הגדרת מתח בפיזיקה

מתח הוא ייצוג של האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית לטעינת יחידה. אם הוצבה יחידת מטען חשמלית במקום כלשהו, ​​המתח מציין את אנרגיה פוטנציאלית מזה באותה נקודה. במילים אחרות, מדובר במדידה של האנרגיה הכלולה בתוך שדה חשמלי, או מעגל חשמלי, בנקודה נתונה. זה שווה לעבודה שצריך היה לבצע בכל מטען יחידה כנגד השדה החשמלי כדי להעביר את המטען מנקודה אחת לאחרת.

מתח הוא כמות סקלרית; אין לזה כיוון. חוק אוהם אומר כי מתח שווה להתנגדות בזמנים הנוכחיים.

ה יחידת SI של מתח הוא הוולט, כך ש 1 וולט = 1 ג'ול / קולומב. זה מיוצג על ידי V. הוולט נקרא על שם הפיזיקאי האיטלקי אלסנדרו וולטה שהמציא מצבר כימי.

משמעות הדבר היא ש- coulomb מטען אחד יזכה לג'ול של אנרגיה פוטנציאלית כאשר הוא מועבר בין שני מיקומים שבהם ההבדל הפוטנציאלי החשמלי הוא וולט אחד. עבור מתח של 12 בין שני מיקומים, קולונום מטען אחד ישיג 12 ג'ול של אנרגיה פוטנציאלית.

לסוללה של שישה וולט יש פוטנציאל לקולומב מטען אחד לצבור שישה ג'ול של אנרגיה פוטנציאלית בין שני מיקומים. לסוללה של תשעה וולט יש פוטנציאל לקולומב מטען אחד לצבור תשעה ג'ול של אנרגיה פוטנציאלית.

דוגמה קונקרטית יותר למתח מהחיים האמיתיים הוא מיכל מים עם צינור המשתרע מתחתיתו. מים במיכל מייצגים מטען מאוחסן. דרושה עבודה כדי למלא את המיכל במים. זה יוצר חנות מים, כמו הפרדת הטעינה בסוללה. ככל שיש יותר מים במכל, כך יש יותר לחץ והמים יכולים לצאת דרך הצינור עם יותר אנרגיה. אם היו פחות מים במיכל, הוא היה יוצא עם פחות אנרגיה.

פוטנציאל לחץ זה שווה למתח. ככל שיש יותר מים במכל, כך לחץ רב יותר. ככל שמאוחסנים טעינה בסוללה, כך מתח רב יותר.

כשפותחים את הצינור, זרם המים ואז זורם. הלחץ במיכל קובע כמה מהר הוא זורם מהצינור. זרם חשמלי נמדד באמפרס או אמפרס. ככל שיש לכם יותר וולטים, כך יש יותר אמפר לזרם זהה ללחץ מים רב יותר, כך יזרמו המים מהר מהמיכל.

עם זאת, הזרם מושפע גם מהתנגדות. במקרה של הצינור, זה כמה רוחב הצינור. צינור רחב מאפשר ליותר מים לעבור בפחות זמן, ואילו צינור צר מתנגד לזרימת המים. עם זרם חשמלי, יכולה להיות גם התנגדות, הנמדדת באוהם.

חוק אוהם אומר שהמתח שווה להתנגדות בזמן הנוכחי. V = I * R. אם יש לך סוללה של 12 וולט אך ההתנגדות שלך היא שני אוהם, הזרם שלך יהיה שישה אמפר. אם ההתנגדות הייתה אוהם אחת, הזרם שלך היה 12 אמפר.