O razlici potencijala, elektromotornoj sili i naponu

Potencijalna razlika

Poznato je da se jedno tijelo može zagrijati više, a drugo manje. Stupanj do kojeg se tijelo zagrijava naziva se njegova temperatura. Slično, jedno tijelo može biti naelektrizirano više od drugog. Stupanj naelektriziranosti tijela karakterizira veličinu koja se naziva električni potencijal ili jednostavno potencijal tijela.

Što znači naelektrizirati tijelo? To znači obavijestiti ga o električnom naboju, odnosno dodati mu određeni broj elektrona ako tijelo nabijemo negativno, odnosno oduzeti mu ih ako tijelo nabijemo pozitivno. U oba slučaja tijelo će imati određeni stupanj naelektriziranosti, odnosno ovakav ili onakav potencijal, štoviše, pozitivno nabijeno tijelo ima pozitivan potencijal, a negativno nabijeno tijelo ima negativan potencijal.

Razlika u razinama električnog naboja između dva tijela obično se naziva razlika u električnom potencijalu ili jednostavno razlika potencijala.

Treba imati na umu da ako su dva identična tijela nabijena istim nabojem, ali je jedno veće od drugog, tada će između njih također postojati potencijalna razlika.

Nadalje, razlika potencijala postoji između dva takva tijela, jednog nabijenog i drugog bez naboja. Tako, na primjer, ako tijelo izolirano od tla ima određeni potencijal, tada je potencijalna razlika između njega i tla (čiji se potencijal smatra nulom) brojčano jednaka potencijalu tog tijela.

Dakle, ako su dva tijela nabijena na takav način da im potencijali nisu isti, između njih neizbježno postoji potencijalna razlika.

Svi znaju da fenomen elektrifikacije češlja kada ga trljate po kosi nije ništa drugo nego stvaranje potencijalne razlike između češlja i ljudske kose.

Zapravo, kada se češalj trlja o kosu, dio elektrona se prenosi na češalj, naelektrišući ga negativno, dok je kosa, koja je izgubila dio elektrona, nabijena u istom stupnju kao i češalj, ali pozitivno. . Tako stvorena razlika potencijala može se svesti na nulu dodirivanjem kose češljem. Ovaj obrnuti prijelaz elektrona uho lako detektira ako se naelektrizirani češalj približi uhu. Karakterističan zvuk pucketanja znači nastavak pražnjenja.

Govoreći gore o razlici potencijala, mislili smo na dva nabijena tijela, razlika potencijala može se pojaviti i između različitih dijelova (točaka) istog tijela.

Tako, na primjer, razmislite što se događa u komad bakrene žiceako pod djelovanjem neke vanjske sile uspijemo slobodne elektrone u žici pomaknuti na jedan kraj.Očito će biti manjak elektrona na drugom kraju žice i tada će se pojaviti razlika potencijala između krajeva žice.

Čim zaustavimo djelovanje vanjske sile, elektroni će odmah, zbog privlačenja različitih naboja, pojuriti na kraj žice, pozitivno nabijeni, odnosno na mjesto gdje nedostaju, a električni u žici će se uspostaviti ravnoteža.

Elektromotorna sila i napon

dDa bi se održala električna struja u žici, potreban je neki vanjski izvor energije za održavanje razlike potencijala na krajevima te žice u svakom trenutku.

Ti izvori energije su tzv. izvori električnog toksa, određene elektromotorne sile koja stvara i dugo održava razliku potencijala na krajevima vodiča.

Elektromotorna sila (skraćeno EMF) označava se slovom E... EMF se mjeri u voltima. U našoj zemlji, volt je skraćeno slovom «B», au međunarodnoj oznaci - slovom «V».

Tako da dobijete kontinuirani protok struja, potrebna vam je elektromotorna sila, odnosno potreban vam je izvor električne struje.

Prvi takav izvor struje bio je takozvani "naponski stup", koji se sastojao od niza bakrenih i cinkovih krugova obloženih kožom uronjenih u zakiseljenu vodu. Dakle, jedan od načina dobivanja elektromotorne sile je kemijska interakcija određenih tvari, uslijed čega se kemijska energija pretvara u električnu. Izvori struje kod kojih se na taj način stvara elektromotorna sila nazivaju se kemijskim izvorima struje.

Trenutno se kemijski izvori struje - galvanske ćelije i baterije - naširoko koriste u elektrotehnici i energetici.

Drugi glavni izvor struje, koji je postao široko rasprostranjen u svim područjima elektrotehnike i energetike, su generatori.

Generatori se ugrađuju u elektrane i služe kao jedini izvor struje za opskrbu električnom energijom industrijskih poduzeća, električnu rasvjetu gradova, električne željeznice, tramvaje, podzemne željeznice, trolejbuse itd.

Kako za kemijske izvore električne struje (ćelije i baterije), tako i za generatore, djelovanje elektromotorne sile je potpuno isto. Sastoji se od činjenice da EMF stvara potencijalnu razliku na stezaljkama izvora struje i održava je dugo vremena.

Ove stezaljke nazivamo polovi izvora struje. Jedan pol izvora struje uvijek ima nedostatak elektrona i stoga ima pozitivan naboj, drugi pol ima višak elektrona i stoga ima negativan naboj.

Prema tome, jedan pol izvora struje naziva se pozitivnim (+), a drugi - negativnim (-).

Izvori energije koriste se za opskrbu električnom strujom raznih uređaja — trenutni korisnici… Potrošači struje pomoću žica spojeni su na polove izvora struje tvoreći zatvoreni električni krug. Razlika potencijala koja se uspostavlja između polova izvora struje sa zatvorenim električnim krugom naziva se napon i označava se slovom U.

Jedinica za mjerenje napona, kao i EMF, je volt.

Ako, na primjer, trebate napisati da je napon izvora struje 12 volti, onda pišu: U — 12 V.

Za mjerenje EMF ili napona koji se naziva voltmetarski uređaj.

Za mjerenje EMF-a ili napona izvora struje, voltmetar mora biti spojen izravno na njegove priključke. Nadalje, ako strujni krug je otvoren, tada će voltmetar pokazati EMF izvora struje. Ako zatvorite krug, voltmetar sada neće pokazati EMF, već napon na stezaljkama izvora struje.

EMF koji stvara izvor struje uvijek je veći od napona na njegovim terminalima.