Ток, напруга, опір

Електричний струм (I) – це впорядкований рух заряджених частинок. Перша думка, яка приходить в голову зі шкільного курсу фізики – рух електронів. Безумовно. Однак електричний заряд можуть переносити не тільки вони, а, наприклад, ще іони, що визначають виникнення електричного струму в рідинах і газах.

Хочу застерегти також від порівняння струму з протіканням води по шлангу. (Хоча при розгляді Закону Кірхгофа така аналогія буде доречна). Якщо кожна конкретна частка води проробляє шлях від початку до кінця, то носій електричного струму так не надходить. Якщо вже потрібна наочність, то я б навів приклад переповненого автобуса, коли на зупинці хтось, втискуючись в задні двері, стає причиною випадання з передньої менш щасливого пасажира.

Умовами виникнення і існування електричного струму є:

Наявність вільних носіїв заряду
Наявність електричного поля, що створює і підтримує приплив.
Будемо вважати, що тепер про електричний струм Ви знаєте все. Це, звичайно, жарт. Тим більше що ще нічого не сказано про електричне поле, яке у багатьох асоціюється з напругою, що не вірно.

Струм і напряженіеЕлектріческое поле – це вид матерії, яка існує навколо електрично заряджених тіл і надає на них силовий вплив. Знову ж таки, звертаючись до знайомого зі школи “однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні притягуються” можна уявити електричне поле як щось цей вплив передає. Це поле, так само як будь-яка інша безпосередньо відчути не можна, але існує його кількісна характеристика – напруженість електричного поля.

Існує безліч формул, що описують взаємозв’язок електричного поля з іншими електричними величинами і параметрами. Я обмежуся однією, зведеної до примітиву: E = Δφ.

тут:

E – напруженість електричного поля. Взагалі це величина векторна, але я спростив все до скаляра.
Δφ = φ1-φ2 – різниця потенціалів (рисунок 1).
Оскільки умовою існування струму є наявність електричного поля, то його (поле) треба якимось чином створити. Добре знайомі досліди електризації гребінця, натирання тканиною ебонітовою палички, вертіння ручки електростатичного машини з цілком очевидних причин на практиці неприйнятні.

Тому були винайдені пристрої, здатні забезпечувати різницю потенціалів за рахунок сил неелектростатіческого походження (одне з них – добре всім відома батарейка), що отримали назву джерело електрорушійної сили (ЕРС), яка позначається так: ε.

Фізичний сенс ЕРС визначається роботою, яку здійснюють сторонні сили, переміщаючи одиничний заряд, але для того, щоб отримати початкове поняття що таке електричний струм, напруга і опір нам не потрібно докладний розгляд цих процесів в інтегральної та інших, не менш складних формах.

Напруга (U).

Навідріз відмовляюся продовжувати морочити Вам голову суто теоретичними викладками і даю визначення напруги як різниці потенціалів на ділянці ланцюга: U = Δφ = φ1-φ2, а для замкненого кола вважатимемо напруга рівним ЕРС джерела струму: U = ε.

Це не зовсім коректно, але на практиці цілком достатньо.

Опір (R) – назва говорить сама за себе – фізична величина, що характеризує протидію провідника електричного струму. Формула, що визначає залежність напруги, струму і опору називається закон Ома. Цей закон рассматрівет на окремій сторінці цього розділу. Крім того, опір залежить від ряду факторів, наприклад, матеріалу провідника. Дані ці довідкові, наводяться у вигляді значення питомої опору ρ, що визначається як опір 1 метра провідника / перетин. Чим менше питомий опір, тим менше втрати струму в провіднику. Відповідно опір провідника довжиною L і площею перетину S, становитиме R = ρ * L / S.

Безпосередньо з наведеної формули видно, що опір провідника також залежить від його довжини і перетину. Температура теж впливає на опір.

Кілька слів про одиниці вимірювання струму, напруги, опору. Основні одиниці виміру цих величин наступні:

Струм – Ампер (А)
Напруга – Вольт (В)
Опір – Ом (Ом).

Це одиниці виміру міжнародної системи (СІ) не завжди зручні. На практиці застосовуються з похідні (міліампер, кілоом і ін.). При розрахунках слід враховувати розмірність всіх величин, що містяться у формулі. Так, якщо Ви, в законі Ома помножите ампер на кілоом, то напруга отримаєте зовсім вольтах.

...
ПОДІЛИТИСЯ: