מהו מתח יציאה?

החשמל מגיע ממגוון כוחות שמניעים אלקטרונים. ניתן לייצר מתח יציאה ולהישלח מיד דרך סדרת מוליכים ליעדה הסופי. צורות אחרות של מתח יציאה נשמרות בצורה כימית ומשוחררות מאוחר יותר. סוג זה של מתח יציאה מספק את האנרגיה שמפעילה מכשירים מסחריים ותעשייתיים שונים.

מתח הוא ההבדל במטען בין שתי נקודות שונות. ככל שהמתח רב יותר, כך זרימת הזרם החשמלי גדולה יותר. הזרם חווה התנגדות לזרימתו; כמות המתח קובעת עד כמה הזרם מתגבר על התנגדות זו. המתח נמדד על ידי יחידה סטנדרטית הנקראת וולט. וולט אחד מניע קולומב אחד, שהיא היחידה הסטנדרטית של מטען חשמלי. המתח יכול להיות ישיר או מתחלף: זרם ישר זורם לכיוון אחד, ואילו זרם חילופין מרבה להפוך את כיוונו.

מתח המוצא הוא המתח שמשחרר מכשיר, כגון וסת מתח או גנרטור. וסת מתח מתח לשמור על רמות מתח קבועות. מחוללי חשמל משתמשים במקור דלק, כגון אור שמש, פחם או אנרגיה גרעינית, להפעלת טורבינות מסתובבות, אשר מתקשרות עם מגנטים לייצור חשמל. מוליך מוביל את מתח המוצא ליעדים שונים, כמו בתים ועסקים. מדיום מוליכים למחצה מתח מוליך.

מוליכים מאפשרים לזרמים חשמליים לזרום בחופשיות. מבודדים מקיפים את חוטי החשמל, ולא נותנים לזרמים לעבור דרכם. מוצקים שאינם מתכתיים משמשים כמבודדים חזקים, ואילו נחושת ואלומיניום משמשים כמוליכים. אלקטרונים בנחושת חופשיים ודוחים זה את זה, כלומר אלקטרוני נחושת אינם מחוברים היטב לנחושת ועלולים להתנתק מהנחושת. זרמים חשמליים גורמים לתגובת שרשרת המובילה את הזרם דרך הנחושת.

מכשירים מסוימים, כגון סוללות, אוגרים חשמל עד שהתקנים האלקטרוניים זקוקים לכך. סוללות הופכות אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית. תאים אלקטרוכימיים מחוברים באמצעות אניונים אלקטרוליטים מוליכים - אטומים שצברו אלקטרונים - וקטיונים, או אטומים שעלולים לאבד אלקטרונים. מוליכים חשמליים מחוברים באמצעות אלקטרוליט - חומר עם יונים חופשיים - עשוי מחומר מוצק או נוזלי. לסוללות יש קצב פריקה משתנה בהתאם למספר האלקטרוליטים בסוללה ולקצב בו המכשיר גורם לפריקה של הסוללה. קצב פריקה מהיר יותר מוביל לכך שהסוללה מבזבזת חשמל ופועלת בצורה פחות יעילה. מתח היציאה המיוצר על ידי סוללה נקרא כוח אלקטרומוטורי, או EMF. מונח זה הוא שם שגוי, מכיוון שהוא אינו למעשה כוח: במקום זאת, האנרגיה המוענקת על ידי המנגנון המייצר את החשמל.

תהליכים שונים עשויים לייצר מתח יציאה. כוחות מגנטיים המופעלים על מטעי מוליכים נעים יכולים ליצור מתח, הנקרא EMF תנועתי. נגדים מייצרים מתח, המופיע במעגל, הנגרם מפיזור אנרגיה. כמות מתח המוצא מבוססת על העבודה שעל המתח לבצע ביחידת מטען כדי להעביר מטען אל שדה חשמלי בין שתי נקודות.