Warto przeczytać

Z pewnością znasz wiele urządzeń, które działają dzięki energii elektrycznej. Przyjrzyjmy się istocie tego stwierdzenia.

Przemiany energii

Jeśli coś działa „dzięki energii elektrycznej”, to znaczy, że korzysta z niej, by wytworzyć inne rodzaje energii. Na przykład telewizor emituje światło i dźwięk, a więc zamienia energię elektryczną na świetlną (czyli energię fal elektromagnetycznych) i mechaniczną (drgających cząsteczek powietrza). Grzejnik wytwarza energię cieplną, a podczas ładowania baterii w telefonie powstaje energia chemiczna. Wokół nas bezustannie zachodzą takie przemiany energetyczne.

Elektryczność jest najpowszechniejszym źródłem energii dla urządzeń wykorzystywanych przez człowieka. Prąd elektryczny jest bowiem łatwo wytworzyć, przesłać na odległość oraz przetworzyć.

RgPuHrFfnjKXY

Rys. 1. Na zdjęciu przedstawiono, na szarym tle, bezładny stos baterii różnego rodzaju, głównie typu paluszek. Na każdej baterii jest napis, np. alkaline, ultra, ultra power oraz widoczna jest nazwa producenta.

Obwód elektryczny

Aby można było skorzystać z energii elektrycznej, trzeba zbudować obwód. Nośniki ładunku znajdujące się w przewodnikach będą się przemieszczać wzdłuż takiego obwodu i wtedy pojawi się możliwość zamiany posiadanej przez nie energii na inne jej rodzaje. Aby popłynął prąd, obwód musi być zamknięty.

Ładunki elektryczne nie przemieszczają się „same z siebie”. Musi istnieć jakaś siła, która powoduje ich ruch, jakiś element, który wyposaża je w energię. Innymi słowy, aby w obwodzie zamkniętym popłynął prąd, potrzebne jest źródło energii, dostarczające ją ładunkom elektrycznym. Taki element nazywa się „źródłem napięcianapięcie elektrycznenapięcia”.

Związek napięcia z energią elektryczną

Źródło napięcia dostarcza energii ładunkom elektrycznym. Napięcie na zaciskach źródła, gdy nie jest ono podłączone do obwodu, nazywamy jego siłą elektromotorycznąsiła elektromotorycznasiłą elektromotoryczną (w skrócie – SEM). Siła elektromotoryczna jest liczbowo równa energii elektrycznej nadawanej ładunkom, przypadającej na jednostkową wartość ładunku.

Spadek napięcia na elemencie obwodu (na przykład na oporniku) jest liczbowo równy pracy przypadającej na ładunek jednostkowy, wykonanej przez prąd elektryczny w tym elemencie. Z kolei praca ta, to spadek energii elektrycznej ładunków.

Z naszych rozważań wynika, że napięcie to cecha elementu obwodu. Energia elektryczna to wielkość fizyczna, dotycząca ładunków elektrycznych będących nośnikami prądu.

RsViiapKixVAb

Rys. 2. Na schemacie pokazano obwód elektryczny narysowany jako obrys poziomego prostokąta. W lewym boku prostokąta umieszczono źródło napięcia w postaci dwóch poziomych odcinków, z których jeden jest krótszy i grubszy od drugiego. Obok tych odcinków umieszczono z lewej opis: mała litera epsilon oraz: wzrost napięcia. Z prawej strony odcinków widnieje gruba czerwona strzałka skierowana do góry z opisem: wzrost energii ładunków. W prawy bok prostokąta wrysowano opornik jako pionowy prostokąt o czarnych krawędziach i białym wnętrzu. Prostokąt ma z prawej strony oznaczenie: wielka litera U oraz opis: spadek napięcia, a z lewej ułożono niebieską grubą strzałkę skierowaną w dół i opisaną: wykorzystanie energii ładunków.

Więcej na ten temat można przeczytać w e‑materiale „Jak definiuje się napięcie elektryczne?”.

Czy wiesz już, dlaczego potrzebne jest źródło napięcia w obwodzie elektrycznym?

Słowniczek