على فرق الجهد ، القوة الدافعة الكهربائية والجهد

التباينات المحتملة

من المعروف أنه يمكن تسخين جسم واحد أكثر وأقل. الدرجة التي يسخن فيها الجسم تسمى درجة حرارته. وبالمثل ، يمكن كهربة جسم واحد أكثر من الآخر. تحدد درجة كهربة الجسم كمية تسمى الجهد الكهربائي أو ببساطة إمكانات الجسم.

ماذا يعني كهربة الجسم؟ هذا يعني إبلاغه بشحنة كهربائية ، أي إضافة عدد معين من الإلكترونات إليها إذا قمنا بشحن الجسم سلبًا ، أو أخذناها بعيدًا إذا قمنا بشحن الجسم بشكل إيجابي. في كلتا الحالتين ، سيكون للجسم درجة معينة من الكهرباء ، أي هذا أو ذاك ، علاوة على ذلك ، فإن الجسم المشحون إيجابياً لديه إمكانات إيجابية ، والجسم سالب الشحنة لديه إمكانات سلبية.

عادةً ما يُطلق على الاختلاف في مستويات الشحنة الكهربائية بين جسمين اختلاف في الجهد الكهربي أو ببساطة فرق جهد.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه إذا تم شحن جسمين متطابقين بنفس الشحنات ، لكن أحدهما أكبر من الآخر ، فسيكون هناك أيضًا فرق محتمل بينهما.

علاوة على ذلك ، يوجد فرق محتمل بين هاتين الهيئتين ، أحدهما مشحون والآخر غير مشحون. لذلك ، على سبيل المثال ، إذا كان لجسم معزول عن الأرض إمكانات معينة ، فإن فرق الجهد بينه وبين الأرض (التي تُعتبر إمكاناتها صفرًا) يساوي عدديًا إمكانات هذا الجسم.

لذلك إذا تم شحن جسمين بطريقة لا تتشابه فيها إمكاناتهما ، فهناك حتمًا فرق محتمل بينهما.

يعلم الجميع أن ظاهرة كهربة المشط عند فركه بالشعر ليست سوى إحداث فرق محتمل بين المشط وشعر الإنسان.

في الواقع ، عندما يتم فرك المشط بالشعر ، يتم نقل بعض الإلكترونات إلى المشط ، وشحنها سلبًا ، بينما يتم شحن الشعر ، الذي فقد بعض الإلكترونات ، بنفس درجة المشط ، ولكن بشكل إيجابي . يمكن تقليل فرق الجهد الناتج عن ذلك إلى الصفر عن طريق لمس الشعر بالمشط. يتم اكتشاف هذا الانتقال العكسي للإلكترون بسهولة عن طريق الأذن إذا تم وضع مشط مكهرب بالقرب من الأذن. سيشير صوت الفرقعة المميز إلى استمرار التفريغ.

بالحديث أعلاه عن فرق الجهد ، فإننا نعني جسمين مشحونين ، ويمكن أن يحدث فرق الجهد أيضًا بين أجزاء (نقاط) مختلفة من نفس الجسم.

لذلك ، على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك ما يحدث في قطعة من الأسلاك النحاسيةإذا تمكنا ، تحت تأثير قوة خارجية ، من تحريك الإلكترونات الحرة في السلك إلى طرف واحد.من الواضح أنه سيكون هناك نقص في الإلكترونات في الطرف الآخر من السلك ومن ثم سيحدث فرق جهد بين طرفي السلك.

بمجرد أن نوقف عمل القوة الخارجية ، ستندفع الإلكترونات فورًا ، بسبب جاذبية الشحنات المختلفة ، إلى نهاية السلك ، مشحونة إيجابياً ، أي إلى المكان الذي فقدوا فيه ، والكهرباء سيتم استعادة التوازن في السلك.

القوة الدافعة والجهد الكهربائي

d للحفاظ على التيار الكهربائي في السلك ، هناك حاجة إلى بعض المصادر الخارجية للطاقة للحفاظ على فرق الجهد عبر أطراف ذلك السلك في جميع الأوقات.

تسمى مصادر الطاقة هذه بمصادر السموم الكهربائية ، وهي قوة دافعة كهربائية محددة تخلق وتحافظ على فرق الجهد في نهايات الموصل لفترة طويلة.

يُشار إلى القوة الدافعة الكهربائية (اختصار EMF) بالحرف E ... يتم قياس EMF بالفولت. في بلدنا ، يتم اختصار الفولت بالحرف "B" ، وفي التعيين الدولي - بالحرف "V".

حتى تحصل على تدفق مستمر كهرباء، أنت بحاجة إلى قوة دافعة كهربائية ، أي أنك بحاجة إلى مصدر تيار كهربائي.

كان أول مصدر للتيار هو ما يسمى ب "القطب الفولتية" ، والذي يتألف من سلسلة من دوائر النحاس والزنك مبطنة بجلد مغمور في الماء المحمض. وبالتالي ، فإن إحدى طرق الحصول على القوة الدافعة الكهربائية هي التفاعل الكيميائي لمواد معينة ، ونتيجة لذلك يتم تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. تسمى مصادر التيار ، التي يتم فيها إنشاء قوة دافعة كهربائية بهذه الطريقة ، بالمصادر الكيميائية للتيار.

حاليًا ، تستخدم مصادر التيار الكيميائي - الخلايا والبطاريات الجلفانية - على نطاق واسع في الهندسة الكهربائية والطاقة.

والمولدات هي المصدر الرئيسي الآخر للتيار الذي انتشر في جميع مجالات الهندسة الكهربائية وهندسة الطاقة.

يتم تركيب المولدات في محطات توليد الطاقة وتكون بمثابة المصدر الوحيد للتيار لتزويد المؤسسات الصناعية بالكهرباء ، والإضاءة الكهربائية للمدن ، والسكك الحديدية الكهربائية ، والترام ، ومترو الأنفاق ، وحافلات الترولي ، إلخ.

بالنسبة للمصادر الكيميائية للتيار الكهربائي (الخلايا والبطاريات) ، وبالنسبة للمولدات ، فإن تأثير القوة الدافعة الكهربائية هو نفسه تمامًا. وهو يتألف من حقيقة أن المجالات الكهرومغناطيسية تخلق فرقًا محتملًا في أطراف المصدر الحالي وتحافظ عليه لفترة طويلة.

تسمى هذه المحطات بأقطاب المصدر الحالي. يعاني أحد قطبي المصدر الحالي دائمًا من نقص في الإلكترونات وبالتالي لديه شحنة موجبة ، بينما يتعرض القطب الآخر لفائض من الإلكترونات وبالتالي يكون له شحنة سالبة.

وفقًا لذلك ، يُطلق على أحد قطبي المصدر الحالي اسم موجب (+) والآخر - سالب (-).

تستخدم مصادر الطاقة لتزويد التيار الكهربائي لمختلف الأجهزة - المستخدمين الحاليين... يتم توصيل المستهلكين الحاليين الذين يستخدمون الأسلاك بأقطاب المصدر الحالي ، مما يشكل دائرة كهربائية مغلقة. يُطلق على فرق الجهد الذي تم إنشاؤه بين أقطاب المصدر الحالي بدائرة كهربائية مغلقة الجهد الكهربي ويُشار إليه بالحرف U.

وحدة قياس الجهد ، مثل EMF ، هي الفولت.

إذا احتجت ، على سبيل المثال ، إلى تدوين أن جهد المصدر الحالي هو 12 فولت ، فحينئذٍ يكتبون: U - 12 V.

لقياس EMF أو الجهد يسمى جهاز الفولتميتر.

لقياس EMF أو جهد مصدر التيار ، يجب توصيل الفولتميتر مباشرة بأطرافه. علاوة على ذلك ، إذا دائرة كهربائية مفتوح ، ثم سيعرض الفولتميتر EMF للمصدر الحالي. إذا أغلقت الدائرة ، فلن يعرض الفولتميتر الآن EMF ، ولكن الجهد عند أطراف المصدر الحالي.

دائمًا ما يكون EMF الذي طوره المصدر الحالي أكبر من الجهد عبر أطرافه.