Напрежението, съпротивлението, токът и мощността са основните електрически величини

В електротехниката няма смисъл просто да казваме „електричество“. Тук винаги е необходимо да се уточни какво точно се обсъжда. Можем да имаме предвид електрическия заряд на кондензатора, напрежението в гнездото, тока, преминаващ през проводниците, или например мощността, която електромерът в апартамента ни навива след месец.

Във всеки случай няма такова количество като електричество, има количеството „количество електричество“, правилно наречено електрически заряд, което се измерва в висулки. Това е електрически заряд - той се движи по проводниците, натрупва се върху плочите на кондензатора, периодично присъства на клемите (минимум - на фазовия проводник) на гнездото, движи се под формата на ток, когато електрическата мрежа извършва работа. Основните електрически количества по някакъв начин са свързани със заряда. Днес ще говорим за тези ценности.

волтаж

Напрежението U се измерва между две точки на веригата. За да може стабилното променливо или постоянно напрежение да започне да присъства в затворена верига, е необходим източник на ток, който може да гарантира поддържането на това напрежение в краищата на веригата. Този източник ще служи като източник на ЕМП - електромоторна сила, която подобно на напрежението се измерва във волта.

Ако такъв източник е свързан към затворена верига, тогава, първо, напрежението ще има между клемите на източника, тоест в краищата на веригата, и второ, в краищата на всички секции на тази верига, ако е условно разделено на части.

Във всеки момент от време електрическото напрежение, действащо на определен участък от веригата, може да има различна стойност, отколкото в предходния момент, ако веригата се захранва от променлив източник на ЕМП, или същата стойност, ако е постоянен източник на ЕМП, и съответно веригата, т.е. е верига за постоянен ток.

Напрежението в краищата на веригата на постоянен ток е подобно на разликата във височината от страната на планината, а зарядът при тези условия е като вода, повдигната до височина, само по отношение на електрическото поле тази разлика се нарича разликата на (електрическите) потенциали, тъй като не се говори за гравитационно поле.

Потенциалната разлика между две точки е 1 волт, ако за да преместите заряд от 1 висулка от една точка в друга, работата по него трябва да се извърши в размер на 1 джаул. Един волт също е равен на електрическото напрежение, което причинява постоянен ток от 1 ампер в електрическата верига с мощност 1 ват, но повече за това по-късно.

ток

Когато електрическото напрежение присъства в краищата на част от верига (проводник), тоест когато има разлика в електрическите потенциали, това означава, че електрическото поле действа в проводника (по дължината на разглеждания участък). Електрическото поле действа силно върху заредените частици.

В металите например свободните електрони са носители на отрицателен заряд и могат да влязат в транслационно движение, ако изведнъж се окажат във външно електрическо поле, чийто източник в този случай е източникът на емф. Когато електроните влизат в движение под въздействието на електрическо поле, те се превръщат в движещ се заряд, тоест електрически ток I.

Количеството заряд се измерва в куломи, а токът характеризира скоростта на движение на заряда през напречното сечение на проводника (за единица време). Когато електрически заряд на един висулка преминава през напречното сечение на проводник за една секунда, токът в проводника е 1 ампер. По аналогия с водата - колкото повече вода преминава през тръбната секция в секунда - толкова по-голям е токът.

съпротивление

Под влияние на електрическо напрежение зарядът се движи през напречното сечение на проводника, образувайки ток, но той не се движи безпрепятствено. Тъй като започнахме да разглеждаме метален проводник, ще продължим с него.

Електроните в проводник, движещи се под въздействието на електрическо поле, се натъкват на препятствия вътре в проводника - атоми на кристалната решетка, както и помежду си, поради хаотичния компонент (термичен) на движението на електрони и атомните вибрации.

Тези препятствия осигуряват един вид съпротивление, забавят електроните, намаляват тока в сравнение с колко може да се развие, ако нямаше такива препятствия. Но този вид съпротивление R в реални проводници (вериги) винаги е налице.

Тази стойност се нарича електрическо съпротивление в електротехниката. Електрическото съпротивление се измерва в оми. Един Ом е равен на електрическото съпротивление на участък от електрическа верига, между краищата на който тече постоянен ток от 1 ампер при напрежение от 1 волт в краищата.

Колкото по-голямо е съпротивлението, характеризиращо даден проводник, толкова по-малък ток ще бъде при същото напрежение в краищата на този проводник. Тази зависимост се нарича закон на Ом за секция на електрическа верига: величината на тока в дадена част от веригата е пряко пропорционална на напрежението в краищата на тази секция и обратно пропорционална на електрическото съпротивление на този участък от веригата.

мощност

Говорейки за електрическата верига, напрежението, съпротивлението и тока, не може да не приключи темата за основните електрически величини с история за електрическата мощност P. Когато се установи ток и продължава да тече във веригата под въздействието на напрежението, източникът на ЕМП върши работата А на веригата.

Всъщност работата се извършва от електрическо поле върху електрически заряд, който се движи в това поле. Количеството перфектна работа зависи от потенциалната разлика, която зарядът е преодолял и от величината на този заряд. Колкото по-бързо е извършена работата, толкова по-голяма е силата на процеса.

В случай на ток обикновено говорим за силата на източника, извършил работата, както и за мощността на консуматора (верига). Електрическата мощност, изразходвана за полезна работа, се измерва във ватове. За всеки тип енергия, не само за електрическа енергия, 1 ват се определя като мощност, с която 1 джал работа се извършва за 1 секунда от време.