Ток, напряжение и мощность являются основными величинами, характеризующими состояние электрической цепи.
Электрический ток – это упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов как положительных, так и отрицательных. Положительный заряд обозначается буквой q+, а отрицательный q-. Сила тока определяется количеством заряда q = (q+) + (q-), прошедшего через поперечное сечение проводника за единицу времени:
Таким образом, электрический ток – это отношение изменения заряда к изменению времени. Ток представляет собой скорость изменения заряда во времени. Величина заряда одного электрона очень мала и равна:
Ток имеет знак положительный или отрицательный, то есть эта величина алгебраическая. Ток будет положительным, если он течет от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом. За положительное направление тока условно принимается движение положительного заряда. В теоретических основах электротехники (ТОЭ) нам часто неизвестно истинное направление токов в ветвях, поэтому задаем условно положительное направление. Условно положительное направление тока выбираем произвольно, как это показано на рисунке ниже. Но это не означает, что ток на самом деле направлен от точки 1 к точке 2, в действительности он может быть направлен в обратную сторону.
Если мы можем предугадать, какой из потенциалов будет больше, то тогда мы можем правильно указать направление тока – от большего потенциала к меньшему.
Электрический потенциал φ - это работа, совершаемая силами поля по переносу положительного заряда в данную точку. Каждая точка электрической цепи имеет свой потенциал. Если потенциалы в двух точках одинаковые, то ток между ними отсутствует.
Перенос заряда в цепи (протекание электрического тока) связан с преобразованием энергии W.
Напряжение – это количество энергии, которая затрачивается на перемещение единицы заряда из одной точки в другую и определяется по формуле:
Для напряжения, так же как и для тока, произвольно выбираем условно положительное направление, которое указывается стрелкой от большего потенциала к меньшему. Таким образом, напряжение – это есть разность потенциалов двух точек U12 = φ1 - φ2.
Энергия. При подаче напряжения к участку цепи через него начинает проходить электрический заряд. Для того, чтобы перемещался заряд на этом участке затрачивается энергия. Энергия - это величина положительная и определяется по формуле:
Мощность – это скорость изменения энергии с течением времени. Мгновенное значение мощности определяется по формуле:
Мгновенная мощность – величина алгебраическая и определяется как произведение мгновенных значений тока и напряжения. Знак мощности определяется знаками мгновенных значений тока и напряжения. Если знаки тока и напряжения совпадают, то мощность положительна – это соответствует потреблению энергии элементом. Если знаки разные у тока и напряжения, то мощность отрицательна – это соответствует тому, что данный элемент отдает свою энергию.
Бывают активные и пассивные элементы электрической цепи. Пассивные элементы – это резистор, катушка, конденсатор, а активные элементы – это источники энергии.
Таким образом, мы ознакомились с основными понятиями: ток, напряжение, мощность.
Следующая тема, которую мы рассмотрим - активные элементы.
Если понравилась статья, подписывайтесь на канал и не пропускайте новые публикации.
Читайте также:
1. Как электроэнергия передается от электростанций до наших домов;
2. Что такое электрический ток - простыми словами;