20365

(9.2.2)

gdzie / jest długością przewodnika, a S jego przekrojem poprzecznym, przez który przepływa prąd.

Zależność oporności od zmiany temperatury ^^w zakresie umiarkowanych temperatur także w przybliżeniu można opisać funkcją liniową

f\= H₀ fl + a At), At=T-T₀    (9.2.3) gdzie R₀ jest opornością w temperaturze T₀, za którą zazwyczaj przyjmuje się temperaturę T₀- 0°C. a ^a jest temperaturowym współczynnikiem oporności.

Zapisując prawo Ohma w postaci

U = / R    (9.2.4)

zauważamy, że jeżeli znamy natężenie prądu i oporność pomiędzy dwoma punktami danego materiału, to możemy wyznaczyć także różnicę potencjałów pomiędzy nimi. Na tej właśnie zasadzie działają tzw. potencjometry - układy pozwalające wyznaczać i zmieniać różnicę potencjałów.

Zwróćmy jeszcze uwagę, że zależność (9.2.4) między napięciem i natężeniem prądu w przewodniku jest zawsze słuszna (R jest w ogólności tzw. opornością statyczną przy danym napięciu U.), natomiast będzie ona wyrażała prawo Ohma tylko wtedy, gdy R-const dla różnych U lub /.

Należy także zwrócić wagę. że wiele materiałów i elementów przewodzących prąd elektryczny nie stosuje się do prawa Ohma. Zależność prądu od różnicy potencjałów nie jest w tych materiałach liniowa, czyli oporność przy różnych napięciach jest różna. . Materiały takie odgrywają ważną rolę w układach elektronicznych, gdzie właśnie wykorzystywana jest nieliniowa zmiana ich oporności od przyłożonego napięcia bądź temperatury.

Słła elektromotoryczna

Kiedy dwa przewodniki naładowane do różnych potencjałów doprowadzimy do kontaktu elektrycznego za pomocą innego przewodnika, to spowodujemy przepływ w nim prądu elektrycznego, aż do momentu wyrównania się potencjału na powierzchniach przewodników, po czym przepływ prądu ustanie. Tu znów nasuwa się analogia. Kiedy połączymy ze sobą dwa zbiorniki wodne umieszczone na różnych wysokościach, to spowodujemy przepływ wody ze zbiornika górnego do dolnego aż do momentu kiedy poziomy wody w nich się wyrównają bądź cała woda z jednego znajdzie się w drugim zbiorniku. Kiedy to nastąpi, ruch wody ustanie. Dla podtrzymania przepływu potrzebna jest pompa, która napełniać będzie zbiornik górny wodą ze zbiornika dolnego. Co jest taką pompą w przypadku przepływu ładunków elektrycznych.

Istnieje wiele typów urządzeń umożliwiających wytwarzanie różnicy potencjałów elektrycznych. Ich działanie polega na przemieszczaniu ładunków elektrycznych kosztem innych rodzajów energii. W popularnych bateryjkach jest to energia chemiczna. Może to być jednak energia potencjalna spiętrzonej za zaporą wody, która przekształca się w energię kinetyczną ruchu łopatek turbiny napędzającej generator. Turbina może też być napędzana parą wodną pod wysokim ciśnieniem, ta zaś produkowana jest wskutek spalania węgla, paliwa ciekłego, gazowego czy jądrowego.

Każde z tych urządzeń wykonuje pewną pracę związaną z przemieszczeniem ładunku i wytworzeniem różnicy potencjałów. Praca wykonana w obwodzie elektrycznym przez siły zewnętrzne nad ładunkiem jednostkowym (umownie - dodatnim) nosi nazwę siły elektromotorycznej (SEM).

(Nazwa “siła elektromotoryczna” odzwierciedla fakt. że wielkość ta spełnia rolę "siły" mogącej wywołać ruch ładunków.)

Jeśli praca IV, wykonana jest przez siły zewnętrzne nad ładunkiem to związana z nią SEM określona jest wzorem

S = iv_z / q    (9.3.1)

Zwracamy tu uwagę, że chodzi o pracę wykonaną przez siły zewnętrzne. Wprawdzie sam fakt istnienia w przewodniku ładunków także mógłby być powodem powstawania pola elektrycznego, ale jak wiemy, możliwość przemieszczania się ładunków w przewodniku prowadzi samorzutnie do zanikania różnicy potencjałów i wypadkowego pola elektrycznego.

<-

Pole to pojawia się wraz z zaistnieniem różnicy potencjałów. W przeciwieństwie do sił elektrostatycznych (kulombowskich). siły zewnętrzne prowadzą do rozdzielenia ładunków i wytworzenia różnicy potencjałów czyli powstaiua w przewodniku pola elektrycznego. W rezultacie istnienia w obwodzie źródła sił zewnętrznych następuje przepływ ładunków, w kierunku od wyższego do niższego potencjału, co ilustruje Rys. 9.3.1.

Rys. 1 Siła elehromaoryczna &

W ogólnym przypadku na różnych odcinkach obwodu mogą działać zarówno siły zewnętrzne wywołujące przepływ ładunku (na przykład siły spowodowane procesami chemicznymi w ogniwach elektrycznych), mogą też występować różnice potencjałów pomimo braku sił zewnętrznych. Całkowita praca na danym