Напряжение и ток

1.

Что такое НАПРЯЖЕНИЕ и в чем
разница с током?

2.

И так давайте начнем разбираться с этой батарейкой, химические
реакции внутри элементов питания стремятся нарушить электрический
баланс вследствие чего на отрицательном контакте образуется избыток
электронов, а на положительном недостаток то есть на противоположных
контактах батарейки возникают электрические поля, химическое
волшебство происходящие внутри батарейки стремится поддерживать
дисбаланс и эта сила не дает перейти электроном от отрицательного
электрода к положительному через саму батарейку но мы можем
помочь электрическому полю выровнять баланс электронов в обход с
помощью проводника или электрической цепи при этом попутно
электроны будут совершать работу, собственно за этим батарейки и
нужны,а поскольку химическая сила будет продолжать действовать
против электрического баланса это движение электронов по цепи будет
продолжаться до тех пор пока батарейка не разрядится если батарейку
не замыкать течение тока естественно не будет но химические реакции
внутри будут поддерживать электрические поля на каждом из контактов
батареи то есть будет сохранятся потенциал к возникновению тока, тот
самый электрический потенциал и в момент когда контакты замкнуты ток
по цепи течет именно потому что электрическое поле толкает электроны
из области где их много в область где их не хватает то есть из области
высокого потенциала в область низкого и чем выше эта разница
потенциалов тем сильнее поле пытается протолкнуть электроны поэтому
можно сказать что напряжение это энергия с которой разница
потенциалов толкает заряд по цепи или способна толкнуть для устранения
дисбаланса.

3.

4.

Измеряют напряжение в Вольтах через, вольтметр пропускают
пробную порцию электричества или как говоря пробный заряд
если пробный заряд величиной 1Кл совершает работу в 1 Дж
(Джоуль) это значит напряжение в измеряемых точках цепи
равно одному 1 В, если заряд в 1Кл совершает работу в 2 Дж то
это говорит о том что напряжение равно 2 В и так далее.

5.

Но ведь этот заряд в 1 Кл совершающая работу в 2 Дж может
быть и не один их может быть очень много и соответственно чем
больше этих условных зарядов проходит через цепь в единицу
времени тем больше сила тока но независимо от того сколько
таких зарядов проходит по цепи 1 или 1000 напряжение остается
тем же 2 Вольт поэтому даже при небольшом токе то есть
небольшом количестве зарядом но при высоком напряжение
мы модем предать много мощности потому что один заряд
может выполнить много работы для преодоления своего пути по
цепи не стоит представлять заряд как какую-то частицу
например электрон или ион.

6.

Заряд это условная порция электричества которая передается
по цепи этими электронами заряд это как толчок или волна
прокатившиеся по воде только вместо воды у нас свободные
электроны в проводнике.

7.

Чтобы лучше все усвоить давайте приведем народный пример
из жизни который случается повсеместно. В одном доме
сломалась розетка и хозяйка дома просит своего мужа Ивана
починить розетку наш Иван перед ремонтом как положено
много пил и закусывал соленой рыбой еще ему стало жарко
и он разулся из-за всего этого он стал хорошим электрическим
проводником и его 0 во всех смыслах потенциал сравнялся с
нулевым контактом розетки потому что 0 в розетке заземлен и
Иван стоит на полу и они электрически связаны через землю.
Теперь между Иваном и фазой в розетке есть вероятность
протекания тока через Ваню в землю и к нулевому контакту
другими словами между Иваном и фазой появилась разница
потенциалов то есть напряжение. Если бы Иван докаснулся до
фазы то эта разница потенциалов вызвало бы течение тока, но
Иван не будет переводить потенциальную энергию в реальную.

8.

Иван дотронулся все же ……. Ну ладно! Давайте тогда
рассмотрим какие процессы происходят сейчас в Иване,
поскольку напряжение в розетке достаточно велико то есть
велика разница потенциалов это напряжение толкает через
нашего Ивана достаточно сильный ток у нашего Ивана как бы он
не старался быть электролитом все равно остается
электрическое сопротивление допустим 1000 Ом. Если бы
вместо розетке Иван трогал батарейку на 3 Вольта то при таком
условии электрическое поле не смогло протолкнуть через Ивана
сразу много зарядом то есть достаточно сильный ток. По
формуле из закона Ома мы можем посчитать, что при разнице
потенциалов или напряжение в 3 Вольта через Ивана
сопротивление в 1000 Ом он протекал бы ток силой 0,003 А при
такой силе тока даже муравью ничего не будет но у нас
источник напряжение посерьезнее.

9.

Но у нас напряжение 220 Вольт с таким напряжение через
Ивана проходит ток 0,22 А когда такой ток проходит через тело
может остановится сердце.
Мы сейчас рассматривали
источник тока из розетки с большим запасом мощности но мы
можем представить маленькую батарейку на 1000В в такой
батарейке
химические
реакции
также
поддерживают
дисбаланс электронов но при замыкании на мощную нагрузку
батарейка неспособна держать такой же дисбаланс
электронов в момент протекания большого тока поэтому всякие
кухонные зажигалки которые выдают напряжение в десятки тысяч
вольт не способны нанести вред здоровью иди что-нибудь
спалить потому что сам источник питания не успевает
поддерживать ту разницу потенциалов которое была до
замыкания на нагрузку.

10.

Например берем обычную батарейку на 1.5 В и замыкаем ее
через резистор на
1кОм и напряжение практически не
просаживается это значит что небольшой ток течет и химические
реакции внутри батарейки поддерживают разницу потенциалов
который предусмотрел производитель но если замкнуть
напрямую провода то большой поток зарядом устремляется
через провод и батарейка просто не успевает поддерживать
дисбаланс
и
разница
потенциалов
или
напряжение
уменьшается.

11.

И чтобы завершить сегодняшнюю тему давайте разберемся с
относительностью напряжения. Представим что у нас есть 2
больших мощных батарейки одна на 1000 вольт, другая на 1012
вольт. Мы эти батарейки установили отрицательными
контактами на металлический пол, отрицательные поля этих
батарейках
сбалансировались
между
собой
через
металлический пол
но вот химические реакции внутри
батарейки все равно держат ту разницу потенциалов которую
необходимы между своими контактами если измерить
напряжение между полом и положительным контактом
батарейки на 1000 В то там также будет 1000 В и также со второй
батарейкой. Но если мы измерим напряжение между
положительными контактами батареек то увидим напряжение
12 Вольт потому что имеется разность потенциалов.

12.

Мы можем также зажечь лампочку на 12 В, казалось бы и тут и
там одинаковы положительные потенциалы но природа
стремится уравновесить даже их. Если на пол поставить нашего
Ивана то есть опасность замыкания между Иваном и
положительным контактом любой из батареек но если Ивана
телепортировать наверх на положительный контакт одной из
батареек то уже для него будет опасен пол потому что Ивана
потенциал сравнялся с положительным электродом батарейки,
тоже самое происходит с птицами на высоковольтных линиях
они сидят на фазе и относительно их земля находится высоким
напряжением потому что земля наглухо связано с нулевым
проводом электросети.

13.

Вернемся к нашим батарейкам и металлическому полу если
перевернуть одну из батареек
то казалось бы вот
отрицательный и положительный контакт соединились сейчас
ток потечет и бабахнет но не забываем что ток течет только по
замкнутой цепи в этом случае происходит лишь только
сравнение
потенциалов
положительного
контакта
и
отрицательного контакта через металлический пол и при этом
на контактах батареек которые не на полу разница
потенциалов складывается получается что напряжение между
ними будет 2012 В уже химические силы батареек работают
вместе.