Что такое сила тока и напряжение

Меня всегда интересовала тема электрического тока и электронных микросхем.

И я никак не мог понять электрический ток. Ну, то есть я не мог понять, что значит вот это выражение «сила тока» или «напряжение». Что вообще значит разность потенциалов, и почему что-то куда-то от этого течёт.

Искал разные аналогии, пытался читать чужие объяснения, но лишь недавно накопилось что-то в голове. Решил поделиться.

Начну с основного. То, что называют в школе «силой тока» — это вообще не «сила» тока. То, что там происходит — это скорость тока.

Потому что определение звучит примерно так: количество заряда, проходящего через сечение проводника в единицу времени.

Если перевести на нормальный язык: вот идёт 20 зарядов, переходят некоторую точку в проводе (или в чём-либо ещё). И эту точку они проходят за секунду. Вот и получается «сила тока» — 20 зарядов в секунду. С какого перепуга это сила? Это куда ближе к скорости.

И вот есть единица измерения «ампер». И она означает кулон за секунду. То есть какое-то количество зарядов, которое вместе равно одному кулону, проходит через точку проводника за секунду. Этих зарядов в 1 кулоне — туча: 6,24*10^18. Если с нулями написать — 6 240 000 000 000 000 000 зарядов электрона составляют 1 кулон. То есть есть туча электронов, которые и переносят этот заряд. На каждый электрон приходится по одному заряду.

И вот как только я осознал, что ампер — это количество зарядов, сразу стали понятны все эти параллельные и перпендикулярные соединения.

Течёт себе по проводу 1 кулон зарядов, притёк он такой к развилке параллельного соединения — дальше по одной развилке потекла половина заряда и по другой — тоже половина (если там одинаковые лампочки, например). Потом они после этой развилки вместе слились — и снова бац — один кулон этих частиц с зарядом.

Вот и получается, что количество зарядов гуляет по цепи одинаковое количество. И поэтому то, что называют силой тока — это количество зарядов. То есть термин «сила тока» — очень хреновый термин. Количество зарядов за секунду — куда длинней звучит, но при этом куда проще.

Дальше переходим к напряжению. И его тоже я понять не мог. Естественно. Мне же его объясняли так же, как и силу тока. То есть хреново.

Что такое напряжение? Напряжение — это энергия, которая высвобождается, когда единичный заряд «сползает» от высокого потенциала к низкому. Чтобы у этого заряда был заряд, его туда нужно «затолкать». Работа (или энергия), которая затрачивается на то, чтобы этот заряд туда «загнать» в идеальном мире равна той энергии, которая высвободится. Поэтому её тоже можно назвать напряжением )

То есть вот есть у нас провод длиной 10 метров. Слева избыток заряда, справа — недостаток. Задача — обеспечить равновесие. Напряжение — это энергия, которая высвободится, пока заряды будут бежать от одного конца к другому.

По этой причине напряжение можно представить как цикл энергичных пинков под задницу зарядам. 😆 И они такие побежали. А кто не побежит? )

Напряжение измеряется в джоулях на кулон. Или — что то же самое — в вольтах. Иными словами, кулон (количество зарядов) получает пинок в 1 джоуль и бежит из точки А в точку Б. И если он добежал до точки Б, говорят, что между точками А и Б — разница потенциалов была равна 1 вольт.

Теперь лучше всего сделать паузу, выпить кофейку или чайку и посмотреть вот это гениальное видео, в котором автор Михаил Майоров очень наглядно показал электрический ток в аналогии с током воды. Очень рекомендую: всего 18 минут, а очень круто показано.

Собственно, после просмотра этого видео у меня в голове появилось хоть какое-то соображение, что к чему )

А следующим весомым шагом стала книга «Искусство схемотехники» (The Art of Electronics) авторов П. Хоровиц и У. Хилл (Paul Horowitz, Winfield Hill). Конкретно по данному вопросу нужно читать страницу 9 их шикарной книги ) Очень рекомендую. В сети найти можно, а если ищется с трудом — то она есть вот тут: http://nnm-club.me/forum/viewtopic.php?t=754538

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *