Просто об электрическом напряжении

Что такое электрическое напряжение и как оно работает

Классическое определение - это разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Анимированные изображения помогут нам разобраться в природе этого явления и запомнить сказанное надолго.

Ниже показана простая электрическая цепь.

elektricheskoye_napryazheniye_1

Что побуждает электроны (преимущественно их перемещения создает электрический ток) двигаться по электрической цепи? Вынудить может только сила, электрическое напряжение, она создает электрический давление на заряженные частицы, которые движутся, пока такая сила на них действует. Ее также называют электродвижущей силой из-за того, что она вызывает движение электрических зарядов.

Где находится эта сила в электрической цепи? В проводниках? В электрической лампочке? Конечно, нет! Она в источнике электрической энергии! Он накапливает отрицательные электрические заряды в одной точке электрического поля и положительные заряды в другой точке. Так возникает разность потенциалов.

Как в электрической цепи возникает электрическое напряжение

Посмотрим на простенькую анимацию.

elektricheskoye_napryazheniye_2

В нашем случае электрическая батарейка создает электрическое напряжение. Упрощая, можно сказать, что батарейки имеют три части: анод (-), катод (+) и электролит. Катод (положительный электрод) и анод (отрицательный электрод) подключены к электрической цепи.

При взаимодействии с электролитом материал анода окисляется, на нем накапливаются отрицательно заряженные частицы - электроны. На катоде в результате химического взаимодействия с электролитом больше положительно заряженных частиц. Одноименно заряженные частицы отталкиваются и электроны пытаются попасть на катод, где их мало. Ближайший путь к катоду - через электролит. Но электролит служит для электронов барьером, преодолеть его они не могут. Поэтому, когда электрическая цепь замыкается и происходит перераспределение электронов, они перетекают к катоду по электрической цепи.

В общем случае, электроны в проводнике распространяются со скоростью, приближающейся к 300 000 км / сек. Поэтому, если ничто не будет поддерживать разницу в электрических состояниях (другими словами, разность потенциалов) названных участков цепи (например, источник питания можно включить и сразу же выключить), в электрической цепи практически мгновенно установится электрическое равновесие и ток перестанет проходить (электрическая лампочка загорится и сразу погаснет).

Для того, чтобы в электрической цепи постоянно проходил электрический ток, нужно к отрицательному полюсу непрерывно добавлять все новые и новые электроны, забирая их у атомов положительного полюса. Выполняет эту работу источник электрической энергии.

Разница в электрических состояниях участков цепи или на концах проводника (то есть, разность электрических потенциалов) называется электрическим напряжением. Величину напряжения измеряют в Вольтах.

Один Вольт равен электрическому напряжению, которое вызывает в электрической цепи ток силой один ампер (мощность источника питания равна одному ватту). В то же время один вольт равен потенциалу точки электрического поля, в которой электрический заряд в один Кулон имеет потенциальную энергию один Джоуль.

Единица названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта.

В = Вт·А−1 = м²·кг·с−3·А−1 = Дж·Кл−1.

Добавить комментарий

Ограниченный HTML

  • Допустимые HTML-теги: <a href hreflang> <em> <strong> <cite> <blockquote cite> <code> <ul type> <ol start type> <li> <dl> <dt> <dd> <h2 id> <h3 id> <h4 id> <h5 id> <h6 id>
  • Строки и абзацы переносятся автоматически.
  • Адреса веб-страниц и email-адреса преобразовываются в ссылки автоматически.