Напряжение и потенциал — какая разница и зачем о ней знать?

Потенциал это способность физического объекта выделить энергию. Например, если мы поднимем яблоко, мы дадим ему потенциал, то есть способность выделить энергию при падении. Аналогично и с электричеством: есть проводники, которые имеют потенциал. Но, как и с яблоком важно уточнить — потенциал относительно чего?

У яблока это потенциал относительно уровня поверхности, на которую оно будет падать. Соответственно, количество энергии зависит от расстояния до точки его остановки. Чем выше поднимется яблоко, тем больнее оно ударит Ньютона по макушке.

Как ни странно, в обычных электропроводках всё точно так же: потенциал проводника «отсчитывается» от потенциала земли, к которой присоединёна нейтраль трансформатора на подстанции. Чем больше потенциал на проводе относительно земли, тем больше напряжение электрического тока, который потечёт через прибор, подключенный между ним и нулём (то есть землёй).

Вы спросите: «зачем всё это знать, можно ведь сказать просто «напряжение» и не забивать голову лишними мудрёными словами?» Дело  в том, что иногда разница есть и некоторые явления в проводке без её понимания просто никак не усвоить. Приведу пример.

Когда мы разбираем электронный прибор, питающийся от сети 220 Вольт, в него обычно встроен преобразователь, который понижает высокое напряжение сети в низкое, нужное прибору для работы. Это делается по-разному, но одно всегда неизменно: в преобразователь встроен трансформатор, физически разрывающий связь между высоко напряжённой частью схемы и всей остальной. Это делается с помощью превращения электрического тока в магнитный поток и обратно (кому интересно — прошу в Википедию).

Этот разрыв нужен для безопасности. А почему это так, можно понять, если представить себе прибор, в котором этот физический разрыв отсутствует. Про такой прибор говорят, что он имеет «гальваническую связь» с сетью 220 Вольт. В таком неправильном приборе, на любом проводочке и контакте будет напряжение от 100 до 220 Вольт относительно земли и 5/12 Вольт относительно других контактов в приборе.  Это значит, что если до них дотронуться, ударит вас так же, как если бы вы засунули гвоздь в розетку.

Образно выражаясь, одно и то же яблоко, может упасть как на метр вниз, так и на 50 метров, находясь изначально на одном и том же уровне. Последствия от падения, разумеется, будут очень разными. Поэтому всегда помните — важно не то, что показывает вольтметр, а то, между чем пойдёт ток. Если вы стоите на земле или другой поверхности, связанной с землёй, напряжение, под которое вы попадёте будет равно разности потенциалов между проводом, до которого вы дотрагиваетесь и потенциалом земли, которая, кстати тоже может иметь потенциал относительно чего-нибудь ещё.

Зная это можно ещё раз, более глубоко определить суть заземления: выравнивание потенциалов между заземляемой железкой и землёй. Нет разности потенциалов — нет напряжения — нет удара током. Всё безопасно.