Στη διαφορά δυναμικού, την ηλεκτροκινητική δύναμη και την τάση

Πιθανή διαφορά

Είναι γνωστό ότι ένα σώμα μπορεί να θερμανθεί περισσότερο και ένα άλλο λιγότερο. Ο βαθμός στον οποίο ένα σώμα θερμαίνεται ονομάζεται θερμοκρασία του. Ομοίως, ένα σώμα μπορεί να ηλεκτριστεί περισσότερο από ένα άλλο. Ο βαθμός ηλεκτροδότησης του σώματος χαρακτηρίζει ένα μέγεθος που ονομάζεται ηλεκτρικό δυναμικό ή απλώς δυναμικό του σώματος.

Τι σημαίνει ηλεκτρισμός του σώματος; Αυτό σημαίνει να το ενημερώνουμε για ένα ηλεκτρικό φορτίο, δηλαδή να του προσθέτουμε έναν ορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων εάν φορτίζουμε αρνητικά το σώμα ή να τα αφαιρούμε από αυτό εάν φορτίζουμε θετικά το σώμα. Και στις δύο περιπτώσεις, το σώμα θα έχει έναν ορισμένο βαθμό ηλεκτρισμού, δηλαδή, αυτό ή εκείνο το δυναμικό, επιπλέον, ένα θετικά φορτισμένο σώμα έχει θετικό δυναμικό και ένα αρνητικά φορτισμένο σώμα έχει αρνητικό δυναμικό.

Μια διαφορά στα επίπεδα ηλεκτρικού φορτίου μεταξύ δύο σωμάτων συνήθως ονομάζεται διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού ή απλώς διαφορά δυναμικού.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι εάν δύο πανομοιότυπα σώματα φορτίζονται με τα ίδια φορτία, αλλά το ένα είναι μεγαλύτερο από το άλλο, τότε θα υπάρχει επίσης μια πιθανή διαφορά μεταξύ τους.

Επιπλέον, υπάρχει διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο τέτοιων σωμάτων, το ένα φορτισμένο και το άλλο αφόρτιστο. Έτσι, για παράδειγμα, εάν ένα σώμα απομονωμένο από το έδαφος έχει ένα ορισμένο δυναμικό, τότε η διαφορά δυναμικού μεταξύ αυτού και του εδάφους (του οποίου το δυναμικό θεωρείται μηδέν) είναι αριθμητικά ίση με το δυναμικό αυτού του σώματος.

Αν λοιπόν δύο σώματα φορτίζονται με τέτοιο τρόπο ώστε οι δυνατότητές τους να μην είναι ίδιες, υπάρχει αναπόφευκτα μια διαφορά δυναμικού μεταξύ τους.

Όλοι γνωρίζουν ότι το φαινόμενο ηλεκτρισμού της χτένας όταν το τρίβεις στα μαλλιά δεν είναι παρά η δημιουργία μιας πιθανής διαφοράς μεταξύ της χτένας και της ανθρώπινης τρίχας.

Μάλιστα, όταν η χτένα τρίβεται πάνω στην τρίχα, μερικά από τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται στη χτένα φορτίζοντας την αρνητικά, ενώ η τρίχα που έχει χάσει μερικά ηλεκτρόνια φορτίζεται στον ίδιο βαθμό με τη χτένα, αλλά θετικά. . Η διαφορά δυναμικού που δημιουργείται μπορεί να μηδενιστεί αγγίζοντας τα μαλλιά με μια χτένα. Αυτή η αντίστροφη μετάβαση ηλεκτρονίων ανιχνεύεται εύκολα από το αυτί, εάν μια ηλεκτρισμένη χτένα πλησιάσει στο αυτί. Ένας χαρακτηριστικός ήχος που σκάει θα υποδεικνύει συνεχιζόμενη αποφόρτιση.

Μιλώντας παραπάνω για τη διαφορά δυναμικού, εννοούσαμε δύο φορτισμένα σώματα, η διαφορά δυναμικού μπορεί επίσης να συμβεί μεταξύ διαφορετικών μερών (σημείων) του ίδιου σώματος.

Έτσι, για παράδειγμα, σκεφτείτε τι συμβαίνει μέσα ένα κομμάτι χάλκινο σύρμαεάν, υπό τη δράση κάποιας εξωτερικής δύναμης, καταφέρουμε να μετακινήσουμε τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του σύρματος στο ένα άκρο.Προφανώς θα υπάρξει έλλειψη ηλεκτρονίων στο άλλο άκρο του σύρματος και τότε θα προκύψει διαφορά δυναμικού μεταξύ των άκρων του σύρματος.

Μόλις σταματήσουμε τη δράση της εξωτερικής δύναμης, τα ηλεκτρόνια θα ορμήσουν αμέσως, λόγω της έλξης διαφορετικών φορτίων, στην άκρη του σύρματος, θετικά φορτισμένα, δηλαδή στο σημείο που λείπουν και τα ηλεκτρικά η ισορροπία θα αποκατασταθεί στο καλώδιο.

Ηλεκτροκινητική δύναμη και τάση

d Για να διατηρηθεί το ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα καλώδιο, απαιτείται κάποια εξωτερική πηγή ενέργειας για να διατηρείται η διαφορά δυναμικού στα άκρα αυτού του σύρματος ανά πάσα στιγμή.

Αυτές οι πηγές ενέργειας είναι οι λεγόμενες πηγές ηλεκτρικής τοξίνης, μια συγκεκριμένη ηλεκτροκινητική δύναμη που δημιουργεί και διατηρεί μια διαφορά δυναμικού στα άκρα του αγωγού για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Η ηλεκτροκινητική δύναμη (συντομογραφία EMF) συμβολίζεται με το γράμμα E... Το EMF μετράται σε βολτ. Στη χώρα μας, το βολτ συντομεύεται με το γράμμα «Β», και στη διεθνή ονομασία - με το γράμμα «V».

Έτσι για να έχουμε συνεχή ροή ηλεκτρική ενέργεια, χρειάζεσαι ηλεκτροκινητική δύναμη, χρειάζεσαι δηλαδή πηγή ηλεκτρικού ρεύματος.

Η πρώτη τέτοια πηγή ρεύματος ήταν ο λεγόμενος «βολταϊκός πόλος», ο οποίος αποτελούνταν από μια σειρά κύκλων από χαλκό και ψευδάργυρο επενδεδυμένα με δέρμα βυθισμένο σε οξινισμένο νερό. Έτσι, ένας από τους τρόπους απόκτησης ηλεκτροκινητικής δύναμης είναι η χημική αλληλεπίδραση ορισμένων ουσιών, ως αποτέλεσμα της οποίας η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι πηγές ρεύματος, στις οποίες δημιουργείται μια ηλεκτροκινητική δύναμη με αυτόν τον τρόπο, ονομάζονται χημικές πηγές ρεύματος.

Επί του παρόντος, οι πηγές χημικού ρεύματος - γαλβανικές κυψέλες και μπαταρίες - χρησιμοποιούνται ευρέως στην ηλεκτρική μηχανική και την ενέργεια.

Μια άλλη κύρια πηγή ρεύματος, η οποία έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη σε όλους τους τομείς της ηλεκτρολογίας και της ηλεκτρομηχανικής, είναι οι γεννήτριες.

Οι γεννήτριες εγκαθίστανται σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και χρησιμεύουν ως η μόνη πηγή ρεύματος για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε βιομηχανικές επιχειρήσεις, ηλεκτρικό φωτισμό πόλεων, ηλεκτρικούς σιδηροδρόμους, τραμ, μετρό, τρόλεϊ κ.λπ.

Όσο για τις χημικές πηγές ηλεκτρικού ρεύματος (κυψέλες και μπαταρίες), και για τις γεννήτριες, η δράση της ηλεκτροκινητικής δύναμης είναι ακριβώς η ίδια. Συνίσταται στο γεγονός ότι το EMF δημιουργεί μια διαφορά δυναμικού στους ακροδέκτες της πηγής ρεύματος και τη διατηρεί για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Αυτοί οι ακροδέκτες ονομάζονται πόλοι της πηγής ρεύματος. Ένας πόλος της πηγής ρεύματος βιώνει πάντα έλλειψη ηλεκτρονίων και επομένως έχει θετικό φορτίο, ο άλλος πόλος βιώνει περίσσεια ηλεκτρονίων και επομένως έχει αρνητικό φορτίο.

Κατά συνέπεια, ένας πόλος της πηγής ρεύματος ονομάζεται θετικός (+) και ο άλλος - αρνητικός (-).

Οι πηγές ενέργειας χρησιμοποιούνται για την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος σε διάφορες συσκευές — τρέχοντες χρήστες… Οι τρέχοντες καταναλωτές που χρησιμοποιούν καλώδια συνδέονται με τους πόλους της πηγής ρεύματος, σχηματίζοντας ένα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα. Η διαφορά δυναμικού που δημιουργείται μεταξύ των πόλων της πηγής ρεύματος με ένα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα ονομάζεται τάση και συμβολίζεται με το γράμμα U.

Η μονάδα μέτρησης της τάσης, όπως το EMF, είναι το βολτ.

Εάν, για παράδειγμα, πρέπει να σημειώσετε ότι η τάση της πηγής ρεύματος είναι 12 βολτ, τότε γράφουν: U — 12 V.

Για μέτρηση EMF ή τάση που ονομάζεται συσκευή βολτόμετρου.

Για να μετρήσετε το EMF ή την τάση μιας πηγής ρεύματος, ένα βολτόμετρο πρέπει να συνδεθεί απευθείας στους ακροδέκτες του. Επιπλέον, εάν ηλεκτρικό κύκλωμα είναι ανοιχτό, τότε το βολτόμετρο θα δείξει το EMF της πηγής ρεύματος. Εάν κλείσετε το κύκλωμα, το βολτόμετρο δεν θα δείχνει πλέον το EMF, αλλά την τάση στους ακροδέκτες της πηγής ρεύματος.

Το EMF που αναπτύσσεται από την πηγή ρεύματος είναι πάντα μεγαλύτερο από την τάση στους ακροδέκτες της.