Izvori struje Eletromotorna sila izvora struje Elektromotorna sila Izvori struje Eletromotorna sila izvora struje

Izvori struje Elektricna struja je usmereno kretanje naelektrisanja pod uticajem elektricnog polja ili razlike potencijala. SI jedinica za elektricnu struju je amper (A), sto je jednako protoku jednog kulona naelektrisanja u sekundi. Elektricna struja tece dok god se potencijali ne izjednace. Da bi struja trajno proticala potrebno je da se odrzava stalna razlika potencijala. Uredjaji pomocu kojih se to postize su izvori elektricne struje.

Italijan Luidji Galvani je primetio prilikom sekciranja zaba da se njihovi bataci trzaju pri istovremenom dodiru sa dva razlicita metala. On objasnjava da su nervi i misici usled zivotnog procesa raznovrsno naelektrisani, pa kroz zicu kojom ih dodiruje nastaje praznjenje ,,zivotnog elektriciteta’’. Italijanski fizicar Volta je inspiraciju za svoja istrazivanja nasao u nekim ogledima lekara Galvanija.

Prvi izvor eletricne struje napravljen je krajem 18. veka Prvi izvor eletricne struje napravljen je krajem 18. veka. Do tada se znalo samo za naelektrisanje proizvedeno trenjem ili elektrostatickom indukcijom. Volta je utvrdio da se pri dodiru nekih tecnosti sa dva razlicita metala ti metali razlicito naelektrisu, pa, kada se povezu provodnom zicom, kroz zicu pocinje da tece elektricna struja. Voltin izvor struje je posuda sa 10%-nim vodenim rastvorom sumporne kiseline u koju su potopljene bakarna i cinkana ploca.

VRSTE IZVORA STRUJE Postoje razne vrste izvora struje. Neki od njih su hemijski, solarni, mehanicki…

Hemijski izvori struje Zorz Leklanseov element (1866) Leklanseov element sastoji se od cinkanog suda u kome se nalazi sipka od grafita. Grafitna sipka stavljena je u platnenu vrecicu napunjenu mangan-dioksidom i ugljenikom. Kao elektrolit u ovom elementu sluzi rastvor nisadora (NH4Cl). On je pomesan sa skrobom, tako da obrazuje vlaznu kasu. Cinkani sud u kome se ovo nalazi zaliven je s gornje strane smolom, u kojoj je napravljen vrlo mali otvor kroz koji izlaze gasovi koji se pri radu obrazuju. U elementu se odvija hemijski proces naelektrisanja: NH4Cl→NH4+Cl gde je NH4 sa pozitivnim naelektrisanjem a Cl sa negativnim.

Joni NH4 se krecu prema grafitnoj sipki, a joni Cl prema cinkanom sudu, usled kojeg se cinkani sud naelektrise negativno, a grafitna sipka pozitivno. Elektricni napon izmedju polova Leklanseovog elementa, dakle izmedju grafitne sipke i cinkanog suda, iznosi 1,5V. Vezivanjem vise Leklanseovih elemenata u bateriju dobija se izvor struje koji ima visi elektricni napon izmedju polova.

Strane sile u izvoru struje Razdvajanje naelektrisanih cestica u izvorima struje vrsi se delovanjem tzv stranih sila. Strana sila moze biti bilo koja sila, jedino ne elektrostaticka (jel se suprotstavlja razdvajanju naelektrisanja razlicitog znaka). Pretpostavimo da su nosioci struje u izvoru pozitivno naelektrisani. Pod dejstvom stranih sila nosioci struje krecu se kroz izvor i gomilaju na jednom njegovom kraju – samim tim drugi kraj izvora (p)ostaje negativno naelekrisan. Tako se dobijaju polovi izvora struje. Izmedju njih postoji elektrostaticko polje, pa na nosioce struje deluju i elektrostaticke sile. Elektrostaticke sile deluju u suprotnom smeru od smera delovanja stranih sila. Razdvajanje naelektrisanja u izvoru prestaje onda kada elektrostaticka sila ima isti intenzitet kao strana sila. Tada izmedju polova izvora postoji odredjena razlika potencijala, karakteristicna za svaki pojedinacni izvor struje.

Strujno kolo sa jednim izvorom Kada je izvor struje ukljucen u strujno kolo sa nekim provodnikom, kroz kolo tece struja: kroz izvor struja tece u smeru od nizeg ka visem tj od negativnog ka pozitivnom polu. U ovom slucaju nisu isti intenziteti strane i elektrostaticke sile – elektrostaticka je slabija. Odmah nakon zatvaranja strujnog kola sa pozitivnog pola izvora odlazi pozitivno naelektrisanje a na negativni pol dolazi, pa se malo smanjuje razlika potencijala izmedju polova, a time i intenzitet elektrostaticke sile. S obzirom da su sada strane sile jace, pozitivno naelektrisane cestice ce neprekidno prelaziti sa negativnog na pozitivni pol i stalno ce se odrzavati razlika potencijala.

Strujno kolo sa vise izvora Kada u kolu ima vise izvora, moze se desiti da kroz neki izvor struja tece od pozitivnog ka negativnom polu (desni izvor na slici). U levom izvoru strane sile su jace nego strane sile u desnom izvoru i zato struja tece u smeru delovanja strane sile Fs1. U desnom izvoru svaki nosilac struje se krece u smeru delovanja elektrostaticke sile, dok strana sila i sila otpora deluju u suprotnom smeru.

Vezivanje otpornika Redna veza otpornika Otpornici koji su vezani serijski, tj. redno, imaju osobinu da kroz sve njih tece ista struja. Iz tog razloga ekvivalentna otpornost ovako vezanih otpornika se dobija kao suma njihovih pojedinacnih otpora:

Paralelna veza otpornika Otpornici koji su vezani paralelno imaju isti potencijal na svojim krajevima. Reciprocna vrednost ekvivalentne vrednosti ukupnog otpora jednaka je sumi reciprocnih vrednosti svih otpornika.

Elektromotorna sila izvora struje Pri razdvajanju naelekrisanja u izvoru strane sile vrse odgovarajuci rad. Rad koji izvrsi strana sila na jedinicnom pozitivnom naelektrisanju koje prodje kroz izvor zove se elektromotorna sila izvora struje.

Definicija elektromotorne sile i razlike potencijala vrlo su slicne, ali ove dve velicine nisu jedno isto: razlika potencijala definise se radom elektrostaticke sile pri kretanju naelektrisanja, a elektromotorna sila je definisana radom sile koja nije elektrostaticka. Ae=As q(ϕ+-ϕ-)=q*ξ ϕ+-ϕ-=ξ Ako kroz izvor ne tece struja, razlika potencijala pozitivnog i negativnog polja izvora jednaka je elektromotornoj sili.