Гол ялгаа – Хүчдэл ба Гүйдэл
Цахилгаан талбарт цахилгаан цэнэгүүдэд тэдгээрт үйлчлэх хүч нөлөөлнө; Иймээс цахилгаан талбайн нэг цэгээс нөгөө цэг рүү шилжихийн тулд цэнэглэгдсэн бөөмс дээр ажил хийх шаардлагатай болдог. Энэ ажил нь эдгээр хоёр цэгийн хоорондох цахилгаан потенциалын зөрүү гэж тодорхойлогддог. Цахилгаан потенциалын зөрүүг хоёр цэгийн хоорондох хүчдэл гэж бас нэрлэдэг. Боломжит ялгааны нөлөөн дор цахилгаан цэнэгийн хөдөлгөөн эсвэл урсгалыг цахилгаан гүйдэл гэж нэрлэдэг. Гүйдэл ба хүчдэлийн гол ялгаа нь гүйдэл нь цахилгаан талбайн дор цахилгаан цэнэгийн хөдөлгөөнийг үргэлж агуулдаг бол хүчдэл нь цэнэгийн урсгалыг агуулдаггүй явдал юм. Зөвхөн тэнцвэргүй цэнэгийн улмаас хүчдэл үүсдэг.
Хүчдэл гэж юу вэ?
Атом нь ижил тооны протон, электронтой тул орчлон ертөнцийн бүх тогтвортой бодисууд цахилгаан тэнцвэртэй байдаг. Гэсэн хэдий ч эерэг эсвэл сөрөг цэнэгтэй бөөмс нь гадны физик, химийн нөлөөллөөс шалтгаалан протоноос илүү эсвэл цөөн тооны электронтой байж болно. Ижил цэнэгүүдийн цугларалт дор түүний эргэн тойрон дахь бүх цэгүүдэд цахилгаан потенциал эсвэл хүчдэл өгдөг цахилгаан орон үүсдэг. Хүчдэлийг цахилгаан эрчим хүчний хамгийн үндсэн шинж чанар гэж үзэж болно. Үүнийг вольтметр ашиглан вольтоор (V) хэмждэг.
Нэг цэгийн цахилгаан потенциалыг үргэлж хоёр цэгийн ялгаа гэж үздэг, эсвэл тодорхой цэгийн хүчдэлийг потенциал тэг байх хязгааргүйд хамааруулан авч үздэг. Цахилгаан хэлхээний үүднээс дэлхийг тэг боломжит цэг гэж үздэг; Иймээс хэлхээний цэг бүрийн хүчдэлийг газартай (эсвэл газар) хэмждэг.
Байгалийн болон албадлагын олон үзэгдлийн үр дүнд хүчдэл үүсч болно. Аянга бол байгалийн үзэгдлийн улмаас үүссэн хүчдэлийн жишээ юм; Үүлэнд үрэлтийн улмаас хэдэн зуун сая хүчдэл үүсдэг. Маш бага хэмжээгээр зай нь химийн урвалын үр дүнд хүчдэл үүсгэж, эерэг (анод) ба сөрөг (катод) терминалуудад цэнэглэгдсэн ионуудыг хуримтлуулдаг. Нарны хавтанд багтсан фотоволтайк эсүүд нарны гэрлийг шингээдэг хагас дамжуулагч материалаас электрон ялгарсны үр дүнд хүчдэл үүсгэдэг. Үүнтэй төстэй нөлөөг камерт орчны гэрлийн түвшинг илрүүлэхэд ашигладаг фотодиодоос харж болно.
Гүйдэл гэж юу вэ?
Гүйдэл гэдэг нь далайн ус эсвэл агаар мандлын агаар зэрэг ямар нэг зүйлийн урсгал юм. Цахилгааны нөхцөлд цахилгаан цэнэгийн урсгалыг ихэвчлэн дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх электронуудын урсгалыг цахилгаан гүйдэл гэж нэрлэдэг. Гүйдлийн хүчийг ампераар (A) амперметрээр хэмждэг. Ампер нь секундэд Кулоноор тодорхойлогддог бөгөөд гүйдэл гүйж буй хоёр цэгийн хоорондох хүчдэлийн зөрүүтэй пропорциональ байна.
Зураг 01: Энгийн цахилгаан хэлхээ
01-р зурагт үзүүлснээр гүйдэл нь цэвэр эсэргүүцэл R-ээр дамжих үед хүчдэл ба гүйдлийн харьцаа R-тэй тэнцүү байна. Үүнийг Ом-ын хуульд оруулсан бөгөөд үүнийг:
V=I x R
Хэрэв ороомог гэж нэрлэгддэг ороомог дээрх хүчдэл dV өөрчлөгдөж байвал ороомогоор дамжин өнгөрөх dI гүйдэл нь:
dI=1/L∫dV dt
Энд L нь ороомгийн индукц юм. Энэ нь ороомог нь хүчдэлийн өөрчлөлтөд тэсвэртэй бөгөөд эсрэг хүчдэл үүсгэдэг тул тохиолддог.
Конденсаторын хувьд түүгээр дамжих гүйдлийн өөрчлөлт dI дараах байдалтай байна:
dI=C (dV/dt)
Энд C нь багтаамж юм. Энэ нь хүчдэлийн өөрчлөлтийн дагуу конденсаторыг цэнэглэж, цэнэглэж байгаатай холбоотой.
Зураг 02: Флемингийн баруун гарын дүрэм
Дамжуулагч соронзон орны дундуур хөдөлж байх үед Флемингийн баруун гарын дүрмийн дагуу дамжуулагч дээр гүйдэл, улмаар хүчдэл үүсдэг.
Энэ нь соронзон орон даяар хэд хэдэн дамжуулагч хурдацтай эргэлддэг цахилгаан үүсгүүрийн үндэс юм. Өмнөх хэсэгт тайлбарласны дагуу цэнэгийн хуримтлал нь батерейнд хүчдэл үүсгэдэг. Хоёр терминалыг утас холбоход утаснуудын дагуу гүйдэл гүйж эхэлдэг, өөрөөр хэлбэл терминалуудын хоорондох хүчдэлийн зөрүүгээс болж утсан дахь электронууд хөдөлдөг. Утасны эсэргүүцэл их байх тусам гүйдэл ихсэх ба батарей хурдан урсдаг. Үүний нэгэн адил, илүү их эрчим хүч зарцуулдаг ачаалал нь нийлүүлэлтээс илүү их гүйдэл татдаг. Жишээлбэл, 230 В-ын тэжээлд холбогдсон 100 Вт чийдэнгийн гүйдлийг дараах байдлаар тооцоолж болно:
P=V ×I
I=100W ÷230 V
I=0.434 A
Энд чадал ихсэх үед гүйдэл зарцуулалт их байх болно.
Хүчдэл ба гүйдэл хоёрын ялгаа юу вэ?
Хүчдэл ба Гүйдэл |
|
| Хүчдэл нь цахилгаан талбайн хоёр цэгийн хоорондох цахилгаан потенциал энергийн зөрүүгээр тодорхойлогддог. | Гүйдэл нь цахилгаан орон дахь боломжит энергийн зөрүү дор цахилгаан цэнэгийн хөдөлгөөнийг хэлнэ. |
| Тохиолдол | |
| Цахилгаан цэнэг байгаа тул хүчдэлээс гарна. | Гүйдэл нь цэнэгийн хөдөлгөөнөөр үүсдэг. Статик цахилгаан цэнэгтэй гүйдэл байхгүй. |
| Хараат байдал | |
| Хүчдэл нь гүйдэл үүсгэхгүйгээр байж болно; жишээ нь батерейнд. | Цэнэгийн урсгал нь боломжит ялгаагүйгээр үүсэх боломжгүй тул гүйдэл үргэлж хүчдэлээс хамаардаг. |
| Хэмжилт | |
| Хүчдэлийг вольтоор хэмждэг. Энэ нь үргэлж өөр цэгтэй, наад зах нь төвийг сахисан дэлхийтэй холбоотой хэмжигддэг. Тиймээс хэмжих терминалуудыг байрлуулах хэлхээг таслаагүй тул хүчдэлийг хэмжихэд хялбар байдаг. | Гүйдлийг ампераар хэмждэг ба дамжуулагчаар хэмжигддэг. Хэмжих хавчааруудыг байрлуулахын тулд дамжуулагчийг хугалах эсвэл нарийн бэхэлгээний амперметр ашиглах шаардлагатай тул гүйдлийг хэмжих нь илүү хэцүү байдаг. |
Хураангуй – Хүчдэл ба гүйдэл
Цахилгаан талбайд дурын хоёр цэгийн потенциалын зөрүүг хүчдэлийн зөрүү гэж нэрлэдэг. Гүйдэл үүсгэхийн тулд хүчдэлийн зөрүү үргэлж байх ёстой. Фотоселл эсвэл батерей гэх мэт хүчдэлийн эх үүсвэрт терминалууд дээр цэнэг хуримтлагдсанаас болж хүчдэл үүсдэг. Хэрэв эдгээр терминалууд нь утсаар холбогдсон бол терминалуудын хоорондох хүчдэлийн зөрүүгээс болж гүйдэл гүйж эхэлдэг. Ом хуулийн дагуу дамжуулагчийн гүйдэл нь хүчдэлтэй пропорциональ өөрчлөгддөг. Хэдийгээр гүйдэл ба хүчдэл нь эсэргүүцэлтэй холбоотой боловч хүчдэлгүйгээр гүйдэл оршин тогтнох боломжгүй юм. Энэ бол гүйдэл ба хүчдэлийн ялгаа юм.
