Na rozdíl potenciálů, elektromotorické síly a napětí

Potenciální rozdíl

Je známo, že jedno těleso lze zahřát více a jiné méně. Stupeň, na který se těleso zahřeje, se nazývá jeho teplota. Podobně může být jedno těleso elektrifikováno více než jiné. Stupeň elektrifikace těla charakterizuje veličinu zvanou elektrický potenciál nebo jednoduše potenciál těla.

Co to znamená elektrizovat tělo? To znamená informovat ho o elektrickém náboji, to znamená přidat k němu určitý počet elektronů, pokud tělo nabijeme záporně, nebo mu je odebrat, pokud tělo nabijeme kladně. V obou případech bude mít tělo určitý stupeň elektrifikace, tedy ten či onen potenciál, navíc kladně nabité těleso má kladný potenciál a záporně nabité záporné.

Rozdíl v úrovních elektrického náboje mezi dvěma tělesy se obvykle nazývá rozdíl v elektrickém potenciálu nebo jednoduše potenciální rozdíl.

Je třeba mít na paměti, že pokud jsou dvě stejná tělesa nabitá stejnými náboji, ale jeden je větší než druhý, bude mezi nimi také potenciální rozdíl.

Kromě toho existuje potenciální rozdíl mezi dvěma takovými tělesy, jedním nabitým a druhým nenabitým. Pokud má tedy například těleso izolované od země určitý potenciál, pak se potenciálový rozdíl mezi ním a zemí (jejíž potenciál je považován za nulový) numericky rovná potenciálu tohoto tělesa.

Pokud jsou tedy dvě tělesa nabitá takovým způsobem, že jejich potenciály nejsou stejné, nevyhnutelně mezi nimi existuje potenciální rozdíl.

Každý ví, že fenomén elektrizace hřebenu, když jej třete do vlasů, není nic jiného než vytvoření potenciálního rozdílu mezi hřebenem a lidskými vlasy.

Ve skutečnosti, když se hřeben otírá o vlasy, část elektronů se přenese na hřeben a nabíjí jej záporně, zatímco vlasy, které ztratily část elektronů, jsou nabity stejným stupněm jako hřeben, ale kladně. . Takto vytvořený potenciální rozdíl lze snížit na nulu dotykem vlasů hřebenem. Tento reverzní elektronový přechod ucho snadno detekuje, pokud se k uchu přiblíží zelektrizovaný hřeben. Charakteristický zvuk praskání bude indikovat pokračující vybíjení.

Když mluvíme výše o rozdílu potenciálů, měli jsme na mysli dvě nabitá tělesa, rozdíl potenciálů může nastat i mezi různými částmi (body) téhož tělesa.

Zvažte tedy například, co se děje v kus měděného drátupokud se nám působením nějaké vnější síly podaří posunout volné elektrony v drátu k jednomu konci.Je zřejmé, že na druhém konci drátu bude nedostatek elektronů a pak dojde k rozdílu potenciálů mezi konci drátu.

Jakmile zastavíme působení vnější síly, elektrony se okamžitě vlivem přitahování různých nábojů vrhnou na konec drátu kladně nabité, tedy do místa, kde chybí, a el. v drátu se obnoví rovnováha.

Elektromotorická síla a napětí

dK udržení elektrického proudu v drátu je potřeba nějaký externí zdroj energie, aby se neustále udržoval rozdíl potenciálů na koncích tohoto drátu.

Tyto zdroje energie jsou takzvané zdroje elektrického toxu, definitivní elektromotorické síly, která vytváří a udržuje potenciálový rozdíl na koncích vodiče po dlouhou dobu.

Elektromotorická síla (zkráceně EMF) je označena písmenem E... EMF se měří ve voltech. V naší zemi je volt zkrácen písmenem «B» a v mezinárodním označení - písmenem «V».

Takže získat nepřetržitý tok elektřina, potřebujete elektromotorickou sílu, to znamená, že potřebujete zdroj elektrického proudu.

Prvním takovým zdrojem proudu byl tzv. „voltaický sloup“, který se skládal z řady měděných a zinkových kruhů lemovaných kůží ponořenou do okyselené vody. Jedním ze způsobů, jak získat elektromotorickou sílu, je tedy chemická interakce určitých látek, v důsledku čehož se chemická energie přeměňuje na energii elektrickou. Zdroje proudu, ve kterých takto vzniká elektromotorická síla, se nazývají chemické zdroje proudu.

V současné době jsou chemické zdroje proudu — galvanické články a baterie — široce používány v elektrotechnice a energetice.

Dalším hlavním zdrojem proudu, který se rozšířil ve všech oblastech elektrotechniky a energetiky, jsou generátory.

Generátory jsou instalovány v elektrárnách a slouží jako jediný zdroj proudu pro dodávku elektřiny do průmyslových podniků, elektrického osvětlení měst, elektrických drah, tramvají, metra, trolejbusů atd.

U chemických zdrojů elektrického proudu (články a baterie) a u generátorů je působení elektromotorické síly naprosto stejné. Spočívá v tom, že EMF vytváří potenciálový rozdíl na svorkách zdroje proudu a udržuje jej po dlouhou dobu.

Tyto svorky se nazývají póly zdroje proudu. Jeden pól zdroje proudu má vždy nedostatek elektronů, a proto má kladný náboj, druhý pól má nadbytek elektronů, a proto má záporný náboj.

Podle toho se jeden pól zdroje proudu nazývá kladný (+) a druhý záporný (-).

Zdroje energie se používají k dodávání elektrického proudu do různých zařízení — aktuální uživatelé… Proudové spotřebiče pomocí vodičů jsou připojeny k pólům zdroje proudu a tvoří uzavřený elektrický obvod. Potenciální rozdíl, který vzniká mezi póly zdroje proudu s uzavřeným elektrickým obvodem, se nazývá napětí a označuje se písmenem U.

Jednotkou pro měření napětí, stejně jako EMF, je volt.

Pokud například potřebujete zapsat, že napětí zdroje proudu je 12 voltů, píší: U — 12 V.

Pro měření EMF nebo napětí nazývané voltmetrové zařízení.

Pro měření EMF nebo napětí zdroje proudu musí být voltmetr připojen přímo k jeho svorkám. Dále, pokud elektrický obvod je otevřený, pak voltmetr zobrazí EMF aktuálního zdroje. Pokud obvod uzavřete, voltmetr nyní neukáže EMF, ale napětí na svorkách zdroje proudu.

EMF vyvinuté zdrojem proudu je vždy větší než napětí na jeho svorkách.