O potencialni razliki, elektromotorni sili in napetosti

Potencialna razlika

Znano je, da lahko eno telo segrejemo bolj, drugo manj. Stopnjo, do katere se telo segreje, imenujemo njegova temperatura. Podobno je lahko eno telo bolj naelektreno kot drugo. Stopnja naelektrenosti telesa označuje količino, imenovano električni potencial ali preprosto potencial telesa.

Kaj pomeni naelektriti telo? To pomeni, da mu sporočimo električni naboj, torej mu dodamo določeno število elektronov, če telo naelektrimo negativno, ali mu jih odvzamemo, če telo naelektrimo pozitivno. V obeh primerih bo imelo telo določeno stopnjo elektrifikacije, to je ta ali oni potencial, poleg tega ima pozitivno nabito telo pozitiven potencial, negativno nabito telo pa ima negativen potencial.

Razliko v ravneh električnega naboja med dvema telesoma običajno imenujemo razlika v električnem potencialu ali preprosto potencialna razlika.

Upoštevati je treba, da če sta dve enaki telesi nabiti z enakimi naboji, vendar je eno večje od drugega, potem bo med njima tudi potencialna razlika.

Poleg tega obstaja potencialna razlika med dvema takima telesoma, enim naelektrenim in drugim nenaelektrenim. Torej, na primer, če ima telo, izolirano od tal, določen potencial, potem je potencialna razlika med njim in tlemi (katere potencial velja za nič) številčno enaka potencialu tega telesa.

Torej, če sta dve telesi naelektreni tako, da njuna potenciala nista enaka, je med njima neizogibna potencialna razlika.

Vsi vedo, da fenomen elektrifikacije glavnika, ko ga drgnete po laseh, ni nič drugega kot ustvarjanje potencialne razlike med glavnikom in človeškimi lasmi.

Pravzaprav, ko glavnik drgnemo ob lase, se del elektronov prenese na glavnik in ga naelektri negativno, medtem ko se lasje, ki so izgubili nekaj elektronov, naelektrijo enako kot glavnik, vendar pozitivno. . Tako ustvarjeno potencialno razliko lahko z dotikom las z glavnikom zmanjšamo na nič. Ta obratni prehod elektronov uho zlahka zazna, če ušesu približamo naelektren glavnik. Značilen zvok pokanja bo pokazal, da se praznjenje nadaljuje.

Ko smo zgoraj govorili o potencialni razliki, smo mislili na dve nabiti telesi, potencialna razlika se lahko pojavi tudi med različnimi deli (točkami) istega telesa.

Tako na primer razmislite, kaj se zgodi v kos bakrene žiceče nam pod delovanjem neke zunanje sile uspe premakniti proste elektrone v žici na en konec.Očitno bo na drugem koncu žice primanjkovalo elektronov in takrat bo med koncema žice nastala potencialna razlika.

Takoj ko ustavimo delovanje zunanje sile, bodo elektroni takoj zaradi privlačnosti različnih nabojev pozitivno nabiti pohiteli na konec žice, torej tja, kjer jih manjka, in električni v žici se bo ponovno vzpostavilo ravnovesje.

Elektromotorna sila in napetost

dZa vzdrževanje električnega toka v žici je potreben zunanji vir energije, ki ves čas ohranja potencialno razliko na koncih te žice.

Ti viri energije so tako imenovani viri električnega toksa, določene elektromotorne sile, ki ustvarja in dolgo časa vzdržuje potencialno razliko na koncih prevodnika.

Elektromotorna sila (skrajšano EMF) je označena s črko E... EMF se meri v voltih. V naši državi je volt skrajšan s črko «B», v mednarodni oznaki pa s črko «V».

Da bi dobili neprekinjen tok elektrika, potrebujete elektromotorno silo, torej potrebujete vir električnega toka.

Prvi takšen vir toka je bil tako imenovani "voltaični drog", ki je bil sestavljen iz niza bakrenih in cinkovih krogov, obloženih s kožo, potopljeno v okisano vodo. Tako je eden od načinov pridobivanja elektromotorne sile kemična interakcija določenih snovi, zaradi katere se kemična energija pretvori v električno. Vire toka, pri katerih na ta način nastane elektromotorna sila, imenujemo kemični viri toka.

Trenutno se kemični viri toka - galvanske celice in baterije - pogosto uporabljajo v elektrotehniki in energetiki.

Drug glavni vir toka, ki je postal zelo razširjen na vseh področjih elektrotehnike in energetike, so generatorji.

Generatorji so nameščeni v elektrarnah in služijo kot edini vir toka za oskrbo z električno energijo industrijskih podjetij, električne razsvetljave mest, električnih železnic, tramvajev, podzemnih železnic, trolejbusov itd.

Pri kemičnih virih električnega toka (celice in baterije) in pri generatorjih je delovanje elektromotorne sile popolnoma enako. Sestoji iz dejstva, da EMF ustvari potencialno razliko na sponkah tokovnega vira in jo vzdržuje dolgo časa.

Te sponke imenujemo poli tokovnega vira. En pol tokovnega vira vedno doživlja pomanjkanje elektronov in ima zato pozitiven naboj, drugi pol doživlja presežek elektronov in ima zato negativen naboj.

V skladu s tem se en pol tokovnega vira imenuje pozitiven (+), drugi pa negativen (-).

Viri energije se uporabljajo za napajanje različnih naprav z električnim tokom — trenutni uporabniki… Porabniki toka z žicami so povezani s poli tokovnega vira in tvorijo sklenjen električni krog. Potencialna razlika, ki se vzpostavi med poloma tokovnega vira z zaprtim električnim krogom, se imenuje napetost in jo označujemo s črko U.

Enota za merjenje napetosti, tako kot EMF, je volt.

Če morate na primer zapisati, da je napetost tokovnega vira 12 voltov, potem pišejo: U - 12 V.

Za merjenje EMF ali napetost, ki se imenuje naprava voltmeter.

Za merjenje EMF ali napetosti tokovnega vira je treba voltmeter priključiti neposredno na njegove sponke. Poleg tega, če električni tokokrog je odprt, potem bo voltmeter pokazal EMF trenutnega vira. Če zaprete tokokrog, voltmeter zdaj ne bo pokazal EMF, temveč napetost na sponkah tokovnega vira.

EMF, ki ga razvije tokovni vir, je vedno večji od napetosti na njegovih sponkah.