Apie potencialų skirtumą, elektrovaros jėgą ir įtampą

Potencialus skirtumas

Yra žinoma, kad vieną kūną galima šildyti daugiau, kitą mažiau. Laipsnis, iki kurio kūnas įkaista, vadinamas jo temperatūra. Panašiai vienas kūnas gali būti elektrifikuotas labiau nei kitas. Kūno elektrifikacijos laipsnis apibūdina dydį, vadinamą elektriniu potencialu arba tiesiog kūno potencialu.

Ką reiškia elektrifikuoti kūną? Tai reiškia informuoti jį apie elektros krūvį, tai yra pridėti tam tikrą skaičių elektronų, jei įkrauname kūną neigiamai, arba atimti juos iš jo, jei įkrauname kūną teigiamai. Abiem atvejais kūnas turės tam tikrą elektrifikacijos laipsnį, tai yra tas ar kitas potencialas, be to, teigiamai įkrautas kūnas turi teigiamą potencialą, o neigiamai įkrautas kūnas turi neigiamą potencialą.

Dviejų kūnų elektros krūvio lygių skirtumas paprastai vadinamas elektrinio potencialo skirtumu arba tiesiog potencialų skirtumu.

Reikėtų nepamiršti, kad jei du identiški kūnai yra įkrauti tais pačiais krūviais, bet vienas yra didesnis už kitą, tada tarp jų taip pat bus potencialų skirtumas.

Be to, egzistuoja potencialų skirtumas tarp dviejų tokių kūnų – vieno įkrauto, o kito neįkrauto. Taigi, pavyzdžiui, jei kūnas, izoliuotas nuo žemės, turi tam tikrą potencialą, tada potencialų skirtumas tarp jo ir žemės (kurios potencialas laikomas nuliu) yra skaitine prasme lygus šio kūno potencialui.

Taigi, jei du kūnai yra įkrauti taip, kad jų potencialai nėra vienodi, tarp jų neišvengiamai atsiranda potencialų skirtumas.

Visi žino, kad šukų elektrifikacijos reiškinys, kai jomis trinamas ant plaukų, yra ne kas kita, kaip potencialaus skirtumo tarp šukų ir žmogaus plaukų atsiradimas.

Tiesą sakant, kai šukos trinamas į plaukus, dalis elektronų perkeliama į šukas ir jas įkrauna neigiamai, o plaukai, praradę dalį elektronų, įkraunami tokiu pat laipsniu kaip ir šukos, bet teigiamai. . Taip susidariusį potencialų skirtumą galima sumažinti iki nulio, palietus plaukus šukomis. Šį atvirkštinį elektronų perėjimą ausis lengvai aptinka, jei elektrifikuotos šukos yra priartintos prie ausies. Būdingas spragtelėjimo garsas parodys, kad išsikrovimas tęsiasi.

Kalbėdami aukščiau apie potencialų skirtumą, turėjome omenyje du įkrautus kūnus, potencialų skirtumas gali atsirasti ir tarp skirtingų to paties kūno dalių (taškų).

Taigi, pavyzdžiui, apsvarstykite, kas vyksta varinės vielos gabalasjei veikiant kokiai nors išorinei jėgai pavyksta laisvuosius elektronus vieloje perkelti į vieną galą.Akivaizdu, kad kitame laido gale trūks elektronų ir tada tarp laido galų atsiras potencialų skirtumas.

Kai tik sustabdysime išorinės jėgos veikimą, elektronai dėl skirtingų krūvių pritraukimo tuoj pat nuskubs į laido galą, teigiamai įkrautą, tai yra į vietą, kur jų trūksta, ir el. bus atkurtas laido balansas.

Elektrovaros jėga ir įtampa

dNorint palaikyti elektros srovę laide, reikalingas tam tikras išorinis energijos šaltinis, kuris visą laiką išlaikytų potencialų skirtumą to laido galuose.

Šie energijos šaltiniai yra vadinamieji elektros tox šaltiniai – tam tikra elektrovaros jėga, kuri sukuria ir ilgą laiką palaiko potencialų skirtumą laidininko galuose.

Elektrovaros jėga (sutrumpintai EMF) žymima raide E... EMF matuojamas voltais. Mūsų šalyje voltas sutrumpintas raide „B“, o tarptautiniame pavadinime - raide „V“.

Taigi norint gauti nuolatinį srautą elektros, jums reikia elektrovaros jėgos, tai yra, jums reikia elektros srovės šaltinio.

Pirmasis toks srovės šaltinis buvo vadinamasis „voltinis polius“, kurį sudarė vario ir cinko apskritimai, iškloti oda, panardinta į parūgštintą vandenį. Taigi vienas iš būdų gauti elektrovaros jėgą yra tam tikrų medžiagų cheminė sąveika, dėl kurios cheminė energija paverčiama elektros energija. Srovės šaltiniai, kuriuose tokiu būdu sukuriama elektrovaros jėga, vadinami cheminiais srovės šaltiniais.

Šiuo metu elektrotechnikoje ir energetikoje plačiai naudojami cheminiai srovės šaltiniai – galvaniniai elementai ir baterijos.

Kitas pagrindinis srovės šaltinis, plačiai paplitęs visose elektrotechnikos ir energetikos srityse, yra generatoriai.

Generatoriai montuojami elektrinėse ir tarnauja kaip vienintelis srovės šaltinis, aprūpinantis elektra pramonės įmones, miestų elektrinį apšvietimą, elektrinius geležinkelius, tramvajus, metro, troleibusus ir kt.

Kalbant apie cheminius elektros srovės šaltinius (elementus ir baterijas) ir generatorius, elektrovaros poveikis yra visiškai vienodas. Tai susideda iš to, kad EMF sukuria potencialų skirtumą srovės šaltinio gnybtuose ir palaiko jį ilgą laiką.

Šie gnybtai vadinami srovės šaltinio poliais. Viename srovės šaltinio poliuje visada trūksta elektronų, todėl jis turi teigiamą krūvį, kitame poliuje elektronų perteklius, todėl turi neigiamą krūvį.

Atitinkamai, vienas srovės šaltinio polius vadinamas teigiamu (+), o kitas - neigiamu (-).

Maitinimo šaltiniai naudojami elektros srovei tiekti įvairiems įrenginiams — dabartiniai vartotojai… Srovės vartotojai, naudojantys laidus, yra prijungti prie srovės šaltinio polių, sudarydami uždarą elektros grandinę. Potencialų skirtumas, kuris susidaro tarp srovės šaltinio polių su uždara elektros grandine, vadinamas įtampa ir žymimas raide U.

Įtampos matavimo vienetas, kaip ir EMF, yra voltas.

Jei, pavyzdžiui, reikia užrašyti, kad srovės šaltinio įtampa yra 12 voltų, tada jie rašo: U - 12 V.

Matavimui EMF arba įtampa, vadinama voltmetro įtaisu.

Norint išmatuoti srovės šaltinio EML arba įtampą, voltmetras turi būti prijungtas tiesiai prie jo gnybtų. Be to, jei elektros grandinė yra atidarytas, voltmetras parodys srovės šaltinio EML. Jei uždarysite grandinę, voltmetras dabar parodys ne EMF, o įtampą srovės šaltinio gnybtuose.

Srovės šaltinio sukurtas EMF visada yra didesnis nei jo gnybtų įtampa.