A potenciálkülönbségről, az elektromotoros erőről és a feszültségről

Lehetséges különbség

Köztudott, hogy az egyik testet jobban, a másikat kevésbé lehet felmelegíteni. A test felmelegedési fokát hőmérsékletének nevezzük. Hasonlóképpen egy testet jobban lehet villamosítani, mint a másikat. A test villamosítási foka az elektromos potenciálnak vagy egyszerűen a test potenciáljának nevezett mennyiséget jellemzi.

Mit jelent a test felvillanyozása? Ez azt jelenti, hogy tájékoztatni kell egy elektromos töltésről, azaz hozzáadni egy bizonyos számú elektront, ha negatívan töltjük a testet, vagy el kell venni tőle, ha pozitívan töltjük. Mindkét esetben a testnek lesz bizonyos fokú villamosítása, vagyis ilyen vagy olyan potenciál, ráadásul a pozitív töltésű testnek pozitív, a negatív töltésű testnek pedig negatív a potenciálja.

A két test elektromos töltésszintjének különbségét általában elektromos potenciálkülönbségnek vagy egyszerűen potenciálkülönbségnek nevezik.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy ha két azonos test azonos töltéssel van töltve, de az egyik nagyobb, mint a másik, akkor potenciálkülönbség is lesz közöttük.

Ezen túlmenően két ilyen test között van potenciálkülönbség, az egyik töltött és a másik töltetlen. Tehát például, ha egy földtől elszigetelt testnek van egy bizonyos potenciálja, akkor a potenciálkülönbség közte és a föld között (amelynek potenciálját nullának tekintjük) számszerűen egyenlő ennek a testnek a potenciáljával.

Tehát ha két test úgy van feltöltve, hogy a potenciáljuk nem azonos, akkor elkerülhetetlenül potenciálkülönbség van közöttük.

Mindenki tudja, hogy a fésű felvillanyozási jelensége, amikor a hajra dörzsöli, nem más, mint potenciális különbség létrehozása a fésű és az emberi haj között.

Valójában, amikor a fésűt a hajhoz dörzsölik, az elektronok egy része átkerül a fésűbe, negatívan töltve azt, miközben az elektronok egy részét elvesztett haj ugyanolyan mértékben töltődik, mint a fésű, de pozitívan. . Az így keletkezett potenciálkülönbség nullára csökkenthető, ha fésűvel megérinti a hajat. Ezt a fordított elektronátmenetet a fül könnyen észleli, ha egy elektromos fésűt a fül közelébe viszünk. Jellegzetes pukkanó hang jelzi a kisülés folytatódását.

Fentebb a potenciálkülönbségről szólva két töltött testre gondoltunk, a potenciálkülönbség ugyanannak a testnek különböző részei (pontjai) között is előfordulhat.

Tehát például fontolja meg, mi történik benne egy darab rézdrótha valamilyen külső erő hatására sikerül a vezetékben lévő szabad elektronokat az egyik végére mozgatni.Nyilvánvalóan hiány lesz az elektronokból a vezeték másik végén, és akkor potenciálkülönbség lép fel a vezeték végei között.

Amint leállítjuk a külső erő hatását, az elektronok a különböző töltések vonzása miatt azonnal a huzal végére, pozitív töltésűen rohannak, vagyis arra a helyre, ahol hiányoznak, és az elektromos az egyensúly helyreáll a vezetékben.

Elektromotoros erő és feszültség

dAz elektromos áram fenntartásához a vezetékben valamilyen külső energiaforrásra van szükség a vezeték végei közötti potenciálkülönbség állandó fenntartásához.

Ezek az energiaforrások úgynevezett elektromos tox források, egy meghatározott elektromotoros erő, amely potenciálkülönbséget hoz létre és tart fenn a vezető végein hosszú ideig.

Az elektromotoros erőt (rövidítve EMF) E betűvel jelöljük... Az EMF-t voltban mérik. Hazánkban a volt "B" betűvel, a nemzetközi megjelölésben pedig "V" betűvel van rövidítve.

Tehát, hogy folyamatos áramlást kapjunk elektromosság, kell egy elektromotoros erő, vagyis kell egy elektromos áramforrás.

Az első ilyen áramforrás az úgynevezett "voltaikus pólus" volt, amely savanyított vízbe merített bőrrel bélelt réz és cink körök sorozatából állt. Így az elektromotoros erő megszerzésének egyik módja bizonyos anyagok kémiai kölcsönhatása, melynek eredményeként a kémiai energia elektromos energiává alakul. Azokat az áramforrásokat, amelyekben ily módon elektromotoros erő jön létre, kémiai áramforrásoknak nevezzük.

Jelenleg a kémiai áramforrásokat – galvanikus cellákat és akkumulátorokat – széles körben használják az elektrotechnikában és az energetikában.

Egy másik fő áramforrás, amely az elektrotechnika és az energetika minden területén elterjedt, a generátorok.

A generátorokat erőművekbe telepítik, és az egyetlen áramforrásként szolgálnak az ipari vállalkozások áramellátásához, a városok elektromos világításához, elektromos vasutak, villamosok, metrók, trolibuszok stb.

Ami az elektromos áram kémiai forrásait (cellák és akkumulátorok), valamint a generátorokat illeti, az elektromotoros erő hatása pontosan ugyanaz. Ez abból áll, hogy az EMF potenciálkülönbséget hoz létre az áramforrás kivezetésein, és hosszú ideig fenntartja azt.

Ezeket a kivezetéseket az áramforrás pólusainak nevezzük. Az áramforrás egyik pólusa mindig elektronhiányt tapasztal, ezért pozitív töltésű, a másik pólus elektrontöbbletet tapasztal, ezért negatív töltése van.

Ennek megfelelően az áramforrás egyik pólusát pozitívnak (+), a másikat negatívnak (-) nevezik.

Az áramforrásokat különféle eszközök elektromos áramellátására használják - jelenlegi felhasználók… A vezetékeket használó áramfogyasztók az áramforrás pólusaihoz kapcsolódnak, zárt elektromos áramkört alkotva. Az áramforrás pólusai között létrejövő potenciálkülönbséget zárt elektromos áramkörrel feszültségnek nevezzük, és U betűvel jelöljük.

A feszültség mérésének mértékegysége az EMF-hez hasonlóan a volt.

Ha például fel kell írnia, hogy az áramforrás feszültsége 12 volt, akkor azt írják: U - 12 V.

A méréshez EMF vagy voltmérő készüléknek nevezett feszültség.

Az áramforrás EMF-jének vagy feszültségének méréséhez egy voltmérőt kell közvetlenül csatlakoztatni a kapcsaihoz. Továbbá, ha elektromos áramkör nyitva van, akkor a voltmérő az áramforrás EMF-jét mutatja. Ha lezárja az áramkört, a voltmérő most nem az EMF-et mutatja, hanem az áramforrás kivezetésein lévő feszültséget.

Az áramforrás által kifejlesztett EMF mindig nagyobb, mint a kapcsai feszültsége.