Over potentiaalverschil, elektromotorische kracht en spanning

Potentieel verschil

Het is bekend dat het ene lichaam meer verwarmd kan worden en het andere minder. De mate waarin een lichaam opwarmt, wordt de temperatuur genoemd. Evenzo kan het ene lichaam meer worden geëlektrificeerd dan het andere. De mate van elektrificatie van het lichaam kenmerkt een grootheid die elektrische potentiaal of kortweg potentiaal van het lichaam wordt genoemd.

Wat betekent het om het lichaam te elektrificeren? Dit betekent om het te informeren over een elektrische lading, dat wil zeggen, voeg een bepaald aantal elektronen toe als we het lichaam negatief opladen, of verwijder ze ervan als we het lichaam positief opladen. In beide gevallen zal het lichaam een ​​zekere mate van elektrificatie hebben, dat wil zeggen dit of dat potentieel, bovendien heeft een positief geladen lichaam een ​​positief potentieel en een negatief geladen lichaam heeft een negatief potentieel.

Een verschil in de niveaus van elektrische lading tussen twee lichamen wordt gewoonlijk een verschil in elektrische potentiaal of eenvoudigweg een potentiaalverschil genoemd.

Houd er rekening mee dat als twee identieke lichamen dezelfde lading hebben, maar de ene groter is dan de andere, er ook een potentieel verschil tussen hen zal zijn.

Bovendien bestaat er een potentiaalverschil tussen twee van dergelijke lichamen, het ene geladen en het andere ongeladen. Dus als bijvoorbeeld een van de grond geïsoleerd lichaam een ​​bepaald potentieel heeft, dan is het potentiaalverschil tussen dat lichaam en de grond (waarvan het potentieel als nul wordt beschouwd) numeriek gelijk aan het potentieel van dit lichaam.

Dus als twee lichamen zodanig zijn geladen dat hun mogelijkheden niet hetzelfde zijn, is er onvermijdelijk een potentiaalverschil tussen hen.

Iedereen weet dat het elektrificatieverschijnsel van de kam wanneer je het over het haar wrijft, niets anders is dan het creëren van een potentieel verschil tussen de kam en het mensenhaar.

Wanneer de kam tegen het haar wordt gewreven, worden sommige elektronen overgebracht naar de kam, waardoor deze negatief wordt opgeladen, terwijl het haar, dat een deel van de elektronen heeft verloren, in dezelfde mate wordt opgeladen als de kam, maar dan positief. . Het aldus ontstane potentiaalverschil kan tot nul worden teruggebracht door het haar met een kam aan te raken. Deze omgekeerde elektronenovergang wordt gemakkelijk door het oor gedetecteerd als een geëlektrificeerde kam dicht bij het oor wordt gebracht. Een karakteristiek ploffend geluid geeft een aanhoudende ontlading aan.

Als we het hierboven hebben over het potentiaalverschil, bedoelen we twee geladen lichamen, het potentiaalverschil kan ook optreden tussen verschillende delen (punten) van hetzelfde lichaam.

Kijk dus bijvoorbeeld wat er in gebeurt een stukje koperdraadals we er onder invloed van een externe kracht in slagen om de vrije elektronen in de draad naar één uiteinde te verplaatsen.Uiteraard zal er een tekort aan elektronen zijn aan het andere uiteinde van de draad en dan ontstaat er een potentiaalverschil tussen de uiteinden van de draad.

Zodra we de werking van de externe kracht stoppen, zullen de elektronen onmiddellijk, door de aantrekking van verschillende ladingen, naar het uiteinde van de draad rennen, positief geladen, dat wil zeggen naar de plaats waar ze ontbreken, en de elektrische evenwicht zal worden hersteld in de draad.

Elektromotorische kracht en spanning

dOm elektrische stroom in een draad te behouden, is een externe energiebron nodig om te allen tijde het potentiaalverschil over de uiteinden van die draad in stand te houden.

Deze energiebronnen zijn zogenaamde bronnen van elektrische tox, een bepaalde elektromotorische kracht die gedurende lange tijd een potentiaalverschil aan de uiteinden van de geleider creëert en in stand houdt.

Elektromotorische kracht (afgekort EMF) wordt aangeduid met de letter E... EMF wordt gemeten in volt. In ons land wordt de volt afgekort met de letter «B» en in de internationale aanduiding - met de letter «V».

Dus om een ​​continue stroom te krijgen elektriciteit, je hebt een elektromotorische kracht nodig, dat wil zeggen, je hebt een elektrische stroombron nodig.

De eerste dergelijke stroombron was de zogenaamde "voltaïsche pool", die bestond uit een reeks koperen en zinken cirkels bekleed met huid ondergedompeld in aangezuurd water. Een van de manieren om elektromotorische kracht te verkrijgen, is dus de chemische interactie van bepaalde stoffen, waardoor chemische energie wordt omgezet in elektrische energie. Stroombronnen, waarbij op deze manier een elektromotorische kracht wordt gecreëerd, worden chemische stroombronnen genoemd.

Momenteel worden chemische stroombronnen - galvanische cellen en batterijen - veel gebruikt in elektrotechniek en energie.

Een andere belangrijke stroombron, die wijdverbreid is geworden op alle gebieden van elektrotechniek en energietechniek, zijn generatoren.

Generatoren worden geïnstalleerd in elektriciteitscentrales en dienen als de enige stroombron om elektriciteit te leveren aan industriële ondernemingen, elektrische verlichting van steden, elektrische spoorwegen, trams, metro's, trolleybussen, enz.

Wat betreft chemische bronnen van elektrische stroom (cellen en batterijen), en voor generatoren, is de werking van de elektromotorische kracht precies hetzelfde. Het bestaat uit het feit dat de EMF een potentiaalverschil creëert aan de terminals van de huidige bron en dit lange tijd in stand houdt.

Deze terminals worden de polen van de stroombron genoemd. De ene pool van de stroombron ervaart altijd een gebrek aan elektronen en heeft dus een positieve lading, de andere pool ervaart een teveel aan elektronen en heeft dus een negatieve lading.

Dienovereenkomstig wordt de ene pool van de stroombron positief (+) genoemd en de andere - negatief (-).

Stroombronnen worden gebruikt om elektrische stroom te leveren aan verschillende apparaten - huidige gebruikers… Stroomverbruikers worden met draden verbonden met de polen van de stroombron en vormen zo een gesloten elektrisch circuit. Het potentiaalverschil dat ontstaat tussen de polen van de stroombron bij een gesloten elektrisch circuit wordt spanning genoemd en wordt aangeduid met de letter U.

De eenheid voor het meten van spanning, zoals EMF, is de volt.

Als u bijvoorbeeld moet opschrijven dat de spanning van de stroombron 12 volt is, dan schrijven ze: U - 12 V.

Voor meten EMV of spanning die een voltmeter-apparaat wordt genoemd.

Om de EMF of spanning van een stroombron te meten, moet een voltmeter rechtstreeks op de klemmen worden aangesloten. Verder, als electronisch circuit open is, dan zal de voltmeter de EMF van de huidige bron tonen. Als je het circuit sluit, zal de voltmeter nu niet de EMF tonen, maar de spanning op de klemmen van de stroombron.

De EMF die door de stroombron wordt ontwikkeld, is altijd groter dan de spanning over de klemmen.