Что такое электрический ток и напряжение — простое объяснение для обывателя

Электрический счетчик электроэнергии

Мы с самого детства начинаем знакомство с электричеством, когда взрослые запрещают нам вставлять в розетку пальцы и различные предметы. Потом мы взрослеем, приобщаемся к современному миру научно-технического прогресса, в котором абсолютное большинство устройств для своей работы используют электрическую энергию. Школьный курс физики, который предполагает изучение электричества, для многих оказывается бесполезным. Лишь единицы представляют себе что же такое электрический ток, а для остальных это скорее обобщающее нарицательное, током называют все подряд. Все также знают, что включённый телевизор или оставленный на ночь свет приведёт к повышению платы за электроэнергию, за этим строго следит счётчик, который установлен на самой границе электрической сети. Не буду уходить в повествовательные дебри, думаю вы поняли, что данный материал для обывателей, чтобы они имели хотя бы образное представление о токе и напряжении, что живет в розетках.

Итак, электрический ток обозначается буквой I и измеряется в Амперах, а напряжение обозначается буквой U и измеряется в Вольтах. Эти понятия хоть и относятся к одной стихии, все же являются совершенно разными, и путать их, все равно как назвать самовар валенком, только потому, что так было модно в старину ставить валенки на самовар. Для понимания электрических процессов давайте подключим образное мышление. У меня есть хорошая аналогия, уже обкатанная на большой аудитории, и получившая положительный отклик.

Представьте длинное одноэтажное здание, которое растянулось на сто метров. В здании царит разруха, раскиданы камни, строительный мусор, оторвавшийся от стен. С одной стороны и другой стороны нет стен и оно как провод по всех длине может продуваться. Есть большой вентилятор, который установлен в одном конце здания очень плотно, он может продуть все здание воздухом целиком. Так вот это здание — аналог обычного провода. Камни и строительный мусор — это заряженные частицы: протоны и электроны. Пока в проводе не действует напряжение все частицы находятся в покое.

Теперь вентилятор запускается и через все здание начинает дуть ветер. Так вот ветер — это напряжение, которое есть в розетке, аналогом которой является вентилятор. Напряжение — это невидимое поле, которое само по себе не выполняет полезной работы, но способствует чтобы ее выполнял электрический ток. Так давайте уже запустим наш виртуальный вентилятор на малую мощность. Ветер дует, но камни никуда не движутся. Усилим вращение, ветер дует все сильней и наше мысленное напряжение приводит в движение камни и мусор, все они разлетаются по зданию и движутся в направлении другого конца здания. Летящий камень — это аналог электрического тока. Заряженные частицы движутся от большего потенциала к меньшему, то есть от конца здания где стоит вентилятор и давление воздуха выше, к противоположной стороне с пониженным давлением. Если на пути летящего камня мы поставим преграду, то все будет зависеть от его скорости, то есть от силы тока. Чем быстрей летит мусор и камни, тем легче они преодолеют любую преграду. Преграда в данном случае аналог электрической нагрузки.

Но в нашем представлении скоро ток прекратит свое существование, ведь в конце концов вентилятор сдует все камни и мусор из нашего здания. Не будет заряженных частиц, не будет и тока, каким бы высоким не было напряжение. Но есть один вариант, а что если мы наше длинное здание расположим по кругу. Да так, чтобы один конец здания был на выходе вентилятора, а другой на входе. Теперь получается, что вентилятор будет гонять камни и мусор по кругу и ток не прекратится никогда.

Итак, ток — это именно движение заряженных частиц, и за счет энергии движения они способны совершить полезную работу. Если частица движется медленно, то и работа будет соответствующей. Стиральная машинка от такого потока работать не будет, только маленькая лампочка загорится. А напряжение — это величина, характеризующая разность напряженности электрического поля в начале проводника и на его конце (в нашем примере это разница давления воздуха на выходе вентилятора и на его входе).

Наш пример рассматривает схему постоянного тока, и в нем есть что добавить и подкорректировать. Я постараюсь написать много материалов для популяризации физики и электротехники. Ну и напоследок один интересный факт — все думают что электроны, как основные заряженные частицы вещества, движутся от плюса к минусу, но на самом деле их заряд отрицателен, а значит они движутся от минуса к плюсу.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.