Na rozdiel potenciálov, elektromotorickej sily a napätia

Potenciálny rozdiel

Je známe, že jedno teleso sa dokáže zahriať viac a iné menej. Stupeň, na ktorý sa telo zahreje, sa nazýva jeho teplota. Podobne môže byť jedno telo elektrifikované viac ako druhé. Stupeň elektrifikácie tela charakterizuje veličinu nazývanú elektrický potenciál alebo jednoducho potenciál tela.

Čo to znamená elektrizovať telo? To znamená informovať ho o elektrickom náboji, teda pridať k nemu určitý počet elektrónov, ak telo nabíjame negatívne, alebo mu ich odobrať, ak telo nabíjame pozitívne. V oboch prípadoch bude mať telo určitý stupeň elektrifikácie, to znamená ten alebo ten potenciál, navyše pozitívne nabité telo má pozitívny potenciál a negatívne nabité telo má negatívny potenciál.

Rozdiel v úrovniach elektrického náboja medzi dvoma telesami sa zvyčajne nazýva rozdiel v elektrickom potenciáli alebo jednoducho potenciálny rozdiel.

Treba mať na pamäti, že ak sú dve rovnaké telesá nabité rovnakými nábojmi, ale jedno je väčšie ako druhé, potom medzi nimi bude aj potenciálny rozdiel.

Okrem toho existuje potenciálny rozdiel medzi dvoma takýmito telesami, jedným nabitým a druhým nenabitým. Napríklad, ak má teleso izolované od zeme určitý potenciál, potom potenciálny rozdiel medzi ním a zemou (ktorého potenciál sa považuje za nulový) sa číselne rovná potenciálu tohto telesa.

Takže ak sú dve telesá nabité takým spôsobom, že ich potenciály nie sú rovnaké, nevyhnutne medzi nimi existuje potenciálny rozdiel.

Každý vie, že fenomén elektrizovania hrebeňa, keď ho treníte po vlasoch, nie je nič iné ako vytváranie potenciálneho rozdielu medzi hrebeňom a ľudskými vlasmi.

V skutočnosti, keď sa hrebeň trení o vlasy, niektoré elektróny sa prenesú do hrebeňa, čím ho nabijú negatívne, zatiaľ čo vlasy, ktoré stratili časť elektrónov, sú nabité rovnakým stupňom ako hrebeň, ale kladne. . Takto vzniknutý potenciálny rozdiel možno znížiť na nulu dotykom vlasov hrebeňom. Tento spätný elektrónový prechod ucho ľahko zistí, ak sa k uchu priblíži elektrifikovaný hrebeň. Charakteristický praskavý zvuk bude indikovať pokračujúci výboj.

Keď už hovoríme o potenciálnom rozdiele, mali sme na mysli dve nabité telesá, potenciálny rozdiel sa môže vyskytnúť aj medzi rôznymi časťami (bodmi) toho istého tela.

Zvážte napríklad, čo sa deje v kus medeného drôtuak sa nám pôsobením nejakej vonkajšej sily podarí presunúť voľné elektróny v drôte na jeden koniec.Je zrejmé, že na druhom konci drôtu bude nedostatok elektrónov a potom dôjde k rozdielu potenciálov medzi koncami drôtu.

Len čo zastavíme pôsobenie vonkajšej sily, elektróny sa okamžite vplyvom priťahovania rôznych nábojov ponáhľajú na koniec drôtu, kladne nabité, teda na miesto, kde chýbajú, a el. v drôte sa obnoví rovnováha.

Elektromotorická sila a napätie

dNa udržanie elektrického prúdu v drôte je potrebný nejaký externý zdroj energie na udržanie potenciálneho rozdielu na koncoch tohto drôtu po celú dobu.

Tieto zdroje energie sú takzvané zdroje elektrického toxu, definitívnej elektromotorickej sily, ktorá vytvára a dlhodobo udržiava potenciálny rozdiel na koncoch vodiča.

Elektromotorická sila (skrátene EMF) sa označuje písmenom E... EMF sa meria vo voltoch. V našej krajine je volt skrátený písmenom «B» a v medzinárodnom označení - písmenom «V».

Takže získať nepretržitý tok elektriny, potrebujete elektromotorickú silu, to znamená, že potrebujete zdroj elektrického prúdu.

Prvým takýmto zdrojom prúdu bol takzvaný „voltaický stĺp“, ktorý pozostával zo série medených a zinkových kruhov lemovaných kožou ponorenou do okyslenej vody. Jedným zo spôsobov, ako získať elektromotorickú silu, je teda chemická interakcia určitých látok, v dôsledku ktorej sa chemická energia premieňa na elektrickú energiu. Zdroje prúdu, v ktorých takto vzniká elektromotorická sila, sa nazývajú chemické zdroje prúdu.

V súčasnosti sú v elektrotechnike a energetike široko používané chemické zdroje prúdu — galvanické články a batérie.

Ďalším hlavným zdrojom prúdu, ktorý sa rozšíril vo všetkých oblastiach elektrotechniky a energetiky, sú generátory.

Generátory sú inštalované v elektrárňach a slúžia ako jediný zdroj prúdu na dodávku elektriny do priemyselných podnikov, elektrického osvetlenia miest, elektrických železníc, električiek, metra, trolejbusov atď.

Pokiaľ ide o chemické zdroje elektrického prúdu (články a batérie) a pre generátory, pôsobenie elektromotorickej sily je úplne rovnaké. Spočíva v tom, že EMF vytvára potenciálny rozdiel na svorkách zdroja prúdu a udržiava ho po dlhú dobu.

Tieto svorky sa nazývajú póly zdroja prúdu. Jeden pól zdroja prúdu má vždy nedostatok elektrónov, a preto má kladný náboj, druhý pól má nadbytok elektrónov, a preto má záporný náboj.

Podľa toho sa jeden pól zdroja prúdu nazýva kladný (+) a druhý záporný (-).

Zdroje energie sa používajú na dodávanie elektrického prúdu do rôznych zariadení — súčasných používateľov… Prúdové spotrebiče používajúce vodiče sú pripojené k pólom zdroja prúdu a tvoria uzavretý elektrický obvod. Potenciálny rozdiel, ktorý vzniká medzi pólmi zdroja prúdu s uzavretým elektrickým obvodom, sa nazýva napätie a označuje sa písmenom U.

Jednotkou na meranie napätia, podobne ako EMF, je volt.

Ak napríklad potrebujete zapísať, že napätie zdroja prúdu je 12 voltov, potom napíšu: U - 12 V.

Na meranie EMF alebo napätie nazývané voltmetrové zariadenie.

Na meranie EMF alebo napätia zdroja prúdu musí byť voltmeter pripojený priamo k jeho svorkám. Ďalej, ak elektrický obvod je otvorený, potom voltmeter zobrazí EMF zdroja prúdu. Ak zatvoríte obvod, voltmeter teraz neukáže EMF, ale napätie na svorkách zdroja prúdu.

EMF vyvinuté zdrojom prúdu je vždy väčšie ako napätie na jeho svorkách.