Що таке напруга в електричних ланцюгах
Всі ми знаємо, що для того, щоб включити світло, необхідно натиснути на поворотну клавішу вимикача, клацнути ім. Клац - і лампа загоряється, висвітлюючи всі навколо. Зазвичай мало хто замислюється про процеси, що відбуваються в ці моменти. Насправді ж багато дослідників присвятили роки на те, щоб розібратися, що таке напруга і ток.
З аналогії з рідиною зміст слова «ток» відомий всім - це спрямований рух, потік. Стосовно до електрики, він являє собою впорядкований рух негативно і позитивно заряджених частинок. Важливо враховувати, що мова йде не тільки про електрони, а й про атомах, їх втратили. заряд електрона негативний, а ось у іонів (згаданих атомів) - позитивний. Зрозуміти, що таке напруга, допоможе наступний приклад.
Уявімо собі найпростішу схему: лампа розжарювання, вимикач підключений в розрив одного із двох підведених проводів, і джерело живлення. Щоб лампа загорілася, необхідно, перш за все, розбиратися, що таке напруга і в чому відмінність природного руху частинок і примусового.
Метал дроти складається з атомів, в яких постійно відбувається природний рух електронів. Однак про струмі в даному випадку мова не йде, так як має місце неврегульована (хаотичне, ненаправленої) їх переміщення. Частинки «змушує» зміщуватися в потрібному напрямку електричне поле. Його джерелом можуть служити генератори на електростанціях, хімічні елементи та ін. Між силою струму і полем, його викликають, існує пряма залежність: зі зростанням величини електричного поля збільшується і струм.
Взагалі, сила струму - це кількість елементарних частинок, «пройшли» через провідник за одиницю часу. Сумарний заряд встигли пройти електронів вимірюється в кулонах. Звідси одиницею сили струму, ампер, є заряд в 1 кулон, що пройшов через провідник за 1 секунду.
Однак без розуміння того, що таке напруга, неможливо визначити чисельну залежність струму від електричного поля. Фактично, поле являє собою силу, яка змушує кожен електрон (або кулон) рухатися в потрібному напрямку. Однак так як значення поля різниться в кожній точці провідника, було прийнято його характеризувати роботою по переміщенню заряду, а не абстрактної силою.
Отже, напруга - це різниця потенціалів на протилежних кінцях провідника, підключеного до джерела ЕРС. Напруга вимірюється в вольтах. Для цього служить спеціальний прилад - вольтметр. Він підключається паралельно навантаженню: для вищевказаного прикладу два щупа вольтметра з`єднуються з відповідними двома контактами лампи. Це дозволяє виміряти напруженість поля між цими точками.
Для спрощення розуміння можна уявити саме «поведінку» заряджених частинок в провіднику. Електрон, як уже вказувалося, володіє негативним зарядом, отже, притягається до частинкам з протилежним знаком заряду. Чим вище концентрація іонів у будь-якого полюса, тим більше вільних електронів в провіднику (адже вони - частина атомів). Ця різниця між співвідношенням «-» і «+» є напругою.
Поле (напруга) генерують на електростанціях. Виходячи із закону електромагнітної індукції, в провіднику, що перетинає лінії напруженості магнітного поля, виникає електрорушійна сила. Досить підключити навантаження і створити ланцюг, як з`явиться напруга. В генераторах зовнішня сила (вода, пар, вітер) обертає електромагніт, який своїм полем наводить в обмотках ЕРС. Кожна обмотка формує фазу. Найбільшого поширення набуло трифазну напругу. Для його створення в генераторі присутні відразу три обмотки, розміщені певним чином (відстаючі один від одного на 120 градусів).
