Potential

Hej,

Menar du potentialskillnader i strömkretsar bestående av tex  motstånd och spänningskällior? Eller menar du potentialskillnader i elektriska fält? (Vilket är samma sak, men man räknar lite olika på den). Kan du visa vad du tycker är svårt, med en uppgift?

Både skillnad i strömkretsar och i elektriska fält. Alltså mitt problem är inte uppgifter utan att jag inte förstår själva betydelsen av vad potential är eller vad det betyder. Jag har läst min lärobok men det är lite svårt att förstå tycker jag.

Pluggelev skrev:

Både skillnad i strömkretsar och i elektriska fält. Alltså mitt problem är inte uppgifter utan att jag inte förstår själva betydelsen av vad potential är eller vad det betyder. Jag har läst min lärobok men det är lite svårt att förstå tycker jag.

Elektrisk potential är jämförbar med gravitationell potential: potentiell energi, lägesenergi, per enhet laddning eller per enhet massa. Så är det i ett elektriskt fält eller ett gravitationsfält. 

Elektrisk potential i kretsar är egentligen samma sak, men här brukar man kunna mäta skillnader i potential med en voltmeter, ofta skillnaden mot "jord".

Definitionen av spänning (eller potentialskillnad mellan två punkter) är 

U=E/Q

Där E är den energi som omsätts av det elektriska fältets arbete när en laddning Q flyttas från den ena punkten till den andra.

Så elektrisk spänning är helt enkelt en storhet som gör det lättare att beräkna energiförändringar hos elektriska laddningar som rör sig i ett elektriskt fält.

Om du gör analogin mellan ett elektriskt fält och egenskapen laddning, med ett gravitationsfält och egenskapen massa, så kan du på samma sätt definiera en "gravitationspotential" g*h som skulle göra det enklare att beräkna hur mycket potentiell energi en massa skulle vinna/förlora mellan två punkter, bara genom att veta den gravtationella potentialskillnadern mellan punkterna.

Som Pieter skriver, elektrisk potentialskillnad, (eller elektrisk spänning som man kanske mer "vardagligt" säger) är precis samma sak i elektriska kretsar. Man hade också kunnat beskriva elektriska kretsar med hjälp av elektrisk fältstyrka istället för elektrisk spänning, men det är mer praktiskt i elektriska kretsar att prata om olika elektriska spänningar i samband med ohms lag. Ohms lag, som beskriver relationen mellan elektrisk ström och elektrisk spänning med hjälp av proportionalitetskonstanten resistans.

Jag förstår inte riktigt vad är potential är det skillnaden mellan två punkter i ett elektrisk krets?

Tänk dig en massa. Den drivs av  gravitationen att falla från ställen där den har högre potentiell energi, dit där den har lägre potentiell energi (om inte något förhindrar den att falla, såklart). Massan faller alltså från högre gravtationell potential, till lägre gravtationell potential.

På samma sätt "faller" en laddning från ett ställe med högre elektrisk potential till lägre elektrisk potential i en elektrisk krets. Laddningar som rör sig kallas för elektrisk ström.

Empiriskt visade Ohm, att rörelsen av laddningar och potentialskillnaden i kretsen följde ett enkelt samband, som numera kallas ohms lag.

Alltså, om det flyter en ström mellan två punkter i en elektrisk krets, så är det skillnad i elektrisk potential mellan punkterna. Proportionalitetskonstanten mellan elektrisk spänning och elektrisk ström i en krets kallas resistans.

T.ex den här övningsuppgiften förstår jag inte hur jag ska tänka. Svaret i facit står 10 V men jag vet inte hur jag ska tänka för att kunna få det svaret.

Pluggelev skrev:

T.ex den här övningsuppgiften förstår jag inte hur jag ska tänka. Svaret i facit står 10 V men jag vet inte hur jag ska tänka för att kunna få det svaret.

Du kan börja med att räkna ut ersättningsresistansen av den delen. Sedan tänker man spänningsdelare.

Eller du ritar in strömmen genom varje motstånd, och använder Ohms lag.

Pluggelev skrev:

T.ex den här övningsuppgiften förstår jag inte hur jag ska tänka. Svaret i facit står 10 V men jag vet inte hur jag ska tänka för att kunna få det svaret.

Jag skulle tänka såhär, utifrån vad jag skrev i #8 (att det krävs en potentialskillnad mellan två punkter för att kunna driva en ström mellan punkterna, en ström som följer sambandet i ohms lag): 

Ledtråden i uppgiften är att man får reda på potentialskillnaden mellan de två punkterna ovanför och nedanför resistorn längst till vänster (jordsymbolen i figuren betyder att potentialen är noll där). Alltså, två punkter i kretsen har potentialskillnaden 4V. Om man antar att resistansen mellan dessa punkter är R, så kommer alltså strömmen som flyter mellan punkterna att bli 4/R ampere genom resistorn. 

Eftersom alla strömmar i en nod måste kunna summeras till noll (kirchoffs strömlag), så måste strömmen 4/R ampere också flyta genom ersättningsresistansen av de övriga tre resistansenerna, och då kan jag beräkna vilken potentialskillnad det måste finnas över denna ersättningsresistans för att strömmen ska kunna flyta.

Sedan summerar jag potentialfallen i kretsen (inklusive batteriets potentialfall) och sätter lika med noll (kirchoffs spänningslag), och därigenom vet jag potentialfallet (spänningen) över batteriet.

När jag blivit lite mer bekväm med tänket om potential och spänning, så genar jag lite, och tänker spänningsdelning över två seriekopplade resistanser som är kopplat till ett batteri.