В статье про электрический ток приводилась аналогия с водопроводной трубой, здесь мы продолжим пользоваться этой визуализацией.
В водопроводной трубе частицы воды движутся под воздействием давления, создаваемого насосом или водонапорной вышкой. Электроны в проводах движутся под воздействием электрического напряжения, называемого ещё разностью потенциалов или электродвижущей силой.
Носителями электрического заряда могут быть свободные электроны (отрицательный заряд) или ионы, те самые атомы в которых электронов не хватает (положительный заряд).
Разность потенциалов (электрическое напряжение) создается источниками тока, которые делают работу по нарушению равновесия в природе. Они сгоняют электроны к одному полюсу, а у другого оставляют их дефицит, то есть выбивают из атомов электроны и гонят их в определенное место.
Природа стремится воссоздать равновесие обратно и электроны дружным (упорядоченным) потоком готовы двигаться к тому месту, где имеется их недостаток, а это место является противоположным полюсом источника тока.
Для того чтобы электронам добраться до своей цели, им нужна «дорога», или другими словами проводник электрического тока. Проводником может быть всё, что способно проводить электрический ток, от металлов до растворов электролитов в воде. Подробнее об этом написано в статье про электрическое сопротивление.
Достаточно соединить два полюса источника тока проводником, как тут же хлынет поток электронов, движущихся в одном направлении, а значит потечет электрический ток. А между полюсами источника тока будет образована электрическая цепь.
Чем больше электронов скопилось на отрицательном полюсе и больше ионов на положительном полюсе, тем больше разность потенциалов между этими полюсами и тем больше напряжение выдаёт источник тока.
Электрическое напряжение — это разность потенциалов электрического заряда между двумя определенными точками.
Электрическое напряжение измеряется в вольтах, единица измерения названа в честь итальянского физика Александро Вольты. Про то, как он изобрёл первую батарейку и сколько кулон должно быть перемещено чтобы выполнилась работа равная в один джоуль, можно почитать в википедии.
Напряжение равное, к примеру 220 вольт обозначается так:
российское – 220 в международное – 220 v
Напряжение бывает переменным (AC) и постоянным (DC), об этом подробнее в статье про источники тока.
Переменное напряжение обозначатся знаком « ~ », постоянное напряжение — знаком « – ». Так, переменное напряжение 220 вольт записывается как: ~220 v, а постоянное напряжение равное 12 вольтам «–12 v». Иногда в постоянном напряжении указывается конкретный полюс источника тока: «+12 v» или «–12 v».
Напряжение, сила тока и сопротивление очень сильно взаимосвязаны, их взаимосвязи описаны в законе Ома.
Закон Ома гласит: — «Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка цепи.»
Другими словами: чем выше напряжение (U), тем выше сила тока (I), чем выше сопротивление, тем сила тока ниже.
Формула данного выражения записывается в таком виде:
U= I*R
Как мы уже знаем из предыдущих статей, сопротивление измеряется в Омах, записывается как 1 Ом, сила тока в Амперах и записывается как 1 А
К примеру: имеем лампочку с сопротивлением 3 Ом, которая подключена к батарейке, через лампочку течёт ток 0,5 А, значит напряжение батарейки будет равняться:
U = I*R =0,5*3 =1,5 v
Эта теория напоминает скучный школьный курс физики, но без понимания этого простого правила, довольно сложно продвинуться в любом виде электроники, будь то робототехника или установка сигнализаций на автомобили.
Сила электрического тока это…
Количество воды, которая вытекает из трубы в один момент времени — это объём воды. Точно также, количество электронов, пробегающих через определенное место в один момент времени — это сила электрического тока.
Физики объясняют это определение как количество заряда, прошедшее через определенную поверхность за определенное время. Снова напрашивается аналогия с водой вытекающей из трубы или крана, не так ли?
Возьмем шприц, наберем в него воды и резко выдавим её. На воду в этот момент будет действовать давление, создаваемое поршнем, на который в свою очередь давит наша рука. Это аналог напряжения, толкающего электроны. Вода будет сильной струёй вылетать из носика шприца, так вот объём этой воды и будет являться аналогом силы электрического тока. Тонкая струйка будет означать малый объем воды и соответствовать малой силе тока.
Как пример, искра в зажигалке, создаваемая пьезоэлементом. Сила тока там очень мала, но высокое напряжение способно протолкнуть электроны даже через воздух, имеющий очень высокое сопротивление.
Теперь представим себе обратную ситуацию, мы отрезали кончик шприца и воде ничего не мешает вылететь из него за долю секунды (сопротивление проводника стало низким).
Значит объем воды в единицу времени (сила тока) будет довольно большим, вода буквально выплеснется толстым мощным потоком, подобно этому, по проводу соответствующему по своей толщиной, будет протекать ток с довольно большой силой.
Сила тока — это количество электрического заряда, прошедшее через определенную поверхность за определенное время.
Сила тока измеряется в амперах, эта единица измерения названа в честь французского физика Андре Ампера.
Как видно из примера со шприцом, напряжение, сила тока и сопротивление очень сильно взаимосвязаны, их взаимосвязи описаны в законе Ома.
Закон Ома гласит: «Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка цепи».
Другими словами: чем выше напряжение (U), тем выше сила тока (I), чем выше сопротивление, тем сила тока ниже.
Формула данного выражения записывается в таком виде:
I = U/R
Как мы уже знаем из предыдущих статей, сопротивление измеряется в Омах, записывается как 1 Ом, сила тока в Амперах и записывается как 1 А
К примеру: имеем лампочку с сопротивлением 3 Ом, которая подключена к батарейке напряжением 1,5 в, значит сила тока текущая через лампочку будет равняться:
I = U/I =1,5/3 =0,5 A
Эта теория напоминает скучный школьный курс физики, но без понимания этого простого правила, довольно сложно продвинуться в любом виде электроники, будь то робототехника или установка сигнализаций на автомобили.
