Перейти к содержанию

Чем отличается напряжение от напряжённости?

Обновлено Редакция GAW

Оба слова похожи, но обозначают разные величины. Напряжение — разность потенциалов между двумя точками. Напряжённость — характеристика поля в одной точке: сила, с которой оно действует на единичный заряд.

ВеличинаЧто описываетЕдиница
Напряжение Uразность потенциалов двух точеквольт, В
Напряжённость Eсилу поля на единичный заряд в точкевольт на метр, В/м = Н/Кл

Чем напряжение отличается от потенциала отдельной точки — в ответе «Чем отличается напряжение от потенциала?».

Связь в однородном поле

Между двумя параллельными пластинами поле однородно, и по OpenStax напряжение равно напряжённости, умноженной на расстояние:

U=E⋅d,Umax⁡=3,0⋅106 В/м⋅0,025 м=75 кВ.U = E \cdot d, \qquad U_{\max} = 3{,}0 \cdot 10^6\ \text{В/м} \cdot 0{,}025\ \text{м} = 75\ \text{кВ}.

Это пример OpenStax: сухой воздух выдерживает около 3,0 МВ/м, выше начинается пробой, поэтому зазор 2,5 см держит не больше 75 кВ. Наоборот, 25 кВ на зазоре 4 см создают поле 6,25·10⁵ В/м.

Где это важно

Предельная напряжённость, которую выдерживает изолятор, — его электрическая прочность: у слюды 118 МВ/м, у бумаги 16 МВ/м, у воздуха 3 МВ/м. Поэтому на платах с сетевым напряжением проводники разносят — расстояния по воздуху и поверхности объясняет термин «Путь утечки и воздушный зазор». А в конденсаторе напряжённость между обкладками растёт с уменьшением зазора вместе с ёмкостью — так тонкий диэлектрик ограничивает рабочее напряжение.

Похожие вопросы

В чём измеряется напряжённость электрического поля?

В вольтах на метр или, что то же самое, в ньютонах на кулон: OpenStax показывает, что 1 Н/Кл = 1 В/м. Для изоляторов удобнее мегавольты на метр — это киловольты на миллиметр.

Почему при том же напряжении тонкий зазор пробивается, а толстый нет?

Потому что пробой определяет напряжённость, а не напряжение. В однородном поле E = U / d: уменьшите зазор вдвое — напряжённость вырастет вдвое. Сухой воздух выдерживает около 3 МВ/м, поэтому 3 кВ он держит на 1 мм, а на 0,5 мм — уже нет.

Зачем в схемах на высокое напряжение большие расстояния между дорожками?

Чтобы напряжённость поля между проводниками оставалась ниже электрической прочности изоляции и воздуха. Нормы задают минимальные расстояния по воздуху и по поверхности платы для каждого рабочего напряжения.

Источники

  1. OpenStax. University Physics Volume 2, section 7.2: Electric Potential and Potential Difference — в однородном поле напряжение между точками A и B равно E·d, E = V_AB / d, где d — расстояние между ними (между пластинами); отсюда единица напряжённости — вольт на метр, 1 Н/Кл = 1 В/м; пример 7.7: сухой воздух выдерживает около 3,0·10⁶ В/м, между пластинами с зазором 2,5 см это 75 кВ; пример: 25,0 кВ на зазоре 4,00 см дают 6,25·10⁵ В/м, сила на заряд F = qE
  2. OpenStax. University Physics Volume 2, section 8.5: Molecular Model of a Dielectric — табл. 8.1, электрическая прочность: сухой воздух — 3,0 МВ/м; бумага — 16; полистирол — 19,7; слюда — 118 МВ/м

Нашли ошибку?

Смотрите также