På potentialforskel, elektromotorisk kraft og spænding

Potentiel forskel

Det er kendt, at en krop kan opvarmes mere og en anden mindre. Den grad, hvormed en krop opvarmes, kaldes dens temperatur. På samme måde kan en krop elektrificeres mere end en anden. Graden af ​​elektrificering af kroppen karakteriserer en størrelse kaldet elektrisk potentiale eller blot potentiale af kroppen.

Hvad vil det sige at elektrificere kroppen? Det betyder at informere den om en elektrisk ladning, det vil sige tilføje et vist antal elektroner til den, hvis vi oplader kroppen negativt, eller tage dem væk fra den, hvis vi oplader kroppen positivt. I begge tilfælde vil kroppen have en vis grad af elektrificering, det vil sige dette eller hint potentiale, desuden har et positivt ladet legeme et positivt potentiale, og et negativt ladet legeme har et negativt potentiale.

En forskel i niveauerne af elektrisk ladning mellem to legemer kaldes normalt en forskel i elektrisk potentiale eller blot en potentialforskel.

Man skal huske på, at hvis to identiske kroppe er ladet med de samme ladninger, men den ene er større end den anden, så vil der også være en potentiel forskel mellem dem.

Endvidere eksisterer der en potentiel forskel mellem to sådanne legemer, den ene ladet og den anden uladet. Så for eksempel, hvis et legeme isoleret fra jorden har et vist potentiale, så er potentialforskellen mellem det og jorden (hvis potentiale betragtes som nul) numerisk lig med potentialet for dette legeme.

Så hvis to legemer er ladet på en sådan måde, at deres potentialer ikke er de samme, er der uundgåeligt en potentialforskel mellem dem.

Alle ved, at kammens elektrificeringsfænomen, når du gnider den på håret, ikke er andet end at skabe en potentiel forskel mellem kammen og menneskehåret.

Faktisk, når kammen gnides mod håret, overføres nogle af elektronerne til kammen, hvilket oplader den negativt, mens håret, som har mistet nogle af elektronerne, oplades i samme grad som kammen, men positivt. . Den således skabte potentialforskel kan reduceres til nul ved at røre ved håret med en kam. Denne omvendte elektronovergang opdages let af øret, hvis en elektrificeret kam bringes tæt på øret. En karakteristisk knaldende lyd vil indikere fortsat afladning.

Når vi taler ovenfor om potentialforskellen, mente vi to ladede legemer, potentialforskellen kan også forekomme mellem forskellige dele (punkter) af samme krop.

Så overvej for eksempel, hvad der sker i et stykke kobbertrådhvis vi under påvirkning af en eller anden ydre kraft formår at flytte de frie elektroner i ledningen til den ene ende.Det er klart, at der vil være mangel på elektroner i den anden ende af ledningen, og så vil der opstå en potentialforskel mellem enderne af ledningen.

Så snart vi stopper virkningen af ​​den ydre kraft, vil elektronerne straks, på grund af tiltrækningen af ​​forskellige ladninger, skynde sig til enden af ​​ledningen, positivt ladet, det vil sige til det sted, hvor de mangler, og den elektriske balancen vil blive genoprettet i ledningen.

Elektromotorisk kraft og spænding

dFor at opretholde elektrisk strøm i en ledning er der brug for en ekstern energikilde for at opretholde potentialforskellen på tværs af enderne af den ledning til enhver tid.

Disse energikilder er såkaldte kilder til elektrisk toks, en bestemt elektromotorisk kraft, der skaber og vedligeholder en potentialforskel i enderne af lederen i lang tid.

Elektromotorisk kraft (forkortet EMF) betegnes med bogstavet E... EMF måles i volt. I vores land er volten forkortet med bogstavet «B», og i den internationale betegnelse - med bogstavet «V».

Altså for at få et kontinuerligt flow elektricitet, du har brug for en elektromotorisk kraft, det vil sige, du har brug for en kilde til elektrisk strøm.

Den første sådan strømkilde var den såkaldte "voltaiske pol", som bestod af en række kobber- og zinkcirkler foret med hud nedsænket i forsuret vand. En af måderne til at opnå elektromotorisk kraft er således den kemiske interaktion mellem visse stoffer, som et resultat af hvilken kemisk energi omdannes til elektrisk energi. Strømkilder, hvor der på denne måde skabes en elektromotorisk kraft, kaldes kemiske strømkilder.

I øjeblikket er kemiske strømkilder - galvaniske celler og batterier - meget udbredt inden for elektroteknik og energi.

En anden hovedkilde til strøm, som er blevet udbredt inden for alle områder inden for elektroteknik og kraftteknik, er generatorer.

Generatorer er installeret i kraftværker og tjener som den eneste strømkilde til at levere elektricitet til industrivirksomheder, elektrisk belysning af byer, elektriske jernbaner, sporvogne, undergrundsbaner, trolleybusser osv.

Hvad angår kemiske kilder til elektrisk strøm (celler og batterier), og for generatorer, er virkningen af ​​den elektromotoriske kraft nøjagtig den samme. Det består i, at EMF'en skaber en potentiel forskel ved terminalerne på den nuværende kilde og opretholder den i lang tid.

Disse terminaler kaldes strømkildens poler. Den ene pol af strømkilden oplever altid mangel på elektroner og har derfor en positiv ladning, den anden pol oplever et overskud af elektroner og har derfor en negativ ladning.

Følgelig kaldes den ene pol af strømkilden positiv (+) og den anden - negativ (-).

Strømkilder bruges til at levere elektrisk strøm til forskellige enheder - nuværende brugere… Strømforbrugere, der bruger ledninger, er forbundet til strømkildens poler og danner et lukket elektrisk kredsløb. Den potentialeforskel, der etableres mellem strømkildens poler med et lukket elektrisk kredsløb, kaldes spænding og er betegnet med bogstavet U.

Enheden til at måle spænding, ligesom EMF, er volt.

Hvis du for eksempel skal skrive ned, at strømkildens spænding er 12 volt, så skriver de: U — 12 V.

Til måling EMF eller spænding kaldet en voltmeter enhed.

For at måle EMF eller spænding af en strømkilde skal et voltmeter tilsluttes direkte til dets terminaler. Desuden, hvis elektriske kredsløb er åben, så vil voltmeteret vise strømkildens EMF. Hvis du lukker kredsløbet, vil voltmeteret nu ikke vise EMF, men spændingen ved strømkildens terminaler.

EMF udviklet af strømkilden er altid større end spændingen over dens terminaler.