Про різницю потенціалів, електрорушійну силу і напругу - статті
Відомо, що одне тіло можна нагріти більше, а інше менше. Ступінь нагріву тіла називається його температурою. Подібно до цього, одне тіло можна наелектризована більше іншого. Ступінь електризації тіла характеризує величину, звану електричним потенціалом або просто потенціалом тіла.
Що значить наелектризована тіло? Це означає повідомити йому електричний заряд. т. е. додати до нього кілька електронів, якщо ми тіло заряджаємо негативно, або відняти їх від нього, якщо ми тіло заряджаємо позитивно. В тому і іншому випадку тіло буде мати певний ступінь електризації, т. Е. Тих чи інших потенціалом, причому тіло, заряджене позитивно, має позитивним потенціалом, а тіло, заряджене негативно, - негативним потенціалом.
Різниця рівнів електричних зарядів двох тіл прийнято називати різницею електричних потенціалів або просто різницею потенціалів.
Слід мати на увазі, що якщо два однакових тіла заряджені однойменними зарядами, але одне більше, ніж інше, то між ними також буде існувати різниця потенціалів.
Крім того, різниця потенціалів існує між двома такими тілами, одне з яких заряджена, а інше не має заряду. Так, наприклад, якщо яке-небудь тіло, ізольоване від землі, має деякий 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. Створена таким чином різниця потенціалів може бути зведена до нуля дотиком гребінця до волосся. Цей зворотний перехід електронів легко виявляється на слух, якщо наелектризовану гребінець наблизити до вуха. Характерне потріскування буде свідчити про те, що відбувається розряді.
Говорячи вище про різниці потенціалів, ми мали на увазі два заряджених тіла, проте різниця потенціалів можна отримати і між різними частинами (точками) одного і того ж тіла.
Так, наприклад, розглянемо, що відбудеться в шматку мідного дроту, якщо під дією будь-якої зовнішньої сили нам вдасться вільні електрони, що знаходяться в дроті, перемістити до одного кінця її. Очевидно, на іншому кінці дроту вийде недолік електронів, і тоді між кінцями дроту виникне різниця потенціалів.
Варто нам припинити 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 електричне рівновагу.
Електрорушійна сила і напруга
Для підтримки електричного струму в провіднику необхідний якийсь зовнішній джерело енергії, який весь час підтримував би різницю потенціалів на кінцях цього провідника.
Такими джерелами енергії служать так звані джерела електричного струму. що володіють певною електрорушійної силою. яка створює і тривалий 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 буквою "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 із способів отримання електрорушійної сили є хімічна взаємодія деяких речовин, в результаті чого хімічна енергія перетворюється в енергію електричну. Джерела струму, в яких таким шляхом створюється електрорушійна сила, називаються хімічними джерелами струму.
В даний час хімічні джерела струму - гальванічні елементи та акумулятори - широко застосовуються в електротехніці і електроенергетиці.
Іншим основним 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, електричного освітлення міст, електричних залізниць, трамвая, метро, тролейбусів і т. Д.
Як у хімічних джерел електричного струму (елементів та акумуляторів), так і у генераторів дію електрорушійної сили абсолютно однаково. Воно полягає в тому, що ЕРС створює на затискачах джерела струму різниця потенціалів і підтримує її тривалий час.
Ці затиски називаються полюсами джерела струму. Один полюс джерела струму відчуває завжди недолік електронів і, отже, має позитивним зарядом, інший полюс відчуває надлишок електронів і, отже, має негативний заряд.
Відповідно до цього один полюс джерела струму називається позитивним (+), інший - негативним (-).
Джерела струму служать для харчування електричним струмом різних приладів - споживачів струму. Споживачі струму за допомогою провідників з'єднуються з полюсами джерела струму, утворюючи замкнутий електричний ланцюг. Різниця потенціалів, яка встановлюється між полюсами джерела струму при замкнутому електричному ланцюзі, називається напругою і позначається буквою U.
Одиницею вимірювання напруги, так само як і ЕРС, служить вольт.
Якщо, наприклад, треба записати, що напруга джерела струму дорівнює 12 вольт, то пишуть: U - 12 В.
Для вимірювання ЕРС або напруги застосовується прилад, званий вольтметром.
Щоб виміряти ЕРС або напруга джерела струму, треба вольтметр підключити безпосередньо до його полюсів. При цьому, якщо електричний 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.