Potentiaalierosta, sähkömotorisesta voimasta ja jännitteestä
Mahdollinen eroavaisuus
Tiedetään, että yhtä kehoa voidaan lämmittää enemmän ja toista vähemmän. Astetta, johon keho lämpenee, kutsutaan sen lämpötilaksi. Vastaavasti yksi kappale voidaan sähköistää enemmän kuin toinen. Kehon sähköistymisaste luonnehtii määrää, jota kutsutaan sähköpotentiaaliksi tai yksinkertaisesti kehon potentiaaliksi.
Mitä tarkoittaa kehon sähköistäminen? Tämä tarkoittaa, että sille ilmoitetaan sähkövarauksesta, eli lisätään siihen tietty määrä elektroneja, jos varaamme kehon negatiivisesti, tai poistamme ne siitä, jos varaamme kehon positiivisesti. Molemmissa tapauksissa keholla on tietty sähköistysaste, toisin sanoen tämä tai tuo potentiaali, lisäksi positiivisesti varautuneella kappaleella on positiivinen potentiaali ja negatiivisesti varautuneella keholla on negatiivinen potentiaali.
Kahden kappaleen välistä sähkövaraustasojen eroa kutsutaan yleensä sähköpotentiaalieroksi tai yksinkertaisesti potentiaalieroksi.
On pidettävä mielessä, että jos kaksi identtistä kappaletta on varattu samoilla varauksilla, mutta toinen on suurempi kuin toinen, niiden välillä on myös potentiaaliero.
Lisäksi kahden tällaisen kappaleen välillä on potentiaaliero, joista toinen on varautunut ja toinen varaamaton. Joten esimerkiksi jos maasta eristetyllä kappaleella on tietty potentiaali, niin sen ja maan välinen potentiaaliero (jonka potentiaalia pidetään nollana) on numeerisesti yhtä suuri kuin tämän kappaleen potentiaali.
Joten jos kaksi kappaletta varataan siten, että niiden potentiaalit eivät ole samat, niiden välillä on väistämättä potentiaaliero.
Kaikki tietävät, että kamman sähköistymisilmiö, kun hieroa sitä hiuksiin, ei ole muuta kuin mahdollista eroa kamman ja ihmisen hiusten välillä.
Itse asiassa, kun kampaa hierotaan hiuksia vasten, osa elektroneista siirtyy kampaan ja varaa sitä negatiivisesti, kun taas hiukset, jotka ovat menettäneet osan elektroneista, varautuvat samalla tasolla kuin kampa, mutta positiivisesti. . Näin syntynyt potentiaaliero voidaan pienentää nollaan koskettamalla hiuksia kammalla. Korva havaitsee tämän käänteisen elektronisiirron helposti, jos sähköistetty kampa tuodaan lähelle korvaa. Tyypillinen poksahdusääni ilmaisee purkauksen jatkuvan.
Edellä potentiaalierosta puhuttaessa tarkoitimme kahta varattua kappaletta, potentiaaliero voi esiintyä myös saman kappaleen eri osien (pisteiden) välillä.
Mieti siis esimerkiksi mitä tapahtuu pala kuparilankaajos jonkin ulkoisen voiman vaikutuksesta onnistumme siirtämään langan vapaat elektronit toiseen päähän.Ilmeisesti langan toisessa päässä on pula elektroneista ja sitten syntyy potentiaaliero langan päiden välillä.
Heti kun lopetamme ulkoisen voiman toiminnan, elektronit ryntäävät välittömästi eri varausten vetovoiman johdosta langan päähän positiivisesti varautuneena eli paikkaan, josta ne puuttuvat, ja sähkö tasapaino palautuu johdossa.
Sähkömotorinen voima ja jännite
dSähkövirran ylläpitämiseksi johdossa tarvitaan jokin ulkoinen energialähde, joka ylläpitää potentiaalieroa johdon päissä koko ajan.
Nämä energialähteet ovat ns. sähköisen toxin lähteitä, määrättyä sähkömotorista voimaa, joka luo ja ylläpitää potentiaalieron johtimen päissä pitkään.
Sähkömoottorivoima (lyhenne EMF) on merkitty kirjaimella E... EMF mitataan voltteina. Maassamme voltti on lyhennetty kirjaimella «B» ja kansainvälisessä merkinnässä kirjaimella «V».
Joten jatkuvan virtauksen saamiseksi sähköä, tarvitset sähkömotorisen voiman, eli tarvitset sähkövirran lähteen.
Ensimmäinen tällainen virranlähde oli niin kutsuttu "voltaic napa", joka koostui sarjasta kupari- ja sinkkiympyröitä, jotka oli vuorattu happamaan veteen upotettuna iholla. Siten yksi tavoista saada sähkömotorinen voima on tiettyjen aineiden kemiallinen vuorovaikutus, jonka seurauksena kemiallinen energia muuttuu sähköenergiaksi. Virtalähteitä, joissa sähkömotorinen voima syntyy tällä tavalla, kutsutaan kemiallisiksi virtalähteiksi.
Tällä hetkellä kemiallisia virtalähteitä - galvaanisia kennoja ja akkuja - käytetään laajalti sähkötekniikassa ja energiassa.
Toinen päävirtalähde, joka on yleistynyt kaikilla sähkötekniikan ja energiatekniikan aloilla, ovat generaattorit.
Generaattorit asennetaan voimalaitoksiin, ja ne toimivat ainoana virranlähteenä sähkön toimittamiseen teollisuusyrityksille, kaupunkien sähkövalaistukseen, sähkörautateille, raitiovaunuille, metroille, johdinautoille jne.
Mitä tulee sähkövirran kemiallisiin lähteisiin (kennot ja akut) ja generaattoreihin, sähkömotorisen voiman vaikutus on täsmälleen sama. Se koostuu siitä, että EMF luo potentiaalieron virtalähteen liittimiin ja ylläpitää sitä pitkään.
Näitä liittimiä kutsutaan virtalähteen navoiksi. Virtalähteen toisessa navassa on aina elektronien puute ja siksi siinä on positiivinen varaus, toisessa napassa elektroneja ylimäärä ja siksi sillä on negatiivinen varaus.
Vastaavasti virtalähteen yhtä napaa kutsutaan positiiviseksi (+) ja toista negatiiviseksi (-).
Virtalähteitä käytetään sähkövirran syöttämiseen eri laitteille - nykyiset käyttäjät… Johtoja käyttävät virrankuluttajat on kytketty virtalähteen napoihin muodostaen suljetun sähköpiirin. Potentiaalieroa, joka muodostuu suljetun sähköpiirin virtalähteen napojen välille, kutsutaan jännitteeksi ja sitä merkitään kirjaimella U.
Jännitteen mittausyksikkö, kuten EMF, on voltti.
Jos sinun on esimerkiksi kirjoitettava, että virtalähteen jännite on 12 volttia, he kirjoittavat: U - 12 V.
Mittausta varten EMF tai jännite, jota kutsutaan volttimittariksi.
Virtalähteen EMF:n tai jännitteen mittaamiseksi volttimittari on kytkettävä suoraan sen liittimiin. Lisäksi jos virtapiiri on auki, volttimittari näyttää virtalähteen EMF:n. Jos suljet piirin, volttimittari ei nyt näytä EMF:ää, vaan jännitettä virtalähteen liittimissä.
Virtalähteen kehittämä EMF on aina suurempi kuin sen liittimien jännite.