Izvori struje i strujno kolo — zašto daljinski ne radi kad se baterija „isprazni“?

🎬 Video

📖 Pojmovi

Šta se potroši u bateriji

U bateriji nije bila uskladištena struja, nego hemijske materije. Dok one reaguju, guraju elektrone na jedan pol (on postaje −) i odvlače ih sa drugog (on postaje +). Tako između polova stalno postoji napon, iako bi se suprotna naelektrisanja rado privukla i izjednačila. Kad se materije za reakciju potroše, baterija više ne može da održi napon — kažemo da je „prazna“. Ta sila koja razdvaja naelektrisanja nije električna: u baterijama je hemijska, a u generatorima elektrana magnetna.

Baterija koja se puni

Baterija daljinskog upravljača posle pražnjenja ide na reciklažu. Ali baterija telefona, ili veliki akumulator u autu, može da se napuni iznova stotine puta: punjač tera reakciju unazad. U školskom kabinetu se često koristi ispravljač — sprava koja se uključi u utičnicu i daje napon koji se može podešavati okretanjem dugmeta.

Strujno kolo

Struja teče samo kroz zatvoren put koji vodi od jednog pola izvora, kroz provodnike, nazad do drugog pola. U takav put obično ubacujemo i prekidač, kojim put prekidamo i zatvaramo, i uređaje koji rade zahvaljujući struji — potrošače (sijalicu, motor, otpornik). Na šemi se izvor crta kao duža tanka crta (pozitivan pol) i kraća debela crta (negativan pol), otpornik kao pravougaonik, a sijalica kao krug sa krstićem.

Kolo kod kuće

Kad u kući upališ lampu, televizor i dalje radi — svaki uređaj ima svoj put kroz koji ide struja. Takvo kolo, u kome se struja negde deli, zove se razgranato. Mesta deljenja su čvorovi, a putevi između dva susedna čvora su grane. Naelektrisanje se u čvoru ne nagomilava: koliko uđe, toliko i izađe, pa je struja koja uđe u čvor jednaka zbiru struja koje iz njega krenu, $I = I_1 + I_2$. Kroz jednu granu svuda teče ista struja. Kad su svi elementi poređani jedan za drugim, bez deljenja, kolo je nerazgranato.

Smer struje u kolu

Dogovorni smer struje je smer u kom bi se kretala pozitivna naelektrisanja: kroz žice i potrošače od pozitivnog ka negativnom polu, a kroz sam izvor od negativnog ka pozitivnom — tako se krug zatvara. Elektroni u žici zapravo idu obrnuto, od − ka +. Kad zatvoriš prekidač, struja krene u celom kolu skoro istog trena, jer se električno polje kroz žice raširi gotovo brzinom svetlosti.

Kratak spoj

Ako se polovi izvora spoje debelom žicom, bez ijednog potrošača, otpornost puta je sićušna i poteče ogromna struja. To je kratak spoj. Žica se užari, a izvor se jako zagreje: kod baterije možeš da se opečeš, a kod gradske mreže može da izbije požar. Zato se polovi baterije ili rupe utičnice nikad ne spajaju žicom ili metalnim predmetom.

Elektromotorna sila

Napon između polova baterije dok iz nje ne teče struja zove se elektromotorna sila i obeležava sa $\mathcal{E}$. Ime zavarava — to je napon, meri se u voltima. Na običnoj bateriji piše 1,5 V, a na akumulatoru automobila 12 V. Brojčano, to je rad koji hemijska (ili magnetna) sila u izvoru izvrši da razdvoji jedan kulon naelektrisanja na polove.

Unutrašnja otpornost

I sama baterija pruža otpor struji koja prolazi kroz nju — ima unutrašnju otpornost $r$. Zato, kad baterija napaja uređaj, deo napona se troši unutar nje same, pa voltmetar na polovima pokaže nešto manje od elektromotorne sile. Što veća struja teče kroz izvor (na primer kad napaja više potrošača, svaki u svojoj grani), to je ta razlika veća.

Prazna baterija nije smeće

Mnoge baterije sadrže teške metale i kiseline koji zagađuju zemlju i vodu. Zato se iskorišćene baterije ne bacaju u kantu, nego u posebne kutije za sakupljanje baterija koje postoje u mnogim prodavnicama i školama; akumulatore preuzimaju servisi.

🧮 Formule

❓ Pitanja

✏️ Rešeni zadaci

📝 Test

Kod računskih zadataka reši u svesci i upiši rezultat (decimalni broj sa zarezom, npr. 2,5), a kod ostalih izaberi tačan odgovor.