Spænding, modstand, strøm og effekt er de vigtigste elektriske mængder

I elektroteknik giver det ingen mening at bare sige "elektricitet". Her er det altid nødvendigt at specificere, hvad der nøjagtigt diskuteres. Vi kan betyde den elektriske ladning af kondensatoren, spændingen i stikkontakten, strømmen, der strømmer gennem ledningerne, eller for eksempel den strøm, som den elektriske måler i vores lejlighed vikles om en måned.

Under alle omstændigheder er der ingen sådan mængde som elektricitet, der er mængden "mængde elektricitet", korrekt kaldet den elektriske ladning, der måles i vedhæng. Dette er en elektrisk ladning - den bevæger sig langs ledningerne, akkumuleres på kondensatorens plader, er periodisk til stede ved terminalerne (minimum - på fasetråden) på stikket, bevæger sig i form af strøm, når det elektriske netværk udfører arbejde. De vigtigste elektriske mængder er på en eller anden måde relateret til opladningen. Vi vil tale om disse værdier i dag.

spænding

Spændingen U måles mellem to punkter på kredsløbet. For at en stabil skiftevis eller konstant spænding skal begynde at være til stede i et lukket kredsløb, er der behov for en strømkilde, der kan sikre, at denne spænding opretholdes ved enderne af kredsløbet. Denne kilde tjener som en kilde til EMF - elektromotorisk kraft, som ligesom spænding måles i volt.

Hvis en sådan kilde er forbundet til et lukket kredsløb, vil der for det første være spænding mellem klemmernes terminaler, det vil sige i enderne af kredsløbet, og for det andet ved enderne af alle sektioner af dette kredsløb, hvis det betinget er opdelt i dele.

På hvert tidspunkt kan den elektriske spænding, der virker på en bestemt sektion af kredsløbet, have en anden værdi end i det forrige øjeblik, hvis kredsløbet er drevet af en variabel emf-kilde, eller den samme værdi, hvis det er en konstant emk-kilde, og kredsløbet henholdsvis, er et jævnstrømskredsløb.

Spændingen i enderne af DC-kredsløbet svarer til højdeforskellen på siden af ​​et bjerg, og ladningen under disse forhold er som vand hævet til en højde, kun med hensyn til det elektriske felt kaldes denne forskel for forskellen mellem (elektriske) potentialer, da der ikke er tale om et tyngdefelt.

Potentialeforskellen mellem to punkter er 1 volt, hvis man skal flytte en ladning på 1 vedhæng fra et punkt til et andet, skal man arbejde på det i en mængde på 1 joule. En volt er også lig med den elektriske spænding, der forårsager en jævn strøm på 1 ampere i det elektriske kredsløb ved en effekt på 1 watt, men mere om det senere.

strøm

Når der findes en elektrisk spænding i enderne af et afsnit i et kredsløb (leder), det vil sige, når der er forskel i elektriske potentialer, betyder det, at et elektrisk felt fungerer i lederen (langs længden af ​​det betragtede afsnit). Et elektrisk felt virker kraftigt på ladede partikler.

I metaller er for eksempel frie elektroner bærere med en negativ ladning og kan komme i translationel bevægelse, hvis de pludselig befinder sig i et eksternt elektrisk felt, hvis kilde i dette tilfælde er emk-kilden. Når elektroner kommer i bevægelse under påvirkning af et elektrisk felt, bliver de en bevægelig ladning, det vil sige en elektrisk strøm I.

Ladningsmængden måles i coulombs, og strømmen karakteriserer hastigheden for ladningsbevægelse gennem lederens tværsnit (pr. Tidsenhed). Når en elektrisk ladning af et vedhæng passerer gennem lederens tværsnit på et sekund, er strømmen i lederen 1 ampere. I analogi med vand - jo mere vand passerer gennem rørsektionen pr. Sekund - desto større er strømmen.

modstand

Under påvirkning af elektrisk spænding bevæger ladningen sig gennem lederens tværsnit og danner en strøm, men den bevæger sig ikke uhindret. Siden vi begyndte at overveje en metalleder, fortsætter vi med den.

Elektroner i en leder, der bevæger sig under påvirkning af et elektrisk felt, løber ind i forhindringer inde i lederen - atomer i krystalgitteret såvel som hinanden på grund af den kaotiske komponent (termisk) i bevægelsen af ​​elektroner og atomvibrationer.

Disse forhindringer giver en slags modstand, sænker elektronerne, reducerer strømmen sammenlignet med hvor meget den kunne udvikle sig, hvis disse hindringer ikke var. Men denne slags modstand R i virkelige ledere (kredsløb) er der altid.

Denne værdi kaldes elektrisk modstand i elektroteknik. Elektrisk modstand måles i ohm. En Ohm er lig med den elektriske modstand for en del af det elektriske kredsløb, mellem hvilke enderne strømmer en jævn strøm på 1 ampere ved en spænding på 1 volt ved enderne.

Jo større modstand der kendetegner en given leder, jo mindre vil strømmen være ved den samme spænding ved enderne af denne leder. Denne afhængighed kaldes Ohms lov for et afsnit i et elektrisk kredsløb: Størrelsen af ​​strømmen i et afsnit af et kredsløb er direkte proportional med spændingen i enderne af dette afsnit og omvendt proportional med den elektriske modstand i et givet afsnit af kredsløbet.

magt

Når man taler om det elektriske kredsløb, spænding, modstand og strøm, kan man ikke undgå at afslutte emnet grundlæggende elektriske mængder med en historie om den elektriske strøm P. Når en strøm etableres og fortsætter med at strømme i kredsløbet under påvirkning af spænding, udfører emk-kilden arbejdet A på kredsløbet.

Faktisk udføres arbejde af et elektrisk felt på en elektrisk ladning, der bevæger sig i dette felt. Mængden af ​​perfekt arbejde afhænger af den potentielle forskel, som ladningen har overvundet, og af størrelsen på denne ladning. Jo hurtigere arbejdet blev udført, jo højere er kraften i processen.

I tilfælde af strøm, taler vi normalt om kraften i kilden, der udførte arbejdet, samt om forbrugerens strøm (kredsløb). Den elektriske strøm, der bruges til nyttigt arbejde, måles i watt. For enhver type energi, ikke kun elektrisk, defineres 1 watt som den effekt, hvorpå 1 joule arbejde udføres på 1 sekund af tiden.