O różnicy potencjałów, sile elektromotorycznej i napięciu

Potencjalna różnica

Wiadomo, że jedno ciało można nagrzać bardziej, a drugie mniej. Stopień, w jakim ciało się nagrzewa, nazywa się jego temperaturą. Podobnie, jedno ciało może być bardziej naelektryzowane niż inne. Stopień naelektryzowania ciała charakteryzuje wielkość zwaną potencjałem elektrycznym lub po prostu potencjałem ciała.

Co to znaczy elektryzować ciało? Oznacza to poinformowanie go o ładunku elektrycznym, to znaczy dodanie pewnej liczby elektronów, jeśli naładujemy ciało ujemnie, lub odebranie mu, jeśli naładujemy ciało dodatnio. W obu przypadkach ciało będzie miało pewien stopień naelektryzowania, to znaczy ten lub inny potencjał, ponadto ciało naładowane dodatnio ma potencjał dodatni, a ciało naładowane ujemnie ma potencjał ujemny.

Różnica poziomów ładunku elektrycznego między dwoma ciałami jest zwykle nazywana różnicą potencjału elektrycznego lub po prostu różnicą potencjałów.

Należy pamiętać, że jeśli dwa identyczne ciała zostaną naładowane tymi samymi ładunkami, ale jedno jest większe od drugiego, to również będzie między nimi różnica potencjałów.

Ponadto istnieje różnica potencjałów między dwoma takimi ciałami, jednym naładowanym, a drugim nienaładowanym. Na przykład, jeśli ciało odizolowane od ziemi ma pewien potencjał, to różnica potencjałów między nim a ziemią (której potencjał jest uważany za zerowy) jest liczbowo równa potencjałowi tego ciała.

Więc jeśli dwa ciała są naładowane w taki sposób, że ich potencjały nie są takie same, nieuchronnie istnieje między nimi różnica potencjałów.

Wszyscy wiedzą, że zjawisko elektryzowania się grzebienia podczas pocierania nim o włosy jest niczym innym jak tworzeniem potencjalnej różnicy między grzebieniem a ludzkimi włosami.

W rzeczywistości, gdy grzebień jest pocierany o włosy, część elektronów jest przenoszona na grzebień, ładując go ujemnie, podczas gdy włosy, które utraciły część elektronów, są naładowane w takim samym stopniu jak grzebień, ale dodatnio . Powstałą w ten sposób różnicę potencjałów można zredukować do zera, dotykając włosów grzebieniem. To odwrotne przejście elektronowe jest łatwo wykrywane przez ucho, jeśli zbliżymy naelektryzowany grzebień do ucha. Charakterystyczny trzaskający dźwięk będzie wskazywał na kontynuację rozładowania.

Mówiąc powyżej o różnicy potencjałów, mieliśmy na myśli dwa naładowane ciała, różnica potencjałów może również wystąpić między różnymi częściami (punktami) tego samego ciała.

Zastanówmy się więc, na przykład, co dzieje się w kawałek drutu miedzianegojeśli pod działaniem jakiejś siły zewnętrznej uda nam się przesunąć swobodne elektrony w drucie na jeden koniec.Oczywiście na drugim końcu drutu będzie brakować elektronów i wtedy między końcami drutu pojawi się różnica potencjałów.

Gdy tylko zatrzymamy działanie siły zewnętrznej, elektrony natychmiast, pod wpływem przyciągania różnych ładunków, pobiegną do dodatnio naładowanego końca drutu, czyli do miejsca, w którym ich brakuje, a prąd elektryczny równowaga zostanie przywrócona w drucie.

Siła elektromotoryczna i napięcie

dAby utrzymać prąd elektryczny w przewodzie, potrzebne jest zewnętrzne źródło energii, które przez cały czas utrzymuje różnicę potencjałów na końcach tego przewodu.

Te źródła energii są tak zwanymi źródłami toksyny elektrycznej, określonej siły elektromotorycznej, która tworzy i utrzymuje różnicę potencjałów na końcach przewodnika przez długi czas.

Siła elektromotoryczna (w skrócie EMF) jest oznaczona literą E... EMF mierzy się w woltach. W naszym kraju wolt jest skracany literą „B”, aw międzynarodowym oznaczeniu literą „V”.

Tak, aby uzyskać ciągły przepływ Elektryczność, potrzebujesz siły elektromotorycznej, czyli źródła prądu elektrycznego.

Pierwszym takim źródłem prądu był tzw. biegun woltaiczny, który składał się z szeregu miedzianych i cynkowych kręgów wyłożonych skórą zanurzoną w zakwaszonej wodzie. Zatem jednym ze sposobów uzyskania siły elektromotorycznej jest oddziaływanie chemiczne niektórych substancji, w wyniku którego energia chemiczna jest przekształcana w energię elektryczną. Źródła prądu, w których powstaje w ten sposób siła elektromotoryczna, nazywane są chemicznymi źródłami prądu.

Obecnie chemiczne źródła prądu — ogniwa i baterie galwaniczne — są szeroko stosowane w elektrotechnice i energetyce.

Kolejnym głównym źródłem prądu, które rozpowszechniło się we wszystkich dziedzinach elektrotechniki i elektroenergetyki, są generatory.

Generatory są instalowane w elektrowniach i służą jako jedyne źródło prądu do zasilania przedsiębiorstw przemysłowych, oświetlenia elektrycznego miast, kolei elektrycznych, tramwajów, metra, trolejbusów itp.

Jeśli chodzi o chemiczne źródła prądu elektrycznego (ogniwa i baterie) oraz generatory, działanie siły elektromotorycznej jest dokładnie takie samo. Polega ona na tym, że pole elektromagnetyczne tworzy różnicę potencjałów na zaciskach źródła prądu i utrzymuje ją przez długi czas.

Zaciski te nazywane są biegunami źródła prądu. Jeden biegun źródła prądu zawsze doświadcza braku elektronów i dlatego ma ładunek dodatni, drugi biegun doświadcza nadmiaru elektronów i dlatego ma ładunek ujemny.

W związku z tym jeden biegun źródła prądu nazywany jest dodatnim (+), a drugi ujemnym (-).

Źródła zasilania służą do dostarczania prądu elektrycznego do różnych urządzeń — obecnych użytkowników… Odbiorcy prądu za pomocą przewodów podłączani są do biegunów źródła prądu, tworząc zamknięty obwód elektryczny. Różnica potencjałów ustalona między biegunami źródła prądu z zamkniętym obwodem elektrycznym nazywana jest napięciem i jest oznaczona literą U.

Jednostką pomiaru napięcia, podobnie jak EMF, jest wolt.

Jeśli na przykład musisz zapisać, że napięcie źródła prądu wynosi 12 woltów, wówczas piszą: U — 12 V.

Do pomiaru pole elektromagnetyczne lub napięcie zwane woltomierzem.

Aby zmierzyć EMF lub napięcie źródła prądu, woltomierz musi być podłączony bezpośrednio do jego zacisków. Ponadto, jeśli obwód elektryczny jest otwarty, wtedy woltomierz pokaże EMF bieżącego źródła. Jeśli zamkniesz obwód, woltomierz pokaże teraz nie EMF, ale napięcie na zaciskach źródła prądu.

SEM wytwarzane przez źródło prądu jest zawsze większe niż napięcie na jego zaciskach.