Про різницю потенціалів, електрорушійну силу і напругу

різниця потенціалів

Зрозуміло, що одне тіло можна підігріти більше, а інше менше. Ступінь нагріву тіла називається його температурою. Подібно до цього, одне тіло можна наелектризована більше іншого. Ступінь електризації тіла характеризує величину, іменовану електронним потенціалом або просто потенціалом тіла.

Що означає наелектризована тіло? Це означає сказати йому електронний заряд, т. Е. Додати до нього певну кількість електронів, якщо ми тіло заряджаємо негативно, або відняти їх від нього, якщо ми тіло заряджаємо позитивно. В тому і іншому випадку тіло буде володіти певним ступенем електризації, т. Е. Тим або іншим потенціалом, при цьому тіло, заряджене позитивно, має позитивним потенціалом, а тіло, заряджене негативно, - негативним потенціалом.

Різниця рівнів електронних зарядів 2-ух тел прийнято називати різницею електронних потенціалів або просто різницею потенціалів.

Слід мати на увазі, що якщо два схожих тіла заряджені однойменними зарядами, але одне більше, ніж інше, то між ними також буде існувати різниця потенціалів.

Крім того, різниця потенціалів існує між 2-ма такими тілами, одне з яких заряджена, а інше не має заряду. Так, наприклад, якщо яке-небудь тіло, ізольоване від землі, має якийсь потенціал, то різниця потенціалів між ним і землею (потенціал якої прийнято вважати рівним нулю) чисельно дорівнює потенціалу цього тіла.

Отже, якщо два тіла заряджені таким чином, що потенціали їх неоднакові, між ними неминуче існує різниця потенціалів.

Всім відоме явище електризації гребінця при терті її про волосся є нічим іншим, як створення різниці потенціалів між гребінцем і волоссям людини.

Дійсно, при терті гребінця про волосся частина електронів переходить на гребінець, заряджаючи її негативно, волосся ж, втративши частину електронів, заряджаються в тій же мірі, що і гребінець, але позитивно. Зроблена таким чином різниця потенціалів може бути зведена до нуля дотиком гребінця до волосся. Цей оборотний перехід електронів просто знаходиться на слух, якщо наелектризовану гребінець наблизити до вуха. Властиве потріскування буде свідчити про те, що відбувається розряді.

 Говорячи вище про різниці потенціалів, ми мали на увазі два заряджених тіла, але різниця потенціалів можна отримати і між різними частинами (точками) 1-го і такого ж тіла.

Так, наприклад, розглянемо, що відбудеться в шматочку мідного дроту, якщо під дією якоїсь зовнішньої сили нам вийде вільні електрони, що знаходяться в дроті, перемістити до одного кінця її. Зрозуміло, на іншому кінці дроту вийде недолік електронів, тоді і між кінцями дроту виникне різниця потенціалів.

Варто нам закінчити дію зовнішньої сили, як електрони відразу ж, в силу тяжіння різнойменних зарядів, кинуться до кінця дроту, зарядженого позитивно, т. Е. До місця, де їх бракує, і в дроті знову настане електронне рівновагу.

Електрорушійна сила і напруга

Такими джерелами енергії служать так звані джерела електричного струму, що володіють певною електрорушійної силою, яка робить і довгий час підтримує різницю потенціалів на кінцях провідника.

Електрорушійна сила (скорочено ЕРС) позначається буквою Е. Одиницею вимірювання ЕРС служить вольт. У нас в країні вольт скорочено позначається літерою «В», а в міжнародному позначенні - буквою «V».

Отже, щоб отримати безперервний перебіг електричного струму, потрібна електрорушійна сила, т. Е. Потрібен джерело електричного струму.

Першим таким джерелом струму був так званий «вольтів стовп», який складався з ряду мідних і цинкових гуртків, прокладених шкірою, змоченою в підкисленою воді. Таким чином, одним з методів отримання електрорушійної сили є хім взаємодія деяких речовин, в результаті чого хімічні енергія перетворюється в енергію електронну. Джерела струму, в яких таким методом створюється електрорушійна сила, іменуються хім джерелами струму.

В даний час хім джерела струму - гальванічні елементи і батареї - широко використовуються в електротехніці і електроенергетиці.

Іншим головним джерелом струму, який отримав широке поширення у всіх областях електротехніки та електроенергетики, є генератори.

Генератори встановлюються на електростанціях і служать єдиним джерелом струму для живлення електроенергією промислових підприємств, електронного освітлення міст, електронних залізниць, трамвая, метро, ​​тролейбусів і т. Д.

Як у хім джерел електричного струму (частин і акумуляторів), так і у генераторів дію електрорушійної сили абсолютно однаково. Воно полягає в тому, що ЕРС робить на затискачах джерела струму різниця потенціалів і підтримує її довгий час.

Ці затиски іменуються полюсами джерела струму. Один полюс джерела струму відчуває завжди недолік електронів і, як слід, володіє позитивним зарядом, інший полюс відчуває надлишок електронів і, як слід, володіє негативним зарядом.

Відповідно до цього один полюс джерела струму називається позитивним (+), інший - негативним (-).

Джерела струму служать для харчування електричним струмом різних пристроїв - споживачів струму. Споживачі струму за допомогою провідників з`єднуються з полюсами джерела струму, утворюючи замкнуту електронну ланцюг. Різниця потенціалів, яка встановлюється між полюсами джерела струму при замкнутої електронної ланцюга, називається напругою і позначається літерою U.

Одиницею вимірювання напруги, так само як і ЕРС, служить вольт.

Якщо, наприклад, потрібно записати, що напруга джерела струму дорівнює 12 вольт, то пишуть: U - 12 В.

Для вимірювання ЕРС якого напруження застосовується прилад, іменований вольтметром.

Щоб виміряти ЕРС або напруга джерела струму, потрібно вольтметр підключити безпосередньо до його полюсів. При цьому, якщо електронна ланцюг розімкнути, то вольтметр покаже ЕРС джерела струму. Якщо ж замкнути ланцюг, то вольтметр вже покаже не ЕРС, а напруга на затискачах джерела струму.

ЕРС, що розвивається джерелом струму, завжди більше напруги на його затискачах.