Электрический ток
Ток — это упорядоченное движение заряженных частиц (электронов) по проводнику. Его основная характеристика, сила тока, определяется как количество электричества, проходящее по цепи за единицу времени. Единица измерения заряда, кулон, в 2019 году был приравнен к величине, соответствующей 6,241509074460762e+18 зарядам одного электрона. Сила тока, измеряемая в амперах (A), рассчитывается по формуле I=q/t, где t — это время в секундах, а q — заряд в кулонах.
Различают два вида тока: постоянный и переменный. Первый движется по цепи в одном направлении. В этом случае электроны поступательно перемещаются от катода (-) к аноду (+), а направления тока принято считать противоположным. Во втором случае направление движения частиц и напряжение в сети меняется на противоположное с определенной частотой. В России и СНГ принят стандарт 220 В и 50 Гц. Это означает, что 50 раз в секунду напряжение плавно изменяется от -220 В до +220 В. Из-за вида графика такой ток называют синусоидальным.
Электрическое напряжение
Для того, чтобы электроны в проводнике пришли в упорядоченное движение, требуется воздействие сторонней силы — это и есть напряжение. Его возникновение обусловлено разностью потенциалов между двумя точками в цепи, создаваемой источником питания (батарея, генератор). Если рассматривать связь, то оно является причиной, а ток — следствием.
Напряжение помогает электронам преодолевать при движении сопротивление проводника, следовательно оно связано с током прямо пропорциональной зависимостью. Сила, создающая напряжение, называется электродвижущей (ЭДС). Как и любая другая, она совершает работу, которая измеряется в джоулях.
Если напряжение в данном контексте является позитивным фактором, то сопротивление проводника и расстояние между точками с разностью потенциалов оказывают негативное влияние. Соответственно, чем эти величины больше, тем более высокое напряжение требуется для возникновения тока заданной силы.
Напряжение тоже может быть постоянным и переменным. Для создания первого используются батареи и аккумуляторы, второе вырабатывается генераторами. Прибор, рассчитанный на работу с постоянным током может быть запитан от сети переменного через выпрямитель. Стоит учитывать, что напряжение в сети может совершать скачки, что губительно сказывается на подключенном к ней оборудовании. Решить эту проблему помогут стабилизаторы Энерготех.
Разница между током и напряжением
Отличия между этими двумя величинами фундаментальны, и заключаются не только в разных единицах измерения. В любой цепи происходят потери как напряжения, так и тока. Однако первое падает из-за полного сопротивления, учитывающего все соединенные элементы, в том числе и источник питания, так как он тоже имеет свое, внутреннее, сопротивление. Потери тока происходят только в пассивных элементах: провода, нагрузка.
Есть отличия и в типе создаваемого поля. Напряжение создает электростатическое, а проходящий по проводнику ток — электромагнитное поле. Причинно-следственная связь между этими характеристиками говорит о том, что напряжение может существовать без тока, а обратное невозможно.
Для того, чтобы представить себе что-либо абстрактное, можно использовать бытовые аналогии. В данном случае уместно провести аналогию с водой. Она всегда стремиться попасть из более высокой точки в низкую. Отличие уровней в этом случае напоминает разность потенциалов. Движение воды на этом пути характеризуется определенной величиной напора, которая является аналогом напряжения. Ну а количество перемещающейся жидкости за единицу времени похоже на силу тока. Любая преграда на пути воды может имитировать электрическое сопротивление.
