масла толщиной 1 см | 100—200 кВ | — | |
| Воздушная линия электропередачи большой мощности | Переменное трёхфазное | 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ | 38 кВ, 120 кВ, 240 кВ, 360 кВ |
| Электрофорная машина | Постоянное | 50—500 кВ | — |
| Воздушная линия электропередачи сверхвысокого напряжения (межсистемные) | Переменное трёхфазное | 500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ | 545 кВ, 800 кВ, 1250 кВ |
| Трансформатор Тесла | Импульсное высокочастотное | до нескольких МВ | |
| Генератор Ван де Граафа | Постоянное | до 7 МВ | — |
| Грозовое облако | Постоянное | От 2 до 10 ГВ | — |
См. также
Примечания
Литература
Ссылки
wikipedia.green
Электрическое напряжение — это… Что такое Электрическое напряжение?
У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение.Электри́ческое напряже́ние между точками A и B электрической цепи или электрического поля — физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из точки
При этом считается, что перенос пробного заряда не изменяет распределения зарядов на источниках поля (по определению пробного заряда). В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд. В этом случае электрическое напряжение между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними.
Альтернативное определение —
— интеграл от проекции поля эффективной напряжённости поля (включающего сторонние поля) на расстояние между точками A и B вдоль заданной траектории, идущей из точки
Единицей измерения напряжения в системе СИ является вольт.
Напряжение в цепях постоянного тока
Напряжение в цепи постоянного тока определяется так же, как и в электростатике.
Напряжение в цепях переменного тока
Для описания цепей переменного тока применяются следующие понятия:
Мгновенное напряжение
Мгновенное напряжение есть разность потенциалов между двумя точками, измеренная в данный момент времени. Оно является функцией времени:
Амплитудное значение напряжения
Амплитуда напряжения есть максимальное по модулю значение мгновенного напряжения за весь период колебаний:
Для гармонических (синусоидальных) колебаний напряжения мгновенное значение напряжения выражается как:
Для сети переменного синусоидального напряжения со среднеквадратичным значением 220 В амплитудное равно приблизительно 311,127 В.
Амплитудное напряжение можно измерить с помощью осциллографа.
Среднее значение напряжения
Среднее значение напряжения (постоянная составляющая напряжения) определяется за весь период колебаний, как:
Для чистой синусоиды среднее значение напряжения равно нулю.
Среднеквадратичное значение напряжения
Среднеквадратичное значение (устаревшее наименование: действующее, эффективное) наиболее удобно для практических расчётов, так как на линейной активной нагрузке оно совершает ту же работу (например, лампа накаливания имеет ту же яркость свечения, нагревательный элемент выделяет столько же тепла), что и равное ему постоянное напряжение:
Для синусоидального напряжения справедливо равенство:
В технике и быту при использовании переменного тока под термином «напряжение» имеется в виду именно эта величина, и все вольтметры проградуированы исходя из её определения. Однако конструктивно большинство приборов фактически измеряют не среднеквадратичное, а средневыпрямленное (см. ниже) значение напряжения, поэтому для несинусоидального сигнала их показания могут отличаться от истинного значения.
Средневыпрямленное значение напряжения
Средневыпрямленное значение есть среднее значение модуля напряжения:
Для синусоидального напряжения справедливо равенство:
На практике используется редко, однако большинство вольтметров переменного тока (те, в которых ток перед измерением выпрямляется) фактически измеряют именно эту величину, хотя их шкала и проградуирована по среднеквадратичным значениям.
Напряжение в цепях трёхфазного тока
В цепях трёхфазного тока различают фазное и линейное напряжения. Под фазным напряжением понимают среднеквадратичное значение напряжения на каждой из фаз нагрузки, а под линейным — напряжение между подводящими фазными проводами. При соединении нагрузки в треугольник фазное напряжение равно линейному, а при соединении в звезду (при симметричной нагрузке или при глухозаземлённой нейтрали) линейное напряжение в раз больше фазного.
На практике напряжение трёхфазной сети обозначают дробью, в знаменателе которой стоит линейное напряжение, а в числителе — фазное при соединении в звезду (или, что то же самое, потенциал каждой из линий относительно земли). Так, в России наиболее распространены сети с напряжением 220/380 В; также иногда используются сети 127/220 В и 380/660 В.
Стандарты
| Объект | Тип напряжения | Значение (на вводе потребителя) | Значение (на выходе источника) |
|---|---|---|---|
| Электрокардиограмма | Импульсное | 1-2 мВ | |
| Телевизионная антенна | Переменное высокочастотное | 1-100 мВ | — |
| Батарейка AA («пальчиковая») | Постоянное | 1,5 В | — |
| Литиевая батарейка | Постоянное | 3 В — 1,8 В (в исполнении пальчиковой батарейки , на примере Varta Professional Lithium, AA) | — |
| Управляющие сигналы компьютерных компонентов | Импульсное | 3,5 В, 5 В | — |
| Батарейка типа 6F22 («Крона») | Постоянное | 9 В | — |
| Силовое питание компьютерных компонентов | Постоянное | 12 В | — |
| Электрооборудование автомобиля | Постоянное | 12/24 В | — |
| Блок питания ноутбука и жидкокристаллических мониторов | Постоянное | 19 В | — |
| Сеть «безопасного» пониженного напряжения для работы в опасных условиях | Переменное | 36-42 В | — |
| Напряжение наиболее стабильного горения свечи Яблочкова | Постоянное | 55 В | — |
| Напряжение в телефонной линии (при опущенной трубке) | Постоянное | 60 В | — |
| Напряжение в электросети Японии | Переменное трёхфазное | 100/172 В | — |
| Напряжение в домашних электросетях США | Переменное трёхфазное | 120 В / 240 В (сплит-фаза) | — |
| Напряжение в электросети России | Переменное трёхфазное | 220/380 В | 230/400 В |
| Разряд электрического ската | Постоянное | до 200—250 В | — |
| Контактная сеть трамвая и троллейбуса | Постоянное | 550 В | 600 В |
| Разряд электрического угря | Постоянное | до 650 В | — |
| Контактная сеть метрополитена | Постоянное | 750 В | 825 В |
| Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, постоянный ток) | Постоянное | 3 кВ | 3,3 кВ |
| Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощности | Переменное трёхфазное | 6-20 кВ | 6,6-22 кВ |
| Генераторы электростанций, мощные электродвигатели | Переменное трёхфазное | 10-35 кВ | — |
| Анод кинескопа | Постоянное | 7-30 кВ | — |
| Статическое электричество | Постоянное | 1-100 кВ | — |
| Свеча зажигания автомобиля | Импульсное | 10-25 кВ | — |
| Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, переменный ток) | Переменное | 25 кВ | 27,5 кВ |
| Пробой воздуха на расстоянии 1 см | 10-20 кВ | — | |
| Катушка Румкорфа | Импульсное | до 50 кВ | — |
| Пробой трансформаторного масла на расстоянии 1 см | 100-200 кВ | — | |
| Воздушная линия электропередачи большой мощности | Переменное трёхфазное | 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ | 38 кВ, 120 кВ, 240 кВ, 360 кВ |
| Электрофорная машина | Постоянное | 50-500 кВ | — |
| Воздушная линия электропередачи сверхвысокого напряжения (межсистемные) | Переменное трёхфазное | 500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ | 545 кВ, 800 кВ, 1250 кВ |
| Трансформатор Тесла | Импульсное высокочастотное | до нескольких МВ | — |
| Генератор Ван де Граафа | Постоянное | до 7 МВ | — |
| Грозовое облако | Постоянное | От 2 до 10 ГВ | — |
См. также
Ссылки
dic.academic.ru
Механическое напряжение — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 мая 2017; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 мая 2017; проверки требуют 2 правки. У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение.Механическое напряжение — это мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под влиянием различных факторов. Механическое напряжение в точке тела определяется как отношение внутренней силы к единице площади в данной точке рассматриваемого сечения.
Напряжения являются результатом взаимодействия частиц тела при его нагружении. Внешние силы стремятся изменить взаимное расположение частиц, а возникающие при этом напряжения препятствуют смещению частиц, ограничивая его в большинстве случаев некоторой малой величиной.
- Q=FS{\displaystyle Q={\frac {F}{S}}}
- Q — механическое напряжение.
- F — сила, возникшая в теле при деформации.
- S — площадь.
Различают две составляющие вектора механического напряжения:
- Нормальное механическое напряжение — приложено на единичную площадку сечения, по нормали к сечению (обозначается σ{\displaystyle \sigma }).
- Касательное (тангенциальное) механическое напряжение — приложено на единичную площадку сечения, в плоскости сечения по касательной (обозначается τ{\displaystyle \tau }).
Совокупность напряжений, действующих по различным площадкам, проведенным через данную точку, называется напряженным состоянием в точке.
В Международной системе единиц (СИ) механическое напряжение измеряется в паскалях.
Полный тензор механического напряжения элементарного объёма тела. Буквой σ обозначены нормальные механические напряжения, а касательные буквой τ.Более строго механическое напряжение — тензорная величина. Компоненты тензора напряжений σij{\displaystyle \sigma _{ij}} равны отношению компоненты силы ΔFi{\displaystyle \Delta F_{i}}, действующей на элементарную площадку ΔS{\displaystyle \Delta S}, к её площади:
- σij=ΔFiΔSj.{\displaystyle \sigma _{ij}={\frac {\Delta F_{i}}{\Delta S_{j}}}.}
Здесь под ΔSj{\displaystyle \Delta S_{j}} понимаются компоненты вектора, образованного из нормали к элементарной площадке n→{\displaystyle {\vec {n}}} и её площади ΔS{\displaystyle \Delta S}:
- ΔS→=n→ΔS.{\displaystyle \Delta {\vec {S}}={\vec {n}}\Delta S.}
Таким образом сила, действующая на некий объём V, равна интегралу тензора напряжения на границе этого объёма по поверхности этого объёма S{\displaystyle S} (в отсутствие объёмных сил):
- Fi=∮SσijdSj{\displaystyle F_{i}=\oint _{S}\sigma _{ij}dS_{j}}
ru.wikipedia.org
напряжение — это… Что такое напряжение?
Морфология: (нет) чего? напряже́ния, чему? напряже́нию, (вижу) что? напряже́ние, чем? напряже́нием, о чём? о напряже́нии; мн. что? напряже́ния, (нет) чего? напряже́ний, чему? напряже́ниям, (вижу) что? напряже́ния, чем? напряже́ниями, о чём? о напряже́ниях
1. Напряжением мышц, связок и т. д., физическим напряжением вы называете такое состояние вашего тела или органов, когда вы не можете их расслабить, привести в спокойное состояние.При овладении навыками письма ребёнок испытывает сильное физическое напряжение, производя огромные затраты мышечной энергии. | Лекарство нужно принимать при напряжении кишечника.
2. Напряжением вы называете такое состояние, когда вы внутренне сосредотачиваете свои физические и умственные возможности для какой-либо цели.Эта профессия требует напряжения всех сил и воображения. | Игра на бирже требует полной сосредоточенности и напряжения мозгов.
3. Когда вы говорите о напряжении в отношениях между людьми, странами, народом и властью и т. д., вы имеете в виду неспокойную, недружелюбную атмосферу, которая может грозит ссорой, конфликтом.Нарастает напряжение политических отношений между двумя странами. | В стране чувствуется спад социального напряжения. | Мне горько, что они вынуждены жить в состоянии напряжения.
4. В физике напряжением в электрической сети называют разность потенциалов между двумя её точками.Ток высокого напряжения. | При покупке импортной бытовой техники обязательно справьтесь о напряжении.
5. Если что-либо держит вас в напряжении, значит, вы испытываете из-за этого такие эмоции, как, например, страх, беспокойство и т. д.Фильм держит в напряжении, заставляет мыслить.
dic.academic.ru
Обсуждение:Электрическое напряжение — Википедия
В разных источниках по-разному, но как-то больше русской школе привычно обозначение U. Где-то стоит договориться о предпочитаемом для Википедии стиле. Может, тут? А в статье не мешало б обозначить статистику, историю и авторство обозначений… —Nashev 17:33, 29 августа 2011 (UTC)
- Чаще буквой V обозначают разность потенциалов, а буквой U — напряжение. Ufim (обс.) 08:35, 15 августа 2019 (UTC)
Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощности Переменное трёхфазное 6-20 кВ 6.6-22 кВ Это в городских сетях 6-10 кВ, а на селе — 20 кВ
Поменял напряжение США с 110 / 190 вольт на правильные 120 / 240 вольт.
В США используется сплит-фаза: разбиение одной входной фазы в 240 вольт на две симметричные «ноги» по 120 вольт.
Таким образом, получается, в обычных розетках напряжение 120 вольт получает как напряжение между ногой №1 и нулем. Однако, там где нужно напряжение повыше (сушка одежды/котел-обогреватель воды и т.п.) получают 240 вольт как напряжение между ногой №1 и ногой №2.
Нет простейшей формулы[править код]
В статье нет простейшей формулы из закона Ома U = I*R. Это не дело, половина из посетителей страницы будут искать именно эту формулу. ~ ☭Acodered 11:44, 14 октября 2012 (UTC)
НЕВЕРНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ, Напряжение и разность потенциалов — это разные вещи[править код]
1) Первое определение в проверенной версии — неверное. Это определение для разницы потенциалов. Разница потенциалов и напряжение — это разные вещи, т.к. в напряжение входит еще и вклад от работы сторонних сил.
2) В ранней версии данной статьи понятия разности потенциалов и напряжения были смешаны, не было четко сформулировано, чем напряжение и разность потенциалов различаются, хотя с «Разность потенциалов» идет перенаправление в данную статью. В английской варианте данной статьи эти понятия даются как синонимы (что не верно) и нет ни одной формулы!
3) Первое определение не согласовано с альтернативным определением.
4) Альтернативное определение — это просто другой вариант записи первого. В записи предлагаю убрать скобки, убрать верхний и нижний пределы и указать, что это интеграл вдоль траектории.
5) Кому нужна такая статья? Кто будет интересоваться «напряжением»? Школьники и студенты, думаю, в первую очередь. Но для них текущее определение является негодным!!! Ведь им придется решать задачки с электрическими цепями, в которых есть ЭДС. Текущее определение делает бессмысленным второй закон Кирхгофа.
6) Такой подход к основным понятиям физики заставляет задуматься о редакционной политике Википедии (почитайте обсуждение английской версии данной сатьи). В английской версии ведуться долгие обсуждения по понятию, которое можно посмотреть в любой нормальной энциклопедии. А у нас — вообще не ведутся и все остается без изменений.
Всем участникам предлагаю сравнить текущую и проверенную версию. Дмитрий. 7 мая 2013.
Педагогические тонкости[править код]
Смешивание понятий «напряжение» и «разность потенциалов» происходит из-за педагогических особенностей преподавания данного раздела физики. Педагоги исходят из классического принципа «от простого — к сложному»: сначала они рассказывают детям (студентам) про закон Ома для однородного участка цепи (где напряжение и разность потенциалов совпадают, т.к. нет ЭДС), а потом переходят к теме «неоднородные участки цепи, ЭДС» и либо забывают поправить определение, либо школьники-студенты этого уже не воспринимают.
На этом примере можно видеть, что давать определения нужно с самого начала правильные, а не откладывать на потом.
В табличке под заголовком «Стандарты» смешаны реальные стандарты (напряжения, выбранные стандартизирующими организациями произвольно из различных соображений) и типичные напряжения в различных природных процессах, которые измерены, но никак не могут быть стандартизированы — типа, напряжения при съёме кардиограммы или пробое сантиметра воздуха. Надо бы либо заголовок сменить, либо разбить таблички и у второй таки сделать другой заголовок. —Nashev 11:31, 6 мая 2013 (UTC)
сила и работа магнитного поля[править код]
«работа A^{ef}_{AB} равна сумме работ электрического поля A^{el}_{AB} и сторонних сил A^{ex}_{AB} (то есть сил неэлектростатического происхождения, например, магнитных сил)».
«Магнитные силы» (корявая и неверная фраза) не производят работы над пробным зарядом, т.к.ортогональны перемещению. А. Пономарев 176.62.180.101 11:58, 26 декабря 2013 (UTC)
- Действительно, сила Лоренца работы не совершает. Однако, если эту силу разложить на две не сонаправленных составляющих, то каждая из них будет совершать работу, отличную от нуля. —VladVD 16:23, 24 января 2014 (UTC)
Добавьте свой пример сторонней силы. Дмитрий
Я считаю надо в первую очередь давать определение простое или сложное — а более фунадментальное. Так напряжение — это производное понятие строится на основе понятия разности потенциалов и потенциалов. Необходимо указать историческое развитие данного понятия, что включает как его формализация (естественными или математическими лингвистиками) так и очень важно указать методы измерения, измерительные системы — в каких случаях их адекватно, а в каких их применение неадекватно 178.66.206.128 10:45, 28 октября 2014 (UTC)
U=Aq{\displaystyle U={\frac {A}{q}}}, где A{\displaystyle A} — работа тока, а q{\displaystyle q} — заряд. Вот новая формула которую я внёс. Можно ли её оставить??? —Medvejonok2100 (обс) 15:44, 10 августа 2016 (UTC)
- В статье сказано, что электри́ческое напряже́ние между двумя точками это физическая величина, значение которой равно работе эффективного электрического поля, (совершаемой при переносе единичного электрического заряда из одной точки в другую), а не некоей «работе тока». Поэтому предлагаемая вами формула неприемлема. —VladVD (обс) 16:44, 10 августа 2016 (UTC)
Ну тогда давайте переименуем работа тока в механическая работа. Но удалять формулу не нада —Medvejonok2100 (обс) 17:58, 10 августа 2016 (UTC)
- Разместите сначала здесь ту правку, что вы хотите внести в статью, и объясните, чем она полезна для статьи. Всё это мы и обсудим. А одного переименования для внесения вашей правки недостаточно. —VladVD (обс) 18:23, 10 августа 2016 (UTC)
- U=Aq{\displaystyle U={\frac {A}{q}}}, где A{\displaystyle A} — механическая работа, а q{\displaystyle q} — заряд. Так годиться??? —Medvejonok2100 (обс) 18:25, 10 августа 2016 (UTC)
- Не годится. Не сказано, что это за заряд и работа какой силы имеется в виду. Важно также, что вы не объяснили, зачем такая формула нужна в статье. —VladVD (обс) 18:44, 10 августа 2016 (UTC)
- U=Aq{\displaystyle U={\frac {A}{q}}}, где A{\displaystyle A} — работа электрической силы, а q{\displaystyle q} — электрический заряд. Теперь точно всё вношу в статью. —Medvejonok2100 (обс) 03:55, 11 августа 2016 (UTC)
- Изменения не существенны. Не годится. —VladVD (обс) 12:02, 11 августа 2016 (UTC)
- U=Aq{\displaystyle U={\frac {A}{q}}}, где A{\displaystyle A} — работа электрической силы, а q{\displaystyle q} — электрический заряд. Теперь точно всё вношу в статью. —Medvejonok2100 (обс) 03:55, 11 августа 2016 (UTC)
- Не годится. Не сказано, что это за заряд и работа какой силы имеется в виду. Важно также, что вы не объяснили, зачем такая формула нужна в статье. —VladVD (обс) 18:44, 10 августа 2016 (UTC)
- U=Aq{\displaystyle U={\frac {A}{q}}}, где A{\displaystyle A} — механическая работа, а q{\displaystyle q} — заряд. Так годиться??? —Medvejonok2100 (обс) 18:25, 10 августа 2016 (UTC)
- Разместите сначала здесь ту правку, что вы хотите внести в статью, и объясните, чем она полезна для статьи. Всё это мы и обсудим. А одного переименования для внесения вашей правки недостаточно. —VladVD (обс) 18:23, 10 августа 2016 (UTC)
В нынешней статье — нестандартное определение напряжения.[править код]
Нынешняя статья основана на внутренне логичном представлении о том, что напряжение — это работа «эффективного» элетрического поля по перемещению единичного заряда, то есть работа электростатических и ВСЕХ сторонних сил.
Но это противоречит ГОСТУ, Физическому энциклопедическому словарю и тем современным вузовским учебникам, что у меня на руках. Они включают в напряжение лишь работу ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ сил по перемещению единичного заряда. Электрические силы — это электростатические плюс сторонние электрические (неэлектростатичесие) силы. Другие сторонние силы в напряжение входить не должны.
ГОСТ Р 52002-2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий:
29 (электрическое) напряжение
Скалярная величина, равная линейному интегралу напряженности электрического поля вдоль рассматриваемого пути.
Как видим, слова «эффективного» нет.
Физический энциклопедический словарь:
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ между двумя точками электрической цепи или электрич. поля, равно работе электрич. поля по перемещению единичного положит. заряда из одной точки в другую.
Надо бы изменить определение и соответствующие места по всей статье. В частности, сейчас в статье неявно подразумевается, что:
U=V+E{\displaystyle U=V+{\mathcal {E}}},
где U — напряжение, V — разность потенциалов, E{\displaystyle {\mathcal {E}}} — ЭДС всех сторонних сил.
А надо бы:
U=V+Eind{\displaystyle U=V+{\mathcal {E}}_{ind}},
где U — напряжение, V — разность потенциалов, Eind{\displaystyle {\mathcal {E}}_{ind}} — ЭДС индукции.</math>
Ufim (обс.) 08:22, 15 августа 2019 (UTC)
- Добавление. Я нашёл, откуда взялось «эффективное» — из 5-томной Физической энциклопедии, которая, в свою очередь, ссылается на Тамма «Основы теории электричества». Но та энциклопедия издана до принятия ГОСТа, а у Тамма определение совпадает с ГОСТовским.Ufim (обс.) 07:19, 18 августа 2019 (UTC)
- Определение напряжения, данное в статье, совпадает не только с определением Физической энциклопедии, но и с определением Большой российской энциклопедии [1]. Очевидно, что мы не можем игнорировать или как-то «исправлять» мнения этих высокоавторитетных источников.
- Упомянутый выше ГОСТ относится только к электротехнике и не регулирует терминологию, применяющуюся в других областях науки и техники.
- Вместе с тем считаю возможным и полезным упомянуть в статье о том, что в электротехнике используется то определение, что приведено в ГОСТе. —VladVD (обс.) 11:42, 21 августа 2019 (UTC)
- БРЭ, в заголовке повторяя определение ФЭ, тем не менее в тексте фактически склоняется к определению ГОСТа, БСЭ и ФЭС:
Под Н. э. на зажимах гальванич. элемента, батареи или аккумулятора понимают не величину U12, определяемую формулами (1) или (2), а модуль разности потенциалов |φ1−φ2| (он равен эдс ε12 в случае, когда сила тока равна нулю – цепь разомкнута).
- Очевидно, что мы не можем игнорировать или как-то «исправлять» мнения этих высокоавторитетных источников. Поэтому предлагаю на равных описать оба варианта.Ufim (обс.) 19:38, 25 августа 2019 (UTC)
- Действительно, давайте не будем ни исправлять, ни игнорировать и, значит, будем описывать содержание ГОСТа, как относящееся только к электротехнике.
- Если вы считаете полезным упомянуть в статье про напряжение на зажимах гальванических элементов, батарей и т. п., то упомяните, я не против. —VladVD (обс.) 08:59, 28 августа 2019 (UTC)
ru.wikipedia.org
Сетевое напряжение — Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение.Сетевое напряжение — среднеквадратичное (действующее) значение напряжения в электрической сети переменного тока, доступной конечным потребителям.
Основные параметры сети переменного тока — напряжение и частота — различаются в разных регионах мира. В большинстве европейских стран низкое сетевое напряжение в трёхфазных сетях составляет 230/400 В при частоте 50 Гц, а в промышленных сетях — 400/690 В. В Северной, Центральной и частично Южной Америке низкое сетевое напряжение в сетях с раздёлённой фазой составляет 115 В при частоте 60 Гц.
Более высокое сетевое напряжение (от 1000 В до 10 кВ) уменьшает потери при передаче электроэнергии и позволяет использовать электроприборы с большей мощностью, однако, в то же время, увеличивает тяжесть последствий от поражения током неподготовленных пользователей от незащищённых сетей.
Для использования электроприборов, предназначенных для одного сетевого напряжения, в районах, где используется другое, нужны соответствующие преобразователи (например, трансформаторы). Для некоторых электроприборов (главным образом, специализированных, не относящихся к бытовой технике) кроме напряжения играет роль и частота питающей сети.
Современное высокотехнологичное электрооборудование, как правило, содержащее в своём составе импульсные преобразователи напряжения, может иметь переключатели на различные значения сетевого напряжения либо не имеет переключателей, но допускает широкий диапазон входных напряжений: от 100 до 240 В при номинальной частоте от 50 до 60 Гц, что позволяет использовать данные электроприборы без преобразователей практически в любой стране мира.
Параметры сетевого напряжения в России[править | править код]
Производители электроэнергии генерируют переменный ток промышленной частоты (в России — 50 Гц). В подавляющем большинстве случаев по линиям электропередач передаётся трёхфазный ток, повышенный до высокого и сверхвысокого электрического напряжения с помощью трансформаторных подстанций, которые находятся рядом с электростанциями.
Согласно межгосударственному стандарту ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), сетевое напряжение должно составлять 230 В ±10 % при частоте 50 ±0,2 Гц[1] (межфазное напряжение 400 В, напряжением фаза-нейтраль 230 В, четырёхпроводная схема включения «звезда»), примечание «a)» стандарта гласит: «Однако системы 220/380 В и 240/415 В до сих пор продолжают применять».
К жилым домам (на сельские улицы) подводятся четырёхпроводные (три фазовых провода и один нейтральный (нулевой) провод) линии электропередач (воздушные или кабельные ЛЭП) с межфазным напряжением 400 Вольт. Входные автоматы и счётчики потребления электроэнергии, обычно, трёхфазные. К однофазной розетке подводится фазовый провод, нулевой провод и, возможно, провод защитного заземления или зануления, электрическое напряжение между «фазой» и «нулём» составляет 230 Вольт.
В правилах устройства электроустановок (ПУЭ-7) продолжает фигурировать величина 220, но фактически напряжение в сети почти всегда выше этого значения и достигает 230—240 В, варьируясь от 190 до 250 В.[источник не указан 326 дней]
Номинальные напряжения бытовых сетей (низкого напряжения): Россия (СССР, СНГ)[править | править код]
До 1926 года техническим регулированием электрических сетей общего назначения занимался Электротехнический отдел ИРТО, который только выпускал правила по безопасной эксплуатации. При обследовании сетей РСФСР перед созданием плана ГОЭЛРО было установлено, что на тот момент использовались практически все возможные напряжения электрических токов всех видов. Начиная с 1926 года стандартизация электрических сетей перешла к Комитету по стандартизации при Совете Труда и Обороны (Госстандарт), который выпускал стандарты на используемые номинальные напряжения сетей и аппаратуры. Начиная с 1992 года Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации выпускает стандарты для электрический сетей стран входящих в ЕЭС/ОЭС.
| Переменный ток 50 Гц с разделённой фазой или постоянный ток, двух-/трёхпроводные линии | Трёхфазный переменный ток, 50 Гц | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 110/220 В | 220/440 В | 3×120 В[р 1] (треугольник) | 127/220 В | 220/380 В | 230/400 В[р 2] | |
| Временные правила ИРТО, 1891[2] | широко используется | запрещен[р 3] | разрешён | запрещен[р 3] | запрещен[р 3] | запрещен[р 3] |
| Дополнение к временным правилам ИРТО от 1898[3] | широко используется | разрешён | широко используется | разрешён | разрешён | — |
| ГОЭЛРО I очередь (1920)[4] | предпочтителен[р 4] | |||||
| ОСТ 569 (1928)[5] | предпочтителен | предпочтителен | разрешён | — | предпочтителен[р 5] | — |
| ОСТ 5155 (1932) | разрешён | разрешён | разрешён[р 6][р 7] | — | разрешён | |
| ГОСТ 721-41[6][7] | разрешён | разрешён | допускается сохранение существующих установок | разрешён | предпочтителен[р 8] | — |
| ГОСТ 5651-51[8][р 9] | разрешён | разрешён | —[р 10] | разрешён[р 10] | разрешён | — |
| ГОСТ 721-62 | разрешён | разрешён | допускается сохранение существующих установок | разрешён | предпочтителен | — |
| ГОСТ 5651-64[9][р 9] | — | разрешён | — | разрешён | разрешён | — |
| ГОСТ 721-74 | разрешён | разрешён | допускается сохранение существующих установок | разрешён | предпочтителен | |
| ГОСТ 21128-75[10] | разрешён | разрешён | — | для ранее разработанного оборудования[р 11] | предпочтителен | — |
| ГОСТ 23366-78 | разрешён | разрешён | — | для ранее разработанного оборудования | предпочтителен | — |
| ГОСТ 21128-83 | разрешён | разрешён | — | для ранее разработанного оборудования | предпочтителен | разрешён |
| ГОСТ 5651-89[р 9] | — | разрешён | — | — | разрешён | — |
| ГОСТ 29322-92 (МЭК 38-83) | — | — | — | — | разрешён до 2003 года | предпочтителен |
| ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) | — | — | — | — | в текст стандарта внесено примечание: «Однако … до сих пор продолжают применять.» | предпочтителен |
- Примечания «Р»
- ↑ «Акционерное Общество Электрического Освещения 1886 года» использовало этот номинал (напряжение на зажимах трансформатора 133 В), что и было отражено в ОСТ 569. В результате гармонизации с рекомендациями МЭК в шкале стандартных напряжений ГОСТ 721 он был заменён на номинал 3×127 В, но допускалось сохранение существующих установок 3×120 В. Фактически, сети тех крупных городов, которые его использовали, уже переходили на «звезду» с номиналами 127/220 В и 220/380 В.
- ↑ Номинал трёхфазного переменного тока 230/400 В, начиная c ОСТ 569, 1928 года, являлся предпочтительным для источников тока (генераторов и трансформаторов).
- ↑ 1 2 3 4 Использование тока высокого напряжения выше ±225 В или выше ∼110 В было запрещено в бытовых сетях, не требующих квалифицированного персонала.
- ↑ Первоначально, в I очереди плана ГОЭЛРО было намечено строительство сетей 120/210 В, исходя из того, что в сетях некоторых крупных городов использовалось 3×120 В (треугольник), однако, при реализации, строили сети 127/220 В.
- ↑ 1928-1931 гг. Витебск, Вязьма, Бобруйск, Рыльск, Россошь, Златоуст, Камышин, Камень, Красноярск, Чита, Острогожск, Старобельск, Чугуев, Красноград, Хмельник, Купянск, Проскуров, Червоное … и др. См.: Гейлер Л.Б. 110 или 220 V в распределительных сетях населённых мест // Электричество. — 1933. — № 9. — С. 39.
Впоследствии все крупные новые электросети СССР создавались на 220/380 В. - ↑ 1932-40 гг., Ленэнерго, переход старых сетей 3×120 В на 127/220 В. См.: Айзенберг Б.Л., Мануйлов Р.Е. Заземление нейтрали городской кабельной сети низкого напряжения // Электричество. — 1940. — № 11. — С. 54.
- ↑ 1936-47 гг., Мосэнерго, переход избранных районов старых сетей 3×120 В на 127/220 В. См.: Плюснин К.Л. Низковольтная замкнутая сетка в Московской кабельной электросети // Электричество. — 1937. — № 22. — С. 7., и Куликовский А.А. Система городских распределительных сетей низкого напряжения с искусственными нейтральными точками // Электричество. — 1947. — № 9. — С. 45.
- ↑ В других стандартах, связанных с промышленным применением, например, ГОСТ 185-41, номинал 127/220 В остался недоступен для новых изделий.
- ↑ 1 2 3 Стандарты ГОСТ 5651 — «Аппаратура радиоприёмная бытовая», в частности, определяли номиналы напряжения питания радиоприёмников.
- ↑ 1 2 1950 г., начало перевода низковольтной сети со 127 В на 220/127 В и применения напряжения 380/220 В для электроснабжения новых жилых районов Москвы. См.: Зуев Э.Н.. Московских окон негасимый свет (неопр.).
- ↑ 1970-79 гг., Киев, Ленинград и Харьков, в основном, перешли на 220/380 В. Хотя отдельные дома, в которых переход не завершился, встречались и позднее.
В разных регионах используются розетки и штепсели разных типов.
Качество электрической энергии — её электрическое напряжение и частота должны строго соблюдаться.
- ↑ ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения (неопр.).
- ↑ Грищенко А.И., Зиноватный П.С. Энергетическое право России. (Правовое регулирование электроэнергетики в 1885—1918 гг.). — М.: «Юрист», 2008. — С. 118.
- ↑ Грищенко А.И., Зиноватный П.С. Энергетическое право России. (Правовое регулирование электроэнергетики в 1885—1918 гг.). — М.: «Юрист», 2008. — С. 13.
- ↑ План электрификации РСФСР. — 2-е изд. — М.: Госполитиздат, 1955. — С. 213,355,356,361. — 660 с.
- ↑ Производство пара, паровые машины, пароме турбины, двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины, ветряные двигатели, водяные двигатели, насосы и компрессоры, теплосиловое хозяйство, электротехника, освещение // Hütte Справочник для инженеров, техников и студентов. — М.-Л.: ОНТИ, 1936. — Т. 3. — С. 950.
- ↑ Проект общесоюзного стандарта «Номинальные напряжения стационарных установок сильного тока» (Взамен ОСТ 4760 и ОСТ 5155)(2-я редакция, Октябрь 1938 г.) // Электричество. — 1939. — № 1. — С. 30.
- ↑ Основные напряжения ГОСТ 721-41 (неопр.).
- ↑ Левитин Е. Государственный общесоюзный стандарт на радиовещательные приемники // Радио. — 1951. — № 9. — С. 11-13.
- ↑ Левитин Е.А., Левитин Л.Е. Радиовещательные приемники. — Издание второе, переработанное и дополненное. — М.: Энергия, 1967. — С. 349.
- ↑ Основные напряжения ГОСТ 21128-75 (неопр.).
ru.wikipedia.org
Определение электрического напряжения
То есть электрическое поле должно было «протащить» электроны через нагрузку, и энергия, которая при этом израсходовалась, характеризуется величиной, называемой электрическим напряжением. Эта же энергия потратилась на какое-то изменение состояния вещества нагрузки. Энергия, как мы знаем, не пропадает в никуда и не появляется из ниоткуда. Об этом гласит Закон сохранения энергии. То есть, если ток потратил энергию на прохождение через нагрузку, эту энергию приобрела нагрузка и, например, нагрелась.
То есть, приходим к определению: напряжение электрического тока – это величина, показывающая, какую работу совершило поле при перемещении заряда от одной точки до другой. Напряжение в разных участках цепи будет различным. Напряжение на участке пустого провода будет совсем небольшим, а напряжение на участке с какой-либо нагрузкой будет гораздо большим, и зависеть величина напряжения будет от величины работы, произведенной током. Измеряют напряжение в вольтах (1 В). Для определения напряжения существует формула:
U=A/q,
где U — напряжение, A – работа, совершенная током по перемещению заряда q на некий участок цепи.
Напряжение на полюсах источника тока
Что касается напряжения на участке цепи – все понятно. А что же тогда означает напряжение на полюсах источника тока? В данном случае это напряжение означает потенциальную величину энергии, которую может источник придать току. Это как давление воды в трубах. Эта величина энергии, которая будет израсходована, если к источнику подключить некую нагрузку. Поэтому, чем большее напряжение у источника тока, тем большую работу может совершить ток.
2) Диэлектрики в электрическом поле
В отличие от проводников, в диэлектриках нет свободных зарядов. Все заряды являются
связанными : электроны принадлежат своим атомам, а ионы твёрдых диэлектриков колеблются
вблизи узлов кристаллической решётки.
Соответственно, при помещении диэлектрика в электрическое поле не возникает направлен-ного движения зарядов
1
. Поэтому для диэлектриков не проходят наши доказательства свойств
проводников — ведь все эти рассуждения опирались на возможность появления тока. И дей-ствительно, ни одно из четырёх свойств проводников, сформулированных в предыдущей статье,
не распростаняется на диэлектрики.
1. Напряжённость электрического поля внутри диэлектрика может быть не равна нулю.
2. Объёмная плотность заряда в диэлектрике может быть отличной от нуля.
3. Линии напряжённости могут быть не перпендикулярны поверхности диэлектрика.
4. Различные точки диэлектрика могут иметь разный потенциал. Стало быть, говорить о
«потенциале диэлектрика» не приходится.
Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.
Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации. Физический смысл вектора электрической поляризации — это дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией.
Вектор поляризации применим для описания макроскопического состояния поляризации не только обычных диэлектриков, но и сегнетоэлектриков, и, в принципе, любых сред, обладающих сходными свойствами. Он применим не только для описания индуцированной поляризации, но и спонтанной поляризации (у сегнетоэлектриков).
Поляризация — состояние диэлектрика, которое характеризуется наличием электрического дипольного момента у любого (или почти любого) элемента его объема.
Различают поляризацию, наведенную в диэлектрике под действием внешнего электрического поля, и спонтанную (самопроизвольную) поляризацию, которая возникает в сегнетоэлектриках в отсутствие внешнего поля. В некоторых случаях поляризация диэлектрика (сегнетоэлектрика) происходит под действием механических напряжений, сил трения или вследствие изменения температуры.
Поляризация не изменяет суммарного заряда в любом макроскопическом объеме внутри однородного диэлектрика. Однако она сопровождается появлением на его поверхности связанных электрических зарядов с некоторой поверхностной плотностью σ. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле c напряжённостью , направленное против внешнего поля с напряжённостью . В результате напряжённость поля внутри диэлектрика будет выражаться равенством:
В зависимости от механизма поляризации, поляризацию диэлектриков можно подразделить на следующие типы:
Электронная — смещение электронных оболочек атомов под действием внешнего электрического поля. Самая быстрая поляризация (до 10−15 с). Не связана с потерями.
Ионная — смещение узлов кристаллической структуры под действием внешнего электрического поля, причем смещение на величину, меньшую, чем величина постоянной решетки. Время протекания 10−13 с, без потерь.
Дипольная (Ориентационная) — протекает с потерями на преодоление сил связи и внутреннего трения. Связана с ориентацией диполей во внешнем электрическом поле.
Электронно-релаксационная — ориентация дефектных электронов во внешнем электрическом поле.
Ионно-релаксационная — смещение ионов, слабо закрепленных в узлах кристаллической структуры, либо находящихся в междуузлие.
Структурная — ориентация примесей и неоднородных макроскопических включений в диэлектрике. Самый медленный тип.
Самопроизвольная (спонтанная) — благодаря этому типу поляризации у диэлектриков, у которых он наблюдается, поляризация проявляет существенно нелинейные свойства даже при малых значениях внешнего поля, наблюдается явление гистерезиса. Такие диэлектрики (сегнетоэлектрики) отличаются очень высокими значениями диэлектрической проницаемости (от 900 до 7500 у некоторых видов конденсаторной керамики). Введение спонтанной поляризации, как правило, увеличивает тангенс угла потерь материала (до 10−2)
Резонансная — ориентация частиц, собственные частоты которых совпадают с частотами внешнего электрического поля.
Миграционная поляризация обусловлена наличием в материале слоев с различной проводимостью, образованию объемных зарядов, особенно при высоких градиентах напряжения, имеет большие потери и является поляризацией замедленного действия.
Поляризация диэлектриков (за исключением резонансной) максимальна в статических электрических полях. В переменных полях, в связи с наличием инерции электронов, ионов и электрических диполей, вектор электрической поляризации зависит от частоты.
studfile.net