Электроника:Постоянный ток/Основные концепты электричества/Напряжение и электроток в реальной цепи

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Максим Кузьмин (Cubewriter) Контакты:</br>* Skype: cubewriter</br>* E-mail: cubewriter@gmail.com</br>* Максим Кузьмин на freelance.ru
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Напряжение и электроток в реальной цепи[1]

Поскольку для перемещения зарядов под действием сопротивления требуется энергия, то напряжение в цепи будет постепенно падать по мере продвижения зарядов от стартовой до конечной точки в цепи.

Важно отметить, что если величина электротока (т.е. количество зарядов, проходящих через заданную точку каждую секунду) одинакова на всем протяжении цепи, то величина напряжения (т.е. потенциальная энергия на единицу заряда) в разных отрезках простой цепи может сильно варьироваться:

6 - 1 same current everywhere.png

Давайте рассмотрим для примера цепь на картинке выше. Сделав замеры, мы обнаружим, что количество электротока, текущего между углами 1 и 2, аналогично количеству электротока, проходящего через лампу (между углами 2 и 3). Точно такое же количество электротока будет проходить между углами 3 и 4, а также через батарею (между углами 1 и 4).

Однако мы также обнаружим, что напряжение в участке между двумя углами будет прямо пропорционально сопротивлению в участке между двумя этими углами (с условием, что количество электротока в любом участке электроцепи одинаково, а в случае с нашей простой цепью это именно так).

В обычной ламповой цепи сопротивление лампы будет гораздо выше, чем сопротивление подключенных к ней проводов, поэтому между углами 2 и 3 напряжение должно сильно упасть, а между углами 1-2 и 3-4 это падение будет незначительным. Падение напряжения между углами 1 и 4 будет, разумеется, полным количеством «силы», предоставленным батареей для проталкивания зарядов, и оно будет лишь слегка больше, чем падение напряжения на участке с лампой (между углами 2 и 3).

Давайте вернемся к аналогии с резервуарами воды:

6 - 2 waterwheel.png

Между точками 2 и 3, где падающая вода отдает свою энергию крутящемуся колесу, имеется большая разница в давлении, отражаемая в сопротивлении потока воды водяному колесу. Между точками 1-2 и 3-4 вода течет спокойно, не встречая почти никакого сопротивления, и поэтому между ними почти нет разницы в давлении (т.е. между ними почти нет потенциальной энергии). Однако объем воды, текущий по этой водопроводной системе, везде одинаков (с условием, если уровни воды в верхнем и нижнем резервуарах одинаковы): и в насосной трубе, и во всех трубах, и в потоке, падающем на водяное колесо.

Итак, в простых цепях электроток одинаков на всех участках, но напряжение на разных участках может быть разным.

См.также

Внешние ссылки