Napon, otpor, struja i snaga su glavne električne veličine

U elektrotehnici, nema smisla jednostavno reći "struja". Ovdje je uvijek potrebno navesti o čemu se točno govori. Možemo značiti električni naboj kondenzatora, napon u utičnici, struja koja teče kroz žice ili na primjer snagu koju je električni brojilo u našem stanu namotalo u mjesec dana.

U svakom slučaju, ne postoji takva količina kao što je električna energija, postoji količina „količine električne energije“, pravilno nazvane električni naboj, koja se mjeri u privjescima. Ovo je električni naboj - on se kreće duž žica, akumulira se na pločama kondenzatora, periodično je prisutan na terminalima (minimalno - na faznoj žici) izlaza, kreće se u obliku struje kada električna mreža obavlja rad. Glavne električne količine na neki su način povezane s nabojem. Danas ćemo razgovarati o tim vrijednostima.

napon

Napon U mjeri se između dviju točaka na krugu. Da bi stabilni izmjenični ili konstantni napon počeo biti prisutan u zatvorenom krugu, potreban je izvor struje koji može osigurati održavanje ovog napona na krajevima kruga. Taj će izvor poslužiti kao izvor EMF - elektromotorne sile koja se poput napona mjeri u voltima.

Ako je takav izvor povezan s zatvorenim krugom, tada će, prvo, biti napon između terminala izvora, to jest na krajevima kruga, i drugo, na krajevima svih odsjeka ovog kruga, ako je uvjetno podijeljen na dijelove.

U svakom trenutku, električni napon koji djeluje na određeni dio kruga može imati drugačiju vrijednost nego u prethodnom trenutku, ako se krug napaja iz varijabilnog izvora emf, ili istu vrijednost ako je izvor stalnog emf, i krug, je sklop istosmjerne struje.

Napon na krajevima istosmjernog kruga sličan je visinskoj razlici na strani planine, a naboj u tim uvjetima je poput vode podignute u visinu, samo u odnosu na električno polje ta se razlika naziva razlika (električnih) potencijala, jer se ne govori o gravitacijskom polju.

Potencijalna razlika između dviju točaka je 1 volt. Ako želite pomaknuti naboj jednog privjeska iz jedne točke u drugu, rad na njemu mora se obaviti u iznosu od 1 joule. Volt je također jednak električnom naponu koji u električnom krugu izaziva jednosmjernu struju od 1 ampera, ali o tome nešto kasnije.

struja

Kad je električni napon prisutan na krajevima dijela kruga (vodiča), tj. Kada postoji razlika u električnim potencijalima, to znači da električno polje djeluje u vodiču (duž duljine predmetnog dijela). Električno polje djeluje snažno na nabijene čestice.

Na primjer, u metalima, slobodni elektroni su nositelji negativnog naboja i mogu doći u translacijsko gibanje ako se iznenada nađu u vanjskom električnom polju, čiji je izvor u ovom slučaju izvor emf. Kad elektroni u gibanje dođu pod utjecaj električnog polja, oni postaju pokretni naboj, tj. Električna struja I.

Količina naboja mjeri se u kulomima, a struja karakterizira brzinu kretanja naboja kroz presjek vodiča (po jedinici vremena). Kada električni naboj jednog privjeska prođe kroz poprečni presjek vodiča u jednoj sekundi, struja u vodiču je 1 ampera. Analogno s vodom - što više vode prolazi kroz odjeljak cijevi u sekundi - veća je struja.

otpornost

Pod utjecajem električnog napona naboj se kreće kroz presjek vodiča, formirajući struju, ali ne kreće se neometano. Budući da smo počeli razmatrati metalni vodič, nastavit ćemo s njim.

Elektroni u vodiču koji se kreću pod utjecajem električnog polja upadaju u prepreke unutar vodiča - atoma kristalne rešetke, kao i međusobno, zbog kaotične komponente (topline) kretanja elektrona i atomske vibracije.

Te prepreke pružaju svojevrsni otpor, usporavaju elektrone, smanjuju struju u odnosu na to koliko bi se to moglo razviti da nema tih prepreka. Ali takav otpor R u stvarnim vodičima (krugovima) je uvijek prisutan.

Ova vrijednost se naziva električni otpor u elektrotehnici. Električni otpor mjeri se u ohima. Jedan Ohm jednak je električnom otporu odjeljka električnog kruga, između krajeva kojih na krajevima teče jednosmjerna struja od 1 ampera.

Što je veći otpor koji karakterizira dati vodič, manja će struja biti na istom naponu na krajevima ovog vodiča. Ta se ovisnost naziva Ohmovim zakonom za odjeljak električnog kruga: jačina struje u jednom dijelu kruga izravno je proporcionalna naponu na krajevima ovog odjeljka i obrnuto proporcionalna električnom otporu određenog dijela kruga.

snaga

Govoreći o električnom krugu, naponu, otporu i struji ne može se, osim o temi o osnovnim električnim veličinama, završiti pričom o električnoj snazi ​​P. Kad se uspostavi neka struja i nastavi da teče u krugu pod utjecajem napona, izvor emf obavlja rad A u krugu.

U stvari, rad izvodi električno polje na električnom naboju koji se kreće u ovom polju. Količina savršenog rada ovisi o potencijalnoj razlici koju je naboj prevladao i o veličini tog naboja. Što je brže obavljen posao, to je veća i moć postupka.

U slučaju struje obično govorimo o snazi ​​izvora koji je obavljao posao, kao i snazi ​​potrošača (krug). Električna energija utrošena na korisni rad mjeri se u vatima. Za bilo koju vrstu energije, ne samo električnu, 1 vat je definiran kao snaga s kojom se obavlja 1 joule posla u 1 sekundi vremena.