Напряжение и ток
Напряжение (или электрическое напряжение) — это разность электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи. Его можно представить как «силу», которая заставляет электрические заряды двигаться по проводнику.
Ток (или электрический ток) — это поток электрических зарядов (обычно электронов) через проводник. Его можно представить как количество заряженных частиц, проходящих через поперечное сечение проводника за единицу времени.
Особенности электрических цепей легче понять, сравнивая их с потоком воды. Если два бака с водой, как показано на рисунке, соединены между собой трубопроводом, то вода из бака А, расположенного выше, будет перетекать в бак B. Потенциальная энергия воды определяется её уровнем. Различие в уровнях воды между верхним и нижним баком (напор) вызывает её перетекание.
То же самое может быть сказано и об электрических цепях. Электрический ток течёт между двумя точками цепи под воздействием разности электрических потенциалов, существующих между этими точками. То, что в примере с водой называется её уровнем, в электрических цепях соответствует напряжению U, а расход воды эквивалентен электрическому току I. Единицей измерения величины тока является ампер (А), а разность электрических потенциалов характеризуется напряжением, измеряемым в вольтах (В).
Примеры тока и напряжения
- Батарейка: Батарейка создает напряжение, которое заставляет электроны двигаться по цепи (создает ток).
- Лампочка: Лампочка в электрической цепи создает сопротивление, которое ограничивает ток. Напряжение батарейки определяет, сколько тока будет проходить через лампочку и, следовательно, насколько ярко она будет светить.
Важные моменты
- Напряжение без тока: Например, если у вас есть батарейка, но цепь разомкнута (нет проводника), то напряжение существует, но тока нет.
- Ток без напряжения: Такого не бывает в обычных условиях, потому что ток всегда вызывается напряжением.
Эти два понятия являются основополагающими в электротехнике и электронике и помогают объяснить, как работают электрические устройства, от простых батареек до сложных компьютеров.
Электрическое сопротивление
Если два бака наполненных водой и установленных на разной высоте, соединить между собой трубопроводами, различающимися длиной и проходным сечением, то количество воды протекающей по трубопроводам в единицу времени будет различно. Это происходит вследствие того, что эти трубопроводы различаются гидравлическим сопротивлением, т.е. сопротивлением движению потока воды.
То же самое происходит и в электрических цепях. Если два объекта с различными электрическими потенциалами соединены межу собой проводником, то между ними протекает ток. При неизменной разности потенциалов величина тока изменяется в зависимости от величины сопротивления проводника.
Электрическое сопротивление проводника определяется свойствами его материала, прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади его поперечного сечения. Единицей электрического сопротивления является ом, который обозначается сокращением Ом.
Связь между напряжением, током и сопротивлением
Связь между напряжением, током и сопротивлением (препятствием для тока в проводнике) описывается законом Ома. Этот закон гласит:
Следующая тема: Проводники, изоляторы и полупроводники
