Прошлую мою статью про силу тока, вы, мои читатели, растерзали, как Тузик грелку. Было много ругани в комментах и недопонимания, а также матерные высказывания в адрес автора. Да, автор не смог донести правильную мысль, статья была сыровата. Это была просто проба пера на Дзене, но я даже и не думал, что она вызовет такой резонанс. Ок, исправляюсь. Попробуем еще раз донести свои мысли по поводу напряжения, силы тока и сопротивления.
Еще раз про аналогию напряжения с гидравликой
Итак, начнем с водобашни, в которой есть вода. Эта водобашня находится на планете Земля. Значит есть гравитационные силы, которые притягивают воду к поверхности Земли. Здесь было тоже очень много недопонимания. Но давайте согласимся в одном: чем больше воды в башне, тем сильнее этот объем воды давит на дно башни.
Пример:
Теперь вопрос: где давление на дно башни сильнее? И да, эти две башни находятся на планете Земля рядом с друг другом на одной ровной поверхности. Не ошибусь, если скажу, что давление на дно башни в полностью заполненной башне будет сильнее, чем в той, где уровень воды наполовину меньше.
Для меня это аналогия с напряжением. Вода статична, она никуда не льется. То же самое в батарейке. Вы можете замерить напряжение. Ну ладно, ок, ЭДС. Но в этом случае ведь нет электрического тока. Мы имеем просто напряжение. Так и в башне. Давление на дно есть, но вода никуда не бежит. Она стоит на месте. Ей некуда течь. Она стоит и тухнет.
Уровень воды в башне - это как уровень напряжения батарейки. Есть батарейки на 3.7 Вольт (литий-ионные), есть щелочные на 1.5 Вольт. Это все равно, что башня которая полная (3,7 Вольт) и которая заполненная наполовину (1,5 Вольт).
Электрический ток
Как только молекулы воды зашевелились и понеслись в одном направлении, то можно сказать по аналогии с гидравликой, что появился электрический ток.
Об этом я писал в этой статье.
Сопротивление потоку
Ок, давайте сделаем так, чтобы уровень воды в водобашне всегда был постоянным. Для этих целей мы будем использовать насос автоматической подачи воды, который будет всегда поддерживать один и тот же уровень, независимо от того, какой диаметр трубы приварен к основанию башни.
Уровень воды у нас всегда находится на "стоп-уровне". В нашем случае можно сказать, что давление на дно башни всегда будет постоянное и не будет меняется даже тогда, когда сбоку из приваренной трубы течет вода.
Итак, что имеем на картинке выше? Имеем всегда наполненную водобашню и всегда постоянный поток воды из приваренной трубы у основания башни. Это будет продолжаться до тех пор, пока не сломается насос подачи воды.
Меняя диаметр трубы, ее длину, и засоренность, мы можем влиять на сопротивление потоку жидкости.
Вы ведь все крутили барашек краника на своей кухне?
Крутим до упора в одну сторону барашек - краник полностью закрывается, вода не бежит. Крутим в другую сторону барашек - кран можно полностью открыть, и вода хлынет большим потоком.
У себя на кухне вы можете выставить любой поток воды. Или вы меняете давление в трубе водоснабжения с помощью своего барашка на кранике?)) Конечно же нет. С помощью краника вы просто меняете сопротивление потоку жидкости и все. Давление в системе всегда остается таким же, какое оно было и до кручения вашего барашка на кранике.
С башней все то же самое. Крутнули до упора в одну сторону, вода хлынула сильным потоком.
Крутнули в другую сторону барашек - полностью перекрыли поток воды. Сработал датчик уровня, и вода перестала наполнять башню.
Сила поТОКА
Как можно характеризовать такой поток воды из ГЭС?
Ну он сильный и мощный.
А как можно характеризовать этот поток воды из шланга?
Да таким напором воды даже муху нельзя убить!
В чем разница между этими двумя картинками? В расходе воды за 1 секунду!
С ГЭС за секунду из сливного отверстия выльется в разы больше литров воды, чем за весь день из садового шланга.
Итак, проводим аналогию электротехники и гидравлики.
1 молекула воды - это как 1 электрон
Сколько молекул воды в 1 литре? До-хре-на.
Сколько заряда электронов в 1 Кулоне? До-хре-на.
Поэтому, никто не берет такие маленькие значения. Ну неудобно, ей богу.
Продолжаем мысль...
Если через поперечное сечение трубы пройдет 1 литр воды за 1 секунду, то это будет означать, что расход воды составляет 1 литр/сек.
Если через поперечное сечение проводника пройдет заряд в 1 Кулон за 1 секунду, то это значит, что сила тока будет 1 Кулон/секунда.
Для жидкости не придумали отдельной латинской буквы, чтобы показать расход. Он так и остался литр/сек. А вот для электротехники и электроники 1 Кулон/сек = 1 Ампер. Поэтому никто не говорит "кулон в секунду". Все говорят "Амперы".
Закон Ома по аналогии с гидравликой
Итак, думаю все вы знаете закон Ома.
I - сила тока, Ампер
U - напряжение, Вольт
R - сопротивление, Ом
Итак, что влияет на силу тока? Из формулы выше мы видим, что это напряжение (U) и сопротивление (R).
Можно ли теоретически добиться силы тока в 100 Ампер при сопротивлении в 100 Ом? Возможно, если напряжение будет 10 000 Вольт. U=IR.
Приведу вам даже гидро-аналогию. Давайте рассмотрим эту фотографию:
Сопротивление для жидкости - это ствол пожарного рукава. Он очень узкий. Значит, для потока воды это будет как большое сопротивление. Давление создается с помощью дизельного насоса пожарной машины. Давление - это по аналогии и есть напряжение. В этом случае расход воды литров/сек будет тоже очень и очень приличный.
Давайте разберем еще одну картинку:
Плотина наполнена под завязку водой (дикое напряжение - U), диаметр отверстия большой (маленькое сопротивление - R). Ну что в этом случае можно сказать? Расход воды (сила тока - I) будет просто крышесносным даже в прямом значении этого слова.
Вот такая получается аналогия.
Пишите в комменты, где-что непонятно и где я может быть выразился не так. Все статьи будут дополняться и исправляться.