Η τάση, η αντίσταση, το ρεύμα και η ισχύς είναι οι κύριες ηλεκτρικές ποσότητες

Στην ηλεκτρολογία, δεν έχει νόημα να λέμε απλώς "ηλεκτρική ενέργεια". Εδώ είναι πάντα απαραίτητο να καθορίσετε τι ακριβώς συζητείται. Μπορούμε να εννοούμε το ηλεκτρικό φορτίο του πυκνωτή, την τάση στην πρίζα, το ρεύμα που ρέει μέσα από τα καλώδια, ή για παράδειγμα την ισχύ που το ηλεκτρικό μετρητή στο διαμέρισμά μας τυλίγεται σε ένα μήνα.

Σε κάθε περίπτωση, δεν υπάρχει ποσότητα όπως η ηλεκτρική ενέργεια, υπάρχει η ποσότητα "ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας", που καλείται σωστά το ηλεκτρικό φορτίο, το οποίο μετράται σε μενταγιόν. Αυτό είναι ένα ηλεκτρικό φορτίο - μετακινείται κατά μήκος των συρμάτων, συσσωρεύεται στις πλάκες του πυκνωτή, παρουσιάζεται περιοδικά στους ακροδέκτες (τουλάχιστον - στο καλώδιο φάσης) της εξόδου, κινείται υπό μορφή ρεύματος όταν το ηλεκτρικό δίκτυο εκτελεί εργασίες. Οι κύριες ηλεκτρικές ποσότητες σχετίζονται κατά κάποιο τρόπο με τη χρέωση. Θα μιλήσουμε για αυτές τις αξίες σήμερα.

Τάση

Η τάση U μετράται μεταξύ δύο σημείων του κυκλώματος. Προκειμένου να αρχίσει να υπάρχει μια σταθερή εναλλασσόμενη ή σταθερή τάση σε ένα κλειστό κύκλωμα, χρειάζεται μια πηγή ρεύματος η οποία να μπορεί να διασφαλίσει ότι αυτή η τάση διατηρείται στα άκρα του κυκλώματος. Αυτή η πηγή θα χρησιμεύσει ως πηγή ηλεκτρομαγνητικής δύναμης EMF, η οποία, όπως και η τάση, μετράται σε volts.

Εάν μια τέτοια πηγή συνδέεται με ένα κλειστό κύκλωμα, τότε, πρώτα θα υπάρχει τάση μεταξύ των ακροδεκτών της πηγής, δηλαδή στα άκρα του κυκλώματος και δεύτερον, στα άκρα όλων των τμημάτων αυτού του κυκλώματος, αν υποδιαιρείται υπό όρους σε τμήματα.

Σε κάθε χρονική στιγμή, η ηλεκτρική τάση που ενεργεί σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του κυκλώματος μπορεί να έχει διαφορετική τιμή από την προηγούμενη στιγμή, εάν το κύκλωμα τροφοδοτείται από μια μεταβλητή πηγή emf ή την ίδια τιμή εάν είναι μια σταθερή πηγή emf και το κύκλωμα, είναι ένα κύκλωμα συνεχούς ρεύματος.

Η τάση στα άκρα του κυκλώματος συνεχούς ρεύματος είναι παρόμοια με τη διαφορά ύψους στην πλευρά ενός βουνού και το φορτίο κάτω από αυτές τις συνθήκες είναι σαν το νερό που ανεβαίνει σε ύψος, μόνο σε σχέση με το ηλεκτρικό πεδίο αυτή η διαφορά ονομάζεται διαφορά ηλεκτρικών δυναμικών, δεδομένου ότι δεν υπάρχει λόγος για βαρυτικό πεδίο.

Η δυνητική διαφορά μεταξύ δύο σημείων είναι 1 βολτ, αν για να μετακινήσετε ένα φορτίο 1 κρεμαστό από ένα σημείο στο άλλο, η εργασία σε αυτό πρέπει να γίνει σε ποσότητα 1 joule. Ένα βολτ είναι επίσης ίσο με την ηλεκτρική τάση που προκαλεί ένα συνεχές ρεύμα 1 ampere στο ηλεκτρικό κύκλωμα σε ισχύ 1 watt, αλλά περισσότερο σε αυτό αργότερα.

Τρέχουσα

Όταν υπάρχει ηλεκτρική τάση στα άκρα ενός τμήματος ενός κυκλώματος (αγωγός), δηλαδή, όταν υπάρχει διαφορά στα ηλεκτρικά δυναμικά, αυτό σημαίνει ότι ένα ηλεκτρικό πεδίο δρα στον αγωγό (κατά μήκος του υπό εξέταση τμήματος). Ένα ηλεκτρικό πεδίο δρα δυναμικά σε φορτισμένα σωματίδια.

Στα μέταλλα, για παράδειγμα, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια είναι φορείς αρνητικού φορτίου και μπορούν να έρθουν σε μεταφραστική κίνηση εάν βρεθούν ξαφνικά σε ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, η πηγή του οποίου στην περίπτωση αυτή είναι η πηγή emf. Όταν τα ηλεκτρόνια τίθενται σε κίνηση υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου, γίνονται μια μεταβαλλόμενη φόρτιση, δηλαδή ένα ηλεκτρικό ρεύμα Ι.

Η ποσότητα του φορτίου μετριέται σε κυλίνδρους και το ρεύμα χαρακτηρίζει την ταχύτητα κίνησης του φορτίου διαμέσου της διατομής του αγωγού (ανά μονάδα χρόνου). Όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο ενός κρεμαστού διέρχεται διαμέσου της διατομής του αγωγού σε ένα δευτερόλεπτο, το ρεύμα στον αγωγό είναι 1 αμπέρ. Σε αναλογία με το νερό - όσο περισσότερο νερό διέρχεται από το τμήμα του σωλήνα ανά δευτερόλεπτο - τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα.

Αντίσταση

Υπό την επίδραση της ηλεκτρικής τάσης, το φορτίο κινείται μέσω της διατομής του αγωγού, σχηματίζοντας ένα ρεύμα, αλλά δεν κινείται ανεμπόδιστα. Από τότε που αρχίσαμε να εξετάζουμε έναν μεταλλικό αγωγό, θα συνεχίσουμε με αυτό.

Τα ηλεκτρόνια σε έναν αγωγό που κινείται κάτω από την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου τρέχουν σε εμπόδια μέσα στον αγωγό - άτομα του κρυσταλλικού πλέγματος, καθώς και μεταξύ τους, λόγω του χαοτικού συστατικού (θερμική) της κίνησης των ηλεκτρονίων και των ατομικών δονήσεων.

Αυτά τα εμπόδια παρέχουν ένα είδος αντίστασης, επιβραδύνουν τα ηλεκτρόνια, μειώνουν το ρεύμα σε σύγκριση με το πόσο θα μπορούσε να αναπτυχθεί εάν δεν υπήρχαν τέτοια εμπόδια. Αλλά αυτό το είδος αντίστασης R σε πραγματικούς αγωγούς (κυκλώματα) είναι πάντα εκεί.

Αυτή η τιμή ονομάζεται ηλεκτρική αντίσταση στην ηλεκτροτεχνική. Η ηλεκτρική αντίσταση μετράται σε ωμ. Ένα Ohm είναι ίσο με την ηλεκτρική αντίσταση ενός τμήματος ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, μεταξύ των άκρων του οποίου ρέει ένα συνεχές ρεύμα 1 αμπέρ σε τάση 1 volt στα άκρα.

Όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση που χαρακτηρίζει έναν δεδομένο αγωγό, τόσο μικρότερο θα είναι το ρεύμα στην ίδια τάση στα άκρα αυτού του αγωγού. Αυτή η εξάρτηση ονομάζεται νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός ηλεκτρικού κυκλώματος: το μέγεθος του ρεύματος σε ένα τμήμα ενός κυκλώματος είναι ευθέως ανάλογο προς την τάση στα άκρα αυτού του τμήματος και αντιστρόφως ανάλογο προς την ηλεκτρική αντίσταση ενός δεδομένου τμήματος του κυκλώματος.

Ισχύς

Μιλώντας για το ηλεκτρικό κύκλωμα, την τάση, την αντίσταση και το ρεύμα, δεν μπορεί παρά να τερματίσει το θέμα των βασικών ηλεκτρικών μεγεθών με μια ιστορία για την ηλεκτρική ενέργεια Ρ. Όταν ένα ρεύμα είναι εγκατεστημένο και συνεχίζει να ρέει στο κύκλωμα υπό την επίδραση της τάσης, η πηγή emf κάνει το έργο Α στο κύκλωμα.

Στην πραγματικότητα, η εργασία γίνεται από ηλεκτρικό πεδίο σε ηλεκτρικό φορτίο που κινείται σε αυτόν τον τομέα. Η ποσότητα της τέλειας εργασίας εξαρτάται από τη διαφορά δυναμικού που έχει ξεπεράσει το φορτίο και από το μέγεθος αυτής της φόρτισης. Όσο πιο γρήγορα έγινε η εργασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς της διαδικασίας.

Στην περίπτωση του ρεύματος, συνήθως μιλάμε για τη δύναμη της πηγής που εκτελούσε το έργο, καθώς και για τη δύναμη του καταναλωτή (κύκλωμα). Η ηλεκτρική ισχύς που καταναλώνεται για χρήσιμες εργασίες μετριέται σε βατ. Για κάθε τύπο ενέργειας, όχι μόνο για την ηλεκτρική ενέργεια, το 1 watt ορίζεται ως η ισχύς στην οποία εκτελείται 1 joule εργασίας σε 1 δευτερόλεπτο του χρόνου.