เกี่ยวกับความต่างศักย์ แรงเคลื่อนไฟฟ้า และแรงดันไฟฟ้า

ความต่างศักย์

เป็นที่ทราบกันดีว่าร่างกายหนึ่งสามารถให้ความร้อนได้มากขึ้นและอีกคนหนึ่งจะน้อยลง ระดับที่ร่างกายร้อนขึ้นเรียกว่าอุณหภูมิ ในทำนองเดียวกัน วัตถุหนึ่งสามารถถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้าได้มากกว่าอีกวัตถุหนึ่ง ระดับของกระแสไฟฟ้าของร่างกายแสดงลักษณะปริมาณที่เรียกว่าศักย์ไฟฟ้าหรือศักยภาพของร่างกาย

พลังงานไฟฟ้าในร่างกายหมายความว่าอย่างไร? ซึ่งหมายถึงการบอกให้ทราบถึงประจุไฟฟ้า กล่าวคือ เพิ่มอิเลคตรอนเข้าไปจำนวนหนึ่งหากเราประจุไฟฟ้าเข้าร่างกาย หรือนำอิเล็กตรอนออกไปหากเราประจุไฟฟ้าเข้าร่างกาย ในทั้งสองกรณี ร่างกายจะมีพลังงานไฟฟ้าในระดับหนึ่ง นั่นคือ ศักยภาพนี้หรือสิ่งนั้น ยิ่งกว่านั้น ร่างกายที่มีประจุบวกก็มีศักยภาพในเชิงบวก และร่างกายที่มีประจุลบก็มีศักยภาพในเชิงลบ

ความแตกต่างของระดับประจุไฟฟ้าระหว่างวัตถุสองชิ้นมักเรียกว่าความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าหรือเพียงแค่ความต่างศักย์

ควรระลึกไว้เสมอว่าหากวัตถุที่เหมือนกันสองชิ้นถูกประจุด้วยประจุที่เท่ากัน แต่อันหนึ่งมีค่ามากกว่าอีกอันหนึ่ง ก็จะมีความต่างศักย์ระหว่างพวกมันด้วย

นอกจากนี้ มีความต่างศักย์ระหว่างสองวัตถุดังกล่าว วัตถุหนึ่งมีประจุและอีกวัตถุหนึ่งไม่มีประจุ ตัวอย่างเช่น หากวัตถุที่แยกจากพื้นดินมีศักยภาพบางอย่าง ความต่างศักย์ระหว่างวัตถุกับพื้น (ซึ่งศักย์ไฟฟ้าถือเป็นศูนย์) จะเท่ากับตัวเลขของศักยภาพของวัตถุนี้

ดังนั้นหากวัตถุสองชิ้นถูกชาร์จในลักษณะที่มีศักยภาพไม่เท่ากัน ความต่างศักย์ระหว่างวัตถุทั้งสองจึงหลีกเลี่ยงไม่ได้

ทุกคนรู้ว่าปรากฏการณ์ไฟฟ้าของหวีเมื่อคุณถูกับเส้นผมนั้นไม่ได้เป็นเพียงการสร้างความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างหวีกับเส้นผม

ในความเป็นจริง เมื่อหวีถูกับเส้นผม อิเล็กตรอนบางส่วนจะถูกถ่ายโอนไปยังหวี ประจุไฟฟ้าในเชิงลบ ในขณะที่เส้นผมซึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนไปบางส่วน จะถูกประจุไฟฟ้าในระดับเดียวกับหวี แต่เป็นประจุบวก . ความต่างศักย์ที่สร้างขึ้นสามารถลดลงเหลือศูนย์ได้โดยการสัมผัสผมด้วยหวี หูตรวจพบการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนแบบย้อนกลับนี้ได้ง่ายหากนำหวีไฟฟ้ามาใกล้หู เสียงป๊อปที่มีลักษณะเฉพาะจะบ่งบอกถึงการปลดปล่อยอย่างต่อเนื่อง

เมื่อพูดถึงความต่างศักย์ข้างต้น เราหมายถึงวัตถุที่มีประจุสองก้อน ความต่างศักย์สามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างส่วนต่างๆ (จุด) ของร่างกายเดียวกัน

ตัวอย่างเช่น พิจารณาสิ่งที่เกิดขึ้นใน ลวดทองแดงถ้าภายใต้การกระทำของแรงภายนอกเราสามารถเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนอิสระในเส้นลวดไปยังปลายด้านหนึ่งได้เห็นได้ชัดว่าจะมีการขาดแคลนอิเล็กตรอนที่ปลายอีกด้านของเส้นลวด และจากนั้นความต่างศักย์จะเกิดขึ้นระหว่างปลายเส้นลวด

ทันทีที่เราหยุดการกระทำของแรงภายนอก อิเล็กตรอนจะรีบวิ่งไปที่ปลายเส้นลวด เนื่องจากการดึงดูดของประจุต่าง ๆ ทันที ประจุบวก นั่นคือไปยังจุดที่ขาดหายไปและไฟฟ้า ความสมดุลจะถูกเรียกคืนในลวด

แรงเคลื่อนไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้า

d เพื่อรักษากระแสไฟฟ้าในเส้นลวด จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานภายนอกบางส่วนเพื่อรักษาความต่างศักย์ที่ปลายเส้นลวดนั้นตลอดเวลา

แหล่งพลังงานเหล่านี้เรียกว่าแหล่งที่มาของสารพิษทางไฟฟ้า ซึ่งเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่แน่นอนซึ่งสร้างและรักษาความต่างศักย์ที่ปลายของตัวนำเป็นเวลานาน

แรงเคลื่อนไฟฟ้า (ตัวย่อ EMF) เขียนแทนด้วยตัวอักษร E... EMF วัดเป็นโวลต์ ในประเทศของเราโวลต์นั้นย่อด้วยตัวอักษร «B» และในการกำหนดระหว่างประเทศ - ด้วยตัวอักษร «V»

เพื่อให้ได้รับกระแสอย่างต่อเนื่อง ไฟฟ้าคุณต้องการแรงเคลื่อนไฟฟ้า นั่นคือ คุณต้องมีแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า

แหล่งที่มาของกระแสน้ำชนิดแรกนั้นเรียกว่า "ขั้วโวลตาอิก" ซึ่งประกอบด้วยวงกลมทองแดงและสังกะสีที่เรียงรายไปด้วยผิวหนังที่แช่อยู่ในน้ำที่มีความเป็นกรด ดังนั้นวิธีหนึ่งในการรับแรงเคลื่อนไฟฟ้าคือปฏิกิริยาทางเคมีของสารบางชนิด ซึ่งเป็นผลมาจากพลังงานเคมีถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า แหล่งที่มาของกระแสซึ่งสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้วยวิธีนี้เรียกว่าแหล่งกำเนิดทางเคมีของกระแส

ในปัจจุบัน แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าเคมี — เซลล์กัลวานิกและแบตเตอรี่ — ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและพลังงาน

แหล่งกระแสหลักอีกแหล่งหนึ่งซึ่งแพร่หลายในทุกด้านของวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมกำลังคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกติดตั้งในโรงไฟฟ้าและทำหน้าที่เป็นแหล่งกระแสไฟฟ้าเพียงแหล่งเดียวในการจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับองค์กรอุตสาหกรรม ไฟฟ้าแสงสว่างของเมือง รางรถไฟไฟฟ้า รถราง รถไฟใต้ดิน รถราง ฯลฯ

สำหรับแหล่งเคมีของกระแสไฟฟ้า (เซลล์และแบตเตอรี่) และสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การกระทำของแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเหมือนกันทุกประการ ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่า EMF สร้างความต่างศักย์ที่ขั้วของแหล่งจ่ายปัจจุบันและคงไว้เป็นเวลานาน

ขั้วเหล่านี้เรียกว่าขั้วของแหล่งกระแส ขั้วหนึ่งของแหล่งกำเนิดปัจจุบันมักจะขาดอิเล็กตรอน ดังนั้นจึงมีประจุบวก ส่วนอีกขั้วหนึ่งจะมีอิเล็กตรอนมากเกินไปและจึงมีประจุเป็นลบ

ดังนั้นขั้วหนึ่งของแหล่งที่มาปัจจุบันเรียกว่าบวก (+) และอีกขั้วหนึ่งเป็นลบ (-)

แหล่งพลังงานใช้สำหรับจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ต่างๆ — ผู้ใช้ปัจจุบัน… ผู้บริโภคปัจจุบันที่ใช้สายไฟเชื่อมต่อกับเสาของแหล่งจ่ายกระแส เกิดเป็นวงจรไฟฟ้าปิด ความต่างศักย์ที่สร้างขึ้นระหว่างขั้วของแหล่งกระแสที่มีวงจรปิดเรียกว่า แรงดันไฟฟ้า และเขียนแทนด้วยตัวอักษร U

หน่วยวัดแรงดัน เช่น EMF คือโวลต์

ตัวอย่างเช่น ถ้าคุณจำเป็นต้องจดบันทึกว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าคือ 12 โวลต์ ให้เขียน: U — 12 V.

สำหรับการวัด อีเอ็มเอฟ หรือแรงดันไฟฟ้าที่เรียกว่าอุปกรณ์โวลต์มิเตอร์

ในการวัด EMF หรือแรงดันของแหล่งกระแสไฟฟ้า ต้องต่อโวลต์มิเตอร์เข้ากับขั้วโดยตรง อนึ่ง ถ้า วงจรไฟฟ้า เปิดอยู่ จากนั้นโวลต์มิเตอร์จะแสดง EMF ของแหล่งกระแส หากคุณปิดวงจรโวลต์มิเตอร์จะไม่แสดง EMF แต่เป็นแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของแหล่งจ่ายกระแส

EMF ที่พัฒนาโดยแหล่งกระแสจะมากกว่าแรงดันที่ขั้วของมันเสมอ