Jännite, vastus, virta ja teho ovat tärkeimmät sähkömäärät

Sähkötekniikassa ei ole mitään syytä sanoa vain ”sähkö”. Tässä on aina tarpeen määritellä, mistä tarkalleen keskustellaan. Voimme tarkoittaa kondensaattorin sähkövarausta, pistorasian jännitettä, johtimien läpi virtaavaa virtaa tai esimerkiksi voimaa, jonka asunnon sähkömittari haavoitti kuukaudessa.

Joka tapauksessa ei ole olemassa sellaista määrää kuin sähköä, on riipuksissa mitattu määrä sähköä, jota oikein kutsutaan sähkövaraukseksi. Tämä on sähkövaraus - se liikkuu johtoja pitkin, kerääntyy kondensaattorin levyille, on säännöllisesti läsnä pistorasian liittimissä (vähintään - vaihejohdossa), liikkuu virran muodossa, kun sähköverkko suorittaa työtä. Tärkeimmät sähkömäärät liittyvät jotenkin varaukseen. Puhumme tänään näistä arvoista.

jännite

Jännite U mitataan piirin kahden pisteen välillä. Jotta vakaa vaihto- tai vakiojännite alkaisi esiintyä suljetussa piirissä, tarvitaan virtalähde, joka voi varmistaa tämän jännitteen ylläpitämisen piirin päissä. Tämä lähde toimii EMF-lähteenä - sähkömoottorivoima, joka, kuten jännite, mitataan volteissa.

Jos tällainen lähde on kytketty suljettuun piiriin, niin ensinnäkin, jännitettä on lähdeliittimien välillä, ts. Piirin päissä, ja toiseksi, tämän piirin kaikkien osien päissä, jos se on ehdollisesti jaettu osiin.

Kullakin ajanhetkellä piirin tiettyyn osaan vaikuttavalla sähköjännitteellä voi olla eri arvo kuin edellisellä hetkellä, jos virtapiiri saa muuttuvan EMF-lähteen, tai sama arvo, jos se on vakio EMF-lähde, ja vastaavasti piiri, on tasavirtapiiri.

Jännite tasavirtapiirin päissä on samanlainen kuin korkeuden ero vuoren puolella, ja varaus näissä olosuhteissa on kuin korkeuteen nostettu vesi, vain sähkökentän suhteen tätä eroa kutsutaan (sähköisten) potentiaalien erotukseksi, koska gravitaatiokentästä ei ole puhetta.

Kahden pisteen välinen potentiaaliero on 1 volttia. Jos siirretään yhden riipuksen varaus pisteestä toiseen, sen on oltava työssä 1 jouleen määränä. Voltti on myös yhtä suuri kuin sähköjännite, joka aiheuttaa 1 ampeerin tasavirran sähköpiirissä 1 watin teholla, mutta enemmän myöhemmin.

nykyinen

Kun piirin (johtimen) osan päissä on sähköjännite, ts. Kun sähköpotentiaalissa on ero, tämä tarkoittaa, että johtimessa (tarkasteltavana olevan osan pituudella) toimii sähkökenttä. Sähkökenttä vaikuttaa voimakkaasti varautuneisiin hiukkasiin.

Esimerkiksi metalleissa vapaat elektronit ovat negatiivisen varauksen kantajia, ja ne voivat siirtyä translaation liikkeelle, jos ne yhtäkkiä joutuvat ulkoiseen sähkökenttään, jonka lähde on tässä tapauksessa emf-lähde. Kun elektronit tulevat liikkeelle sähkökentän vaikutuksesta, niistä tulee liikkuva varaus, ts. Sähkövirta I.

Varauksen määrä mitataan coulombs-yksiköissä ja virta kuvaa varauksen liikkumisen nopeutta johtimen poikkileikkauksen läpi (aikayksikköä kohti). Kun yhden riipuksen sähkövaraus kulkee johtimen poikkileikkauksen läpi sekunnissa, johtimen virta on 1 ampeeri. Analogisesti veden kanssa - mitä enemmän vettä kulkee putkiosan läpi sekunnissa - sitä suurempi virta on.

vastus

Sähköjännitteen vaikutuksesta varaus liikkuu johtimen poikkileikkauksen läpi muodostaen virran, mutta se ei liiku esteettömästi. Siitä lähtien kun aloimme harkita metallinjohtimen käyttöä, jatkamme sitä.

Sähkökentän vaikutuksesta liikkuvan johtimen elektronit törmäävät johtimen sisällä oleviin esteisiin - kidehilan atomiin, samoin kuin toisiinsa, johtuen elektronien liikkumisen kaoottisesta komponentista (termisestä) ja atomisista värähtelyistä.

Nämä esteet tarjoavat jonkin verran vastusta, hidastavat elektroneja, vähentävät virtaa verrattuna siihen, kuinka paljon se voisi kehittyä, jos nämä esteet eivät olisi. Mutta tällainen vastus R todellisissa johtimissa (piireissä) on aina olemassa.

Tätä arvoa kutsutaan sähkötekniikan sähkövastukseksi. Sähkövastus mitataan ohmeina. Yksi ohmi on yhtä suuri kuin sähköpiirin osan sähkövastus, jonka päiden välissä virtaa 1 ampeerin tasavirta päissä 1 voltin jännitteellä.

Mitä suurempi on tietylle johtimelle ominainen vastus, sitä pienempi virta on samalla jännitteellä tämän johtimen päissä. Tätä riippuvuutta kutsutaan Ohmin lakiksi sähköpiirin osalle: virran suuruus piirin osassa on suoraan verrannollinen tämän osan päissä olevaan jännitteeseen ja kääntäen verrannollinen piirin tietyn osan sähköiseen vastukseen.

teho

Puhuttaessa sähköpiiristä, jännitteestä, resistanssista ja virrasta ei voida loputtaa sähköisten perusmäärien aihetta kertomuksella sähkövirrasta P. Kun virta on muodostettu ja jatkaa virtausta piirissä jännitteen vaikutuksen alaisena, EMF-lähde tekee piirissä työn A.

Itse asiassa työ suoritetaan sähkökentällä tällä kentällä liikkuvalla sähkövarauksella. Täydellisen työn määrä riippuu potentiaalin eroista, jotka varaus on voittanut, ja tämän varauksen suuruudesta. Mitä nopeammin työ tehtiin, sitä suurempi prosessin teho oli.

Virran tapauksessa puhumme yleensä työn suorittaneen lähteen ja kuluttajan (piirin) voimasta. Hyödylliseen työhön käytetty sähkövoima mitataan watteina. Minkä tahansa tyyppiselle energialle, ei pelkästään sähkölle, 1 watti määritellään voimana, jolla 1 joule työtä tehdään yhden sekunnin aikana.