Vooluallikas

Kui laetud ja laadimata elektroskoobid metallvarda abil ühendada, tekib selles lühiajaline elektrivool. Vool kestab seni, kuni elektroskoopide laengud saavad suuruselt võrdseiks. Et elektrivool kestaks pikemat aega, tuleb ühele elektroskoobile laengut pidevalt juurde anda ja teiselt seda samal ajal ära juhtida.

Elektrivoolu juhis võib võrrelda veevooluga kahte anumat ühendavas torus. Olgu vasakpoolne anum ja anumaid ühendav toru täidetud veega, parem­poolses anumas olgu ainult veidi vett. Kuni kraan on suletud, vesi torus ei voola. Pärast kraani avamist hakkab aga vesi raskusjõu mõjul voolama vasakpoolsest anumast parempoolsesse. Veevool torus kestab seni, kuni veesammaste kõrgused anumates saavad võrdseiks.

Kui kraan avada, hakkab vesi torus raskusjõu mõjul voolama.

Et vesi voolaks pikemat aega, tuleb ühes anumas hoida veesammas kõrgem kui teises. Selleks tuleb teha tööd, tõsta vett teisest anumast tagasi esimesse. Kui anumad voolikute ja pumba abil ühendada, teeb selle töö pump.

Vesi voolab torus seni, kuni pump töötab.

Pumba võib tööle panna näiteks inimene või elektrimootor. Vesi voolab anumaid ühendavas torus seni, kuni pump töötab. Anumad, toru, voolikud ja pump moodustavad suletud veevooluringi, kus vesi voolab pidevalt, ilma et seda lisataks või ära võetaks.

Ka juhis võib tekitada kestva elektrivoolu, kui ühendada juht suletud elektrivoolu­ringi, milles on vooluallikas. Kui pump teeb tööd vee ümberpaigutamisel ühest anumast teise, siis vooluallikas teeb tööd laetud osakeste ümberpaigutamisel elektrivooluringis.

Vooluallika sees eraldatakse üksteisest positiivse ja negatiivse laenguga osakesed.

Need koondatakse vooluallika kohtadesse, mida nimetatakse vooluallika poolusteks. Igal vooluallikal on kaks poolust. Positiivse laenguga poolust tähistatakse märgiga +, negatiivse laenguga poolust märgiga –. Vooluallika pooluste vahel on elektriväli. Kui ühendada poolused juhiga, levib elektriväli ka selles. Seega: voolu­allikas on seade, mis tekitab vooluallikaga ühendatud juhis elektrivälja ja säilitab seda pika aja vältel.

Eriliigilise laenguga osakeste paigutumisel vooluallika poolustele tekib elektriväli ka vooluallika sees. See elektriväli takistab laetud osakeste koondumist poolustele. Vooluallika sees liiguvad ju laetud osakesed elektrijõududele vastassuunas – positiivse laenguga osakesed positiivsele poolusele, negatiivse laenguga osakesed aga negatiivsele poolusele. Elektrijõud laetud osakesi poolustele paigutada ei saa. Seda võivad teha mingid välised ehk mitteelektrilised jõud. Ka pumba paneb ju veevooluringis tööle mingi väline jõud, mitte raskusjõud, mis põhjustab vee voolu anumaid ühendavas torus. Laetud osakeste paigutamisel poolustele teevad välised jõud tööd. Et teha tööd, on aga vaja energiat. Välised jõud teevad tööd mingit teist liiki energia arvel. Väliste jõudude töö tulemusena muundub vooluallika sees mingi teist liiki energia elektrivälja energiaks ehk elektrienergiaks.

Sõltuvalt vooluallika tüübist võib elektrivälja energiaks muunduda kas siseenergia, mehaaniline energia, valgusenergia või mõni muu energialiik.

Keemilisel reaktsioonil vabanev siseenergia (sageli kasutatakse ka väljendit keemiline energia) muundub elektrivälja energiaks taskulambipatareis, akus, ühekordse kasutusega galvaanielemendis ja teistes keemilistes vooluallikates.

Keemilisi vooluallikaid (välja arvatud akud) nimetatakse galvaanielementideks.

Soojusallika siseenergia muundub elektrivälja energiaks termoelemendis. Termo­element on valmistatud kahest eri metallist või metallide sulamist traadist. Traatide ühed otsad on kokku keevitatud. Kui keevituskohta kuumutada, tekib termo­elemendi vabade otstega ühendatud juhis elektrivool.

Termoelemendis muundub soojusallika siseenergia elektrienergiaks.

Koduses majapidamises, tootmises ja transpordis kasutatav elektrienergia saadakse mehaanilise energia muundamise tulemusena. Mehaaniline energia muundatakse elektrienergiaks elektrivoolugeneraatoris.

Jalgratta dünamos ehk alalis­voolugeneraatoris muundub mehaaniline energia elektri­energiaks.

Valgusenergia muundatakse elektrivälja energiaks fotoelemendis. Mitu oma­vahel ühendatud fotoelementi moodustavad päikesepatarei. Valgusenergia muundamine elektrienergiaks hoiab kokku kütust ega saasta loodust. Seetõttu juurutatakse päikesepatareisid elektrienergia tootmisel maakera neis piirkondades, kus aastas on palju päikeselisi päevi. Fotoelemente kasutatakse vooluallikatena näiteks taskuarvutites ning kosmoselaevades.

1. Miks ei saa elektrijõud laetud osakesi poolustele paigutada vooluallika sees?
2. Selgita väljendit „vooluallika sees muundub elektrivälja energiaks mingit teist laadi energia”.
3. Millist tüüpi vooluallikaid kasutatakse taskuarvutites ja kaasaskantavates raadiotes?
4. Milline energialiik muundub elektrivälja energiaks päikesepatareis?
5. Millist tüüpi vooluallikas saastab loodust kõige vähem?