Selleks et kehas tekiks elektrivool, peab laetud osakestele mõjuma elektrijõud, mille tekitab elektriväli. Elektrijõud tekitatakse vooluallikaga. Kuidas vooluallikas täpsemalt töötab ning mida on vaja, et tekiks vooluring?
Vooluallikas
Vooluallikas[mõiste: vooluallikas – seade, mis tekitab ja säilitab elektrivälja] on seade, mis tekitab ja säilitab elektrivälja. Vooluallikal on kaks erinimelist poolust, millest üks on positiivse (+) ja teine negatiivse (–) laenguga. Pooluste ümber on elektriväli, mis kandub edasi ka juhti, kui see ühendatakse vooluallika pooluste vahele. Elektriväli paneb juhis olevad vabad elektronid liikuma vooluallika positiivse pooluse suunas.
Kui vooluallika positiivsele poolusele koguneb väga palju elektrone, võib see hakata elektrone tõmbamise asemel hoopis eemale tõukama. Seetõttu peavad vooluallika positiivsele poolusele liikunud elektronid jõudma tagasi vooluallika negatiivsele poolusele, st liikuma vooluallika sees positiivselt pooluselt negatiivsele. Selline liikumine on aga elektrijõu suunale vastupidine (samanimelised laengud tõukuvad), mistõttu ei saa elektrilised jõud elektrone vooluallika negatiivsele poolusele liigutada. Seda teevad hoopis mitteelektrilised jõud, mida nimetatakse kõrvaljõududeks[mõiste: kõrvaljõud – igasugune vooluallika sees elektrone liigutav jõud, mis ei ole elektrijõud]. Näiteks taskulambipatareis või akus tekitab kõrvaljõu keemiliste reaktsioonide käigus vabanenud energia. Kõrvaljõudude tekitamiseks võib kasutada ka valgus-, soojus- või mehaanilist energiat.
Vooluallika liigid
Vooluallikas | Näide | Elektrivälja energiaks muundatav energia |
keemiline | aku, patarei | keemiliste reaktsioonide energia |
mehaaniline | elektrivoolugeneraator[mõiste: elektrivoolugeneraator – seade, mis muudab magnetvälja abil mehaanilise energia elektrienergiaks] | liikumise energia |
valguslik | fotoelement[mõiste: fotoelement – pooljuhtseadis, mis muudab valgusenergia elektrienergiaks] | valgusenergia |
soojuslik | termoelement[mõiste: termoelement – pooljuhtseadis, mis muudab soojusenergia elektrienergiaks] | soojusenergia |
Vooluallikad liigitatakse vastavalt sellele, milline energia muundatakse neis elektrivälja energiaks.
Mõtle!
- Kas vooluallikas on elektrivoolu tekitavate laengute allikas? Põhjenda.
- Mis suunas liiguvad elektronid vooluallika sees?
- Mis liigutab elektrone vooluallika sees?
Muundab elektrienergiaks | Vooluallikas |
valgusenergia | |
liikumisenergia | |
keemilise energia | |
soojusenergia |
Vooluring
Selleks et elektrivoolu kasutada, tuleb vooluallikaga ühendada tarviti[mõiste: tarviti – seade, mis muudab elektrienergia mõneks teiseks energialiigiks], milleks võib olla iga seade, mis muudab elektrienergia mõneks teiseks energialiigiks. Näiteks elektriradiaator muudab elektrienergia soojusenergiaks, elektrimootor muudab elektrienergia mehaaniliseks ehk liikumise energiaks.
Vooluringi moodustavad omavahel juhtmetega ühendatud vooluallikad, tarvitid, elektrimõõteriistad ja lülitid. Vooluringe pildina tavaliselt ei esitata, sest on keeruline leida vooluringi osadele iseloomulikke pilte. Sellepärast kasutatakse elektriskeemi[mõiste: elektriskeem – skeem, mis tingmärkide abil näitab ära kõik vooluringi elemendid ja nende ühendused], mis näitab ära kõik vooluringi elemendid ja nende ühendused. Skeemina on vooluringi kergem kujutada ja nii on sellest ka lihtsam aru saada. Skeemil kasutatakse piltide asemel seadmete tingmärke.
Aga miks on vooluringil just selline nimetus? Vooluring on kinnine tee, mida mööda liigub elektrivool, st elektronid saavad seal ringelda.
Kui vooluringi osad on omavahel ühendatud nii, et elektronidel on ainult üks võimalik liikumistee, nimetatakse sellist ühendust jadaühenduseks[mõiste: jadaühendus – vooluringi osade ühendus, mille korral paiknevad kõik osad ridamisi ehk üksteise järel ja mille korral on elektrivoolul ainult üks liikumistee]. Kuid vooluringi osad võivad olla ühendatud ka nii, et elektronidel on mitu võimalikku liikumisteed. Selline ühendus on rööpühendus[mõiste: rööpühendus – vooluringi osade ühendus, mille korral on elektrivoolul mitu võimalikku liikumisteed]. Rööpühenduse eelis jadaühenduse ees on see, et kui üks tarviti rikki läheb, töötavad teised edasi, kuna elektronid saavad liikuda mööda alternatiivseid[joonealune: üks mitmest teineteist välistavast võimalusest] liikumisteid. Jadaühenduses lõpetavad ühe tarviti vea tõttu kõik tarvitid töötamise.
Kui tahame teada, kui tugev on vooluringis vool, tuleb kasutada mõõteriista. Mõõteriist ei tohi aga vooluringis olevat olukorda muuta, muidu ei ole mõõdetav suurus õige. Seetõttu on mõõteriistade kasutamisel oma reeglid. Kui vooluringi ühendatakse ampermeeter, peab kogu laeng, mis läbib tarvitit, läbima ka ampermeetrit. Aga ampermeeter ei tohi laengute liikumist takistada, sest see vähendaks voolutugevust. See on võimalik ainult siis, kui ampermeetri takistus[joonealune: võime elektrivoolu levimist takistada] on väga väike ja mõõteriist on vooluringi lülitatud tarvitiga jadamisi. Teiste mõõteriistade kasutamise reeglite kohta saad lugeda järgmistest peatükkidest.
Mõtle!
- Kui ühendame lambipirni ühe klemmi patarei plusspoolusega ja teise klemmi patarei miinuspoolusega, siis pirn süttib. Aga kas pirn süttib, kui ühendame lambipirni ühe klemmi ühe patarei plusspoolusega ja teise klemmi teise samasuguse patarei miinuspoolusega? Patareid ei ole omavahel ühendatud. Põhjenda.
- Mitu erinevat vooluringi saab koostada vooluallika ja kolme lambiga?
Jätan meelde
- Vooluallikas on seade, mis tekitab ja säilitab elektrivälja temaga ühendatud juhis.
- Vooluringi moodustavad omavahel juhtmetega ühendatud vooluallikad, lülitid, tarvitid ja mõõteriistad ning selles saab liikuda elektrivool.
- Elektriskeem on vooluringi joonis, kus vooluringi osad on kujutatud tingmärkidega.
- Tarviti on seade, mis muudab elektrienergia mõneks teiseks energialiigiks.
- Jadaühendus on vooluringi osade selline ühendus, kus elektronidel on ainult üks võimalik liikumistee.
- Rööpühendus on vooluringi osade selline ühendus, kus elektronide liikumistee hargneb, st neil on mitu võimalikku liikumisteed.
- Ampermeeter ühendatakse alati jadamisi vooluringi selle osaga, kus tahetakse voolutugevust mõõta.
