Чем отличается сила тока от напряжения: есть ли разница и сравнение

Закон Ома.

Основным законом, которым руководствуются радиолюбители – является Закон Ома..
Георг Симон ОМ
Georg Simon Ohm, 1787–1854
Немецкий физик. Родился в Эрлангене 16 марта в 1787 году (по другим источникам он родился в 1789-м). Окончил местный университет. Преподавал математику и естественные науки. В академических кругах его признали достаточно поздно. В 1849 году стал профессором Мюнхенского университета, хотя уже в 1827 году он опубликовал закон, который теперь носит его имя. Помимо электричества занимался акустикой и изучением человеческого слуха.
Георг Ом экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, на который не действуют сторонние силы), пропорционально напряжению U на концах проводника.
I = U/R, где R – электрическое сопротивление проводника.
Уравнение это выражает закон Ома для участка цепи (не содержащего источника тока). Формулировка этого закона следующая:Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорционально его сопротивлению.
Единица электрического сопротивления системы СИ называется Ом в честь этого выдающегося ученого. Сопротивление проводника в 1 Ом будет в том случае, если при протекающем по нему токе в 1 Ампер, падение напряжения на нём будет 1 Вольт.
Так же при прохождении тока по проводнику, на нём выделяется мощность(он нагревается), и чем больше протекающий по нему ток, тем больше выделяемая на нём мощность.
Как Вы должны знать U — это работа, выполняемая при перемещении одного кулона, а ток I — количество кулонов, проходящих за 1 сек. Поэтому произведение тока на напряжение показывает полную работу, выполненную за 1 сек, то есть электрическую мощность или мощность электрического тока в Ваттах.
Вывод: поскольку электрическая мощность «P» в одинаковой степени зависит от тока «I» и от напряжения «U», то, следовательно, одну и ту же электрическую мощность можно получить либо при большом токе и малом напряжении, или же, наоборот, при большом напряжении и малом токе.
Из всего этого вытекают следующие формулы для расчётов тока, напряжения, сопротивления, мощности.
Величины, проставляемые в этих формулах; напряжение в вольтах, сопротивление в омах, ток в амперах, мощность в ваттах.

Последняя формула определяет мощность тока и выведена на основании практических опытов, проделанных в 1841 году Д. П. Джоулем и независимо от него в 1842 году, опытами Э. Х. Ленца. Называется Законом Джоуля – Ленца. Звучит так;

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка.

Для определения всех этих величин, есть очень интересная диаграмма (таблица), где отражены все эти формулы.
В центре искомые величины, а в секторах с соответствующими цветами – варианты решений в зависимости от известных величин.

Имеется ещё более упрощённая диаграмма для определения величин, исходя из закона Ома. Называется в простонародье – треугольник Ома.
Выглядит она следующим образом:

В этом треугольнике Ома, нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для ее вычисления.
Закон Ома также применяется ко всей цепи, но в несколько изменённой форме:

— ЭДС цепи,
I — сила тока в цепи,
R — сопротивление всех элементов цепи,
r — внутреннее сопротивление источника питания.

Закон Ома для полной цепи звучит так – Сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника.

Что такое фаза?

Под этим термином понимают значение тригонометрической функции, которая определяет вид либо описывает волновое или колебательное движение. Размер совпадает с углом или аргументом периодической функции. При этом фаза не всегда линейно зависит от времени или координат.

Конец проводника, по которому ток попадает в цепь, представляет собой начало фазы. Смена вольтажа цепи через определенный интервал времени представляет собой проекцию лучевого вектора на ось координат.

Для обозначения электрических линий применяется число фаз. При этом они могут быть одно-, двух-, трех- или многофазными. В России пользуется популярностью трехфазная сеть для потребителей. Для нее характерны следующие плюсы:

Работа в цепи с 3 фазами определяется взаимным соотношением ее составляющих. На параметры влияет фаза. Вольтаж оценивается по земельному потенциалу, значением которого считается 0. Поэтому кабель с вольтажом называют фазным, тогда как заземляющий провод именуют нулевым.

Что такое фазное напряжение?

Этот вид напряжения возникает при замыкании начального и конечного элементов фазы. Помимо этого, для его обозначения применяют ток, который возникает в случае замыкания одного контакта фазы с нулевым выводом. Этот параметр представляет собой абсолютное значение разницы выводов от фазы и земли.

Что такое линейное напряжение?

Под этим термином понимают межфазный ток. Он проходит между двумя контактами или одинаковыми клеймами различных фаз. Этот параметр представляет собой разницу потенциалов пары фазных контактов.

Физические проявления

Физически ощутить проявления электричества человеку можно только опосредованно. Если попробовать на язык батарейку — можно почувствовать пощипывание. Это следствие протекания малого тока через организм. Чувствительная слизистая языка уже ощущает это раздражение. Можно увидеть искры статического электричества между двумя заряженными объектами, например, синтетическими тканями, или в школьном опыте с динамо-машиной. Все это следствие накопления заряда или потенциального напряжения.

Протоны и нейтроны находятся в ядре атома. Электроны же, напротив, располагаются далеко от ядра и движутся вокруг него по орбитам, сходным с орбитами планет солнечной системы. Чем дальше находится электрон от ядра, тем меньше его связь с центром атома, и тем проще он может потеряться. В различных материалах электроны ведут себя по-разному.

В металлах они слабо связаны с ядром и свободно перемещаются внутри вещества. Однако их общее количество в предмете с нейтральным зарядом всегда должно соответствовать количеству протонов.

Если электроны вследствие каких-то действий покидают вещество, они уносят с собой заряд. Соответственно, заряд, оставшийся в протонах вещества, будет накоплен этим веществом. Электроны могут унести заряд в случаях:

Трения двух веществ друг о друга.
Воздействия ультрафиолета или радиации.
Быстрого перепада температур.

Таким образом, между предметами возникает разность потенциалов, или напряжение, способное вызвать искру. А искра — это уже проявление электрического тока. Заряды разного знака всегда притягиваются друг к другу. Если электроны перешли с одного материала на другой, то один материал накопил положительный заряд, а другой — отрицательный.

Разбираемся чем отличается сила тока от напряжения

Современный мир невозможно представить без электричества. А основными его характеристиками являются ток и напряжение. Эти физические величины зависимы друг от друга, хотя имеют некоторые отличия. Чтобы понять, чем отличается сила простого электрического тока от напряжения, нужно сначала разобраться в их природе.

Понятие «ампер»

Такое физическое понятие, как сила тока выражается в амперах и определяется количеством носителей электрического заряда, проходящих через сечение проводника за временную единицу. Для большего понимания, можно сравнить эту силу с движением воды, протекающей по трубопроводу.

Объёма (количества) воды в трубе может быть и больше, и меньше. Скорость ее протекания также может отличаться. Вода может протекать быстрее или медленнее в зависимости от проходного диаметра труб и разницы уровней. Следовательно, можно сказать, что напор — это объём воды, протекающий в трубе за определённое время.

Представим проводник с отрицательно заряженными частицами, которые стремятся в сторону А. При этом ток будет двигаться в обратном направлении — в сторону В. Это связано с тем, что за направление тока принято считать то, в котором перемещаются частицы с положительным зарядом.

Носители отрицательного заряда, двигаясь в сторону А, пересекают поверхность проводника, обозначенную S или, иначе говоря, поперечное сечение. Через S за определенный промежуток времени (t), проходит какое-то количество заряда (q).

Например, за 2 секунды проходит заряд в 2 Кл (кулон), за 4 секунды м 4 Кл. Естественно, действие электрического тока будет больше, когда и заряда больше. Отсюда можно вывести формулу силы тока:

Понятие «вольт»

Узнать, что представляет собой напряжение, поможет наглядный пример. Есть два осветительных прибора: лампа накаливания (лампа №1) и миниатюрная лампочка по типу MH-6.3 (лампа №2). Если говорить простыми словами, то эти лампочки обладают разной мощностью.

Замыкаем выключатель и наглядно видим, что лампа №1 горит ярче, чем №2. Хотя сила тока, проходящего через обе лампочки, одинакова.

Ток, проходя через спираль лампочки, нагревает её. За счёт этого лампочка светится. Следовательно, здесь совершается электрическая работа, а именно нагрев нити. Однако в 1-ой лампе значение этой работы больше, нежели во 2-ой. Всё это потому, что у двух этих лампочек есть различия, которые заключаются в характеристике поля, именуемой электрическим напряжением.

Отсюда следует, что напряжением называется физическая величина, которая равна отношению электрической работы по переносу заряда (q) между 2-мя точками цепи к величине этого заряда.

В чём же разница

Мы выяснили, что ток — это количество заряда, а напряжение — сила, с какой этот заряд проходит. Природа этих двух понятий различна, что и объясняет, в чем разница между током и напряжением. Первое из этих понятий — это количество электричества, а второе — мера потенциальной энергии. Напряжение можно получить, воздействуя на электрические заряды, а ток возникает за счет прикладывания напряжения между точками электрической схемы.

Если снова прибегнуть к аналогии с водой и трубами, то можно сказать, что количество воды, протекающей в трубе за единицу времени, это ток, а напор воды — это напряжение.

С силой тока и напряжением связано еще одно понятие — мощность электроэнергии. Если переводить в формулу, то увидим следующую картину:

Следует также понимать, что ток всегда течёт по замкнутому контуру, а напряжение возникает между двумя точками (на зажимах) проводника. То есть, I появляется за счёт «давления» или, иначе говоря, разности U между двумя точками. Зависимость между этими двумя величинами описывает основной физический закон, сформулированный немецким ученым Георгом Омом.

Главное отличие I от U заключается в том, что ток представляет собой перемещение носителей заряда, а напряжение является причиной данного перемещения.

Применение

Электрический ток называется постоянным, прежде всего, ввиду стабильности полярности, отсутствия перепадов и импульсов. Это свойство позволяет использовать его в различных микросхемах для обеспечения работы электроники и точной техники.

Помимо этого, электричество с таким набором характеристик нашло широкое применения в других областях:

Электромоторы транспортных средств, подъемников.
Портативные АКБ бытовых устройств.
Электролитические промышленные установки.
Электродуговая и газовая сварка.
Бортовые электросети.
Медицинские технологии по внедрению лекарственных препаратов.
Научно-исследовательские направления.

Переменный электроток находит применение преимущественно в бытовых и промышленных сетях – для подвода электроэнергии к домам, цехам, торговым центрам, больницам и проч. Мощные производственные установки, двигателя, как правило, питаются такой разновидностью электричества.

Видео о том, какой ток лучше – постоянный или переменный:

Коротко о главном

Электроток представляет собой направленное движение электронов и ионов. Движущей силой им служит разность потенциалов. Применяется электричество практически везде – от моторов до микросхем.

Разделяется электрический ток на переменный и постоянный. Различаются они прежде всего тем, что полярность последнего неизменна, а первого – меняется с определенной частотой. На схемах значок постоянного тока выглядит как прямая линия или буквами DC, переменного – волнистая черта или AC.

Источники электротока классифицируются на такие виды:

Механические. Генераторы ГЭС, ТЭС, автономные.
Термические. На основе термопар.
Световые. Солнечные батареи.
Химические. АКБ, гальванические элементы.

Электрическое напряжение: объяснение простыми словами

Электрическим напряжением обозначается физическая величина, равная разности потенциалов между двумя точками электрического поля при перемещении единичного заряда. Для простых пользователь такое обозначение не всегда понятно. Поэтому в этой статье мы попытаемся простым, доступным языком рассказать, что собой представляет электрическое напряжение, как оно измеряется и для чего это нужно.

Что такое разность потенциалов?

Для начала проанализируем рисунок:

В первой бутылке вода находится на уровне 300 мм, а во второй – на отметке 150 мм. Разница между уровнями воды в обоих емкостях составляет 150 мм. Если рассматривать это с точки зрения науки об электричестве, это и есть разность потенциалов.

Однако, что будет, если соединить обе бутылки шлангом, а внутрь поместить обычный пластиковый шарик?

Из школьного урока физики о принципе соединяющихся сосудах знаем, что из бутылки, где уровень воды больше, жидкость постепенно перетечет в бутылку с более низким уровнем. Под воздействием потока воды шарик внутри соединяющего шланга будет перемещаться. Процесс перетекания завершится после того, как в обоих бутылках уровень жидкости уравновесится, станет одинаковым.

Иными словами, в ситуации, когда в соединенных между собой емкостях уровень жидкости станет одинаковым, результатом разности потенциалов станет ноль. Шарик останется на месте за счет электродвижущей силы, которая, по итогам эксперимента, равна нулю.

Что такое электродвижущая сила?

Аналогично напряжению, единицей измерения электродвижущей силы (ЭДС) является Вольт.

Для проведения следующего эксперимента понадобится вольтметр (прибор, измеряющий вольты) и обычная батарейка.

При исходном замере прибор покажет 1.5 В (Вольта). Однако это не является напряжением – значение указывает на величину электродвижущей силы.

На следующем этапе эксперимента к батарейке подключаются две лампочки. А напряжение измеряется в разных участках электроцепи.

Внимание следует уделить следующим показателям: напряжение для одной лампочки составляет 1 Вольт, для другой же это значение 0.3 Вольта. Напряжение в используемых нами осветительных устройствах напрямую зависит от их мощности, измеряемой в Ваттах

Напряжение в используемых нами осветительных устройствах напрямую зависит от их мощности, измеряемой в Ваттах.

Мощность=Напряжение*ток (Р=U*I)

Из этого следует, что чем больше будет значение мощности лампы, тем большее напряжение будет на ней.

Однако, как же получается: если мощность батарейки 1.5 Вольта, к которой подключены лампочки, разделена на 1 Вольт и 0.3 Вольта, куда направились еще 0.2 Вольта? Дело в том, что каждая батарейка наделена своим внутренним сопротивлением, поэтому недостающие 0.2 Вольта были направлены именно сюда.

Резюме

Электродвижущей силой определена физическая величина, характеризующая в источниках тока работу сторонних силовых ресурсов. Посредством электродвижущей силы мы можем определять, как переносится заряд от источника тока по всей электрической цепи. Напряжение показывает этот процесс лишь на отдельном участке этой цепи. Если проще: напряжение – это внешнее силовое воздействие, способствующее перемещению шарика в шланге, соединяющим сосуды из выше приведенного примера. В электричестве напряжение обозначено силой, которая обеспечивает перемещение электронов между атомами.

Рассмотрим еще один пример

Представьте, что вам по силам будет поднять камень, вес которого составляет 40 кг. Это означает, что вы обладаете подъемной силой, равной 40 кг – в электричестве это обозначается как электродвижущая сила. Вы следуете и на своем пути вам попадается камень весом 20 кг. Вы его также берете и переносите на расстояние 10 метров. Для осуществления этого действия вам понадобилось определенное количество энергии, что в электричестве представляется как напряжение. Далее вам попадается камень весом в 30 кг. Следовательно, для его переноса из одного места в другое вам понадобится больше энергии, чем для камня, масса которого не превышала 20 кг. Однако подъемная сила (в электричестве ЭДС), независимо от веса переносимого вами камня, остается всегда одинаковой. При этом, вес камня определяет количество энергии, которая тратится на проведение этого действия (в электричестве это обозначено напряжением). Таким образом, на каждом отрезке вашего пути вы будете испытывать разное напряжение в зависимости от веса камня, который вы намерены перенести.

Плюсы и минусы

В самом упрощенном представлении (для чайников) разница между постоянным и переменным током состоит в возможности получения, накопления и пользования первого из второго. Таким способом идет подзарядка всех современных бытовых приборов – мобильника, ноутбука, бесперебойника котла и т. д.

Плюс постоянного тока – возможность аккумуляции от источника электроэнергииИсточник limitenergy.ru

Постоянный электроток обладает таким рядом преимуществ:

Отсутствие реактивной мощности в цепи, более продуктивный расход энергии.
Эффективная аккумуляция электроэнергии – с помощью АКБ и конденсаторов.
Нет задержки или опережения в электроцепи.

Помимо плюсов имеются также некоторые недостатки:

Возникновение искрения или замыкании при прерывании цепи – ввиду наличия постоянного напряжения. Это исключено в цепи переменного тока, так как отключение возможно в момент падения характеристики до нуля во время колебаний при смене полярности.
Сложность повышения и понижения потенциала. Для подобного преобразования ток сначала требуется перевести в переменный, затем с заданными параметрами обратно в постоянный. Для этого потребуется дорогое оборудование.
Усиление электрохимической коррозии при сопутствующих условиях, например, для элементов подземной коммуникации.

Зачастую бытовые приборы работают на постоянном электричестве. Подключаются они при этом от бытовой переменной сети, но в своей конструкции имеют специальный преобразователь для получения тока заданных характеристик.

Ноутбук и другая цифровая техника работает на постоянном токе, но подзаряжается через преобразователь от переменной электросетиИсточник m24.ru

Применение переменного электротока имеет такой ряд положительных особенностей:

Возможность транспортировки электроэнергии на большие дистанции с минимальной потерей.
Доступность преобразования параметров электротока в любом требуемом значении.
Простота подключения электрооборудования – ввиду отсутствия полярности. Вилку в розетку можно воткнуть любой стороной, чего нельзя сделать в сети постоянного тока.
Безопасное прерывание электропитания.

Недостатки переменной электросети проявляются в следующем:

Возникновение реактивной мощности, из-за чего возрастает расход энергии.
Поверхностное вытеснение заряда в проводнике, что снижает полезную площадь сечения, увеличивает сопротивление и приводит к потерям мощности.
Необходимость повышения напряжения на линиях электропередач, длиной свыше 500 км.

Видео-урок о том, чем отличается постоянный ток от переменного:

Применение

Помимо этого, электричество с таким набором характеристик нашло широкое применения в других областях:

Электромоторы транспортных средств, подъемников.
Портативные АКБ бытовых устройств.
Электролитические промышленные установки.
Электродуговая и газовая сварка.
Бортовые электросети.
Медицинские технологии по внедрению лекарственных препаратов.
Научно-исследовательские направления.

Видео о том, какой ток лучше – постоянный или переменный:

Коротко о главном

Источники электротока классифицируются на такие виды:

Механические. Генераторы ГЭС, ТЭС, автономные.
Термические. На основе термопар.
Световые. Солнечные батареи.
Химические. АКБ, гальванические элементы.

Электрический ток

Электрический ток – это физический процесс направленного движения заряженных частиц под действием электромагнитного поля от одного полюса замкнутой электрической цепи к другому. В качестве частиц, переносящих заряд, могут выступать электроны, протоны, ионы и дырки. При отсутствии замкнутой цепи ток невозможен. Частицы способные переносить электрические заряды существуют не во всех веществах, те в которых они есть, называются проводниками и полупроводниками. А вещества, в которых таких частиц нет – диэлектриками.

Принято считать направление тока от плюса к минусу, при этом электроны движутся от минуса к плюсу!

Единица измерения силы тока – Ампер (А). В формулах и расчетах сила тока обозначается буквой I. Ток в 1 Ампер образуется при прохождении через точку электрической цепи заряда в 1 Кулон (6,241·1018 электронов) за 1 секунду.

Вновь обратимся к нашей аналогии вода – электричество. Только теперь возьмем два резервуара и наполним их равным количеством воды. Отличие между баками в диаметре выходной трубы.

Откроем краны и убедимся, что поток воды из левого бака больше (диаметр трубы больше), чем из правого. Такой опыт – явное доказательство зависимости скорости потока от диаметра трубы. Теперь попробуем уравнять два потока. Для этого добавим в правый бак воды (заряд). Это даст большее давление (напряжение) и увеличит скорость потока (ток). В электрической цепи в роли диаметра трубы выступает сопротивление.

Проведенные эксперименты наглядно демонстрируют взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Подробнее о сопротивлении поговорим чуть позже, а сейчас еще несколько слов о свойствах электрического тока.

Если напряжение не меняет свою полярность, плюс на минус, и ток течет в одном направлении, то – это постоянный ток и соответственно постоянное напряжение. Если источник напряжения меняет свою полярность и ток течет то в одном направлении, то в другом – это уже переменный ток и переменное напряжение. Максимальные и минимальные значения (на графике обозначены как Io) – это амплитудные или пиковые значения силы тока. В домашних розетках напряжение меняет свою полярность 50 раз в секунду, т.е. ток колеблется то туда, то сюда, получается, что частота этих колебаний составляет 50 Герц или сокращенно 50 Гц. В некоторых странах, например в США принята частота 60 Гц.

What is Current?

The rate of flow of charge (electrons) across points in the circuit produced by the voltage is known as electric current. The letter “I” is used to symbolize it. The ampere, abbreviated as “A,” is the standard unit of electric current.

The quantity of electric current is measured in amperes when a one-coulomb charge travels through a conducting point in 1 second. The charge carrier for 1 Ampere or 1A of electricity is 6.24*1018 electrons.

There are two primary types of electric currents: Direct Current and Alternating Current.

Alternating Current: The direction and magnitude of an Alternating Current vary constantly.

Direct Current: Direct Current has a constant amplitude, and its polarity and direction do not change over time.

Due to a large number of electrons (Known as negative charge carriers) (this is used in electronic engineering), electronic current flows from negative potential to positive potential, whereas the general current flows from positive terminal to negative terminal (This is used in electrical engineering).

Although the quantity of electric current is similar in both situations, this is only used for direction flow when resolving and evaluating electronic circuits.

Electric Current Formula:

The following is the fundamental electric formula for electric current.

I (in Amperes) = Q (Q = Charge in Coulombs) /t (t = time in seconds)

Электрический ток – что это такое, виды, характеристики

Направленное движение частиц с зарядом под действием электромагнитного поля называется электрическим током. В металлических и газовых проводниках носителями электрозаряда выступают электроны, а в жидких средах – положительно и отрицательно заряженные ионы. Электродвижущая сила используется повсеместно и разнообразно – от электродвигателя и радиатора отопления до электромагнитных колебаний и микросхем.

Главной движущей силой электричества служит разность потенциалов – величин разноименных зарядов между полюсами. Чем больше его значение, тем сильнее ток. Именуется оно напряжением, отображается в вольтах.

Напряжение неразрывно связано с другими характеристиками электричества – силой тока и сопротивлением. Величины связаны между собой незыблемой закономерностью – формулой Ома.

Электрический ток определяется, как направленное перемещение заряженных частиц в проводникеИсточник oblepiha.education

С точки зрения характера распространения заряженных частиц и стабильности полярности электрический ток делится на 2 вида:

Постоянный.

Разность потенциалов между контактами создает на одном краю плюсовую полярность, на другом – минусовую. Положение остается стабильным все время – пока сохраняется такая последовательность подключения. При этом направление потока заряженных частиц не меняется.

На схемах и чертежах постоянный ток имеет обозначение в виде прямой черты или DC, а переменный волнистой линией или AC. Применение данной разновидности электротока оправдано, когда требуется передать энергию на минимальное расстояние и мощность не является первоочередным критерием.

Переменный.

В отличие от постоянного электротока переменный характеризуется сменой полярности с определенной частотой. Например, в привычной бытовой сети такие изменения происходят 50 раз в секунду. В электротехнической терминологии это выражается, как частота 50 Гц.

Розетки бытовой сети поставляют в дом переменный ток 220 В с частотой 50 ГцИсточник masterabetona.ru

Передача переменного тока не ограничивается расстоянием, мощностью и большими потерями. Это позволяет использовать его в линиях электропередач. Кроме того, 3-х-фазная сеть удобна для подключения электромоторов.

При сравнении рассматриваемых 2-х видов электротока по главным свойствам проявляются следующие особенности:

Направление заряженных частиц у переменного тока изменяется в определенный временной отрезок.
Контакты постоянного тока имеют разную полярность – «+» и «-», выводы переменного – это ноль и фаза.
Сетевое электричество вырабатывается генераторной установкой, постоянный ток поступает из АКБ, элемента питания или трансформатора.
Оба вида тока можно получить путем преобразования одного в другой.

В мобильном телефоне используется источник постоянного электротокаИсточник ria.ru

Напряжение и сила тока в чем разница?

Неспособность воочию видеть электрический ток и поток зарядов всегда была проблемой для тех, кто пытается воспринимать основные электрические понятия. Два основных компонента исследований сила тока и напряжение, как правило, неверно истолкованы теми, кто пытается разобраться в теме. Эта статья поможет вам понять разницу между ними.

Основные понятия электричества вращаются вокруг одного атомного компонента ― электрона. Неустойчивые атомы, имеют либо дефицит, либо дополнительные электроны в своей валентной зоне. Лишние электроны с одного нестабильного атома стремятся в валентную зону атома имеющего дефицит электронов.

С помощью внешнего электрохимического источника, можно создать движение электронов. Любые две клеммы могут быть использованы для подключения этого источника заряда и создания двух контактов один с положительным потенциалом, а другой с отрицательным.

Идеальные V-I характеристики проводника

Разница потенциалов между двумя такими точками, одна из которых выступает в качестве источника, а другая приемника электронов, называется напряжением. Единицей измерения напряжения является вольт, и его символ «V».

Направление потока электронов и тока

Поток электронов в проводнике, вызывает током. Направление тока идет от положительного полюса к отрицательному. Но электрические заряды, т. е. электроны, на самом деле путешествуют от отрицательного к положительному потенциалу источника. Количество электрического заряда, протекающего через единицу площади поперечного сечения проводника, называется силой тока. Сила тока измеряется в амперах, и имеет символ «I».

Предохранители

Предохранитель используется в электрической цепи и электромонтажных работах, чтобы прервать поток чрезмерного тока через его компоненты. Производители электрических предохранителей указывают характеристики с помощью двух параметров — напряжения и силы тока. Критерии выбора предохранителя зависят от номинального напряжения цепи, в которой он будет работать.

Текущие характеристики предохранителя не зависят от вида, протекающего через него тока — переменного или постоянного. Это зависит только от величины тока в момент расплавления плавкой проволоки. Хотя толщина провода и тип используемой металлической проволоки является фактором, непосредственно связанным с текущей характеристикой оборудования. Это происходит потому, что теплота, выделяемая плавкой проволокой, является функцией квадрата тока, протекающего через проводник, умноженного на сопротивление и время протекания тока.

Влияние аккумуляторов на силу тока и напряжение

Один источник

Аккумуляторы (батареи) как правило оцениваются по силе тока (амперам) который они могут поставлять непрерывно в течение одного часа. Поэтому характеристики аккумуляторов указаны в ампер-часах. Срок службы батареи зависит от подключенной через нее нагрузки. Тяжелые нагрузки, как правило, сокращают срок службы батареи, в то время как легкие нагрузки увеличивают ее срок службы.

Последовательное соединение

Если аккумуляторы соединены в последовательном сочетании в электрической цепи, сети питания, напряжение в цепи будет увеличиваться, а сила тока в цепи останется на том же уровне.

Параллельное соединение

Параллельное соединение источников напряжения используется для увеличения тока без увеличения напряжения.

Аналогия с потоком воды

Два резервуара на одном уровне

Рассмотрим два резервуара соединенных прозрачной трубкой, вода в них держится на одинаковой высоте от земли. В трубке потока воды нет.

Два резервуара на разных уровнях

Теперь, если мы изменим положение одного из резервуаров, чтобы создать разность потенциалов, мы заметим, что вода поступает по трубке из контейнера с большим потенциалом в контейнер с более низким потенциалом. Вместо изменения уровня водоемов, мы можем также использовать водяные насосы для той же цели. Клапаны могут использоваться для регулирования количества протекающей в трубе воды из одного резервуара в другой.

Можно провести аналогию между этой ситуацией и простой электрической цепью. Водяной насос используется для создания давления воды в потоке, назовем это «напряжением». Вода ведет себя как заряженные электроны. Поток воды аналогичен движению электронов, и количество воды, протекающей через единицу площади поперечного сечения трубы аналогично «силе тока». Резервуар более высокого потенциала является «источником питания», и количество содержащейся в нем воды, является «емкостью аккумулятора». Любой кран устанавливаемый вдоль трубы можно рассматривать в качестве «нагрузки». электромонтажные работы