Електрична напруга
Ми знаємо, що електричний струм – це впорядкований рух заряджених частинок, яке створюється електричним полем, а воно при цьому здійснює роботу. Роботу сил електричного поля, що створює електричний струм, називають роботою струму. У процесі такої роботи енергія електричного поля перетворюється на інший вид енергії – механічну, внутрішню та ін.
Від чого ж залежить робота струму? Можна з упевненістю сказати, що вона залежить від сили струму, т. Е. Від електричного заряду, що протікає по ланцюгу в 1 с. У цьому ми переконалися, знайомлячись з різними діями струму (див. § 35). Наприклад, пропускаючи струм по залізній або нікелінового дроті, ми бачили, що чим більше була сила струму, тим вище ставала температура дроту, т. Е. Сильніше було теплову дію струму.
Але не тільки від однієї сили струму залежить робота струму. Вона залежить ще й від іншої величини, яку називають електричною напругою або просто напругою.
Напруга – це фізична величина, що характеризує електричне поле. Воно позначається буквою U. Щоб ознайомитися з цією дуже важливою фізичною величиною, звернемося до досвіду.
На малюнку 64 зображена електрична ланцюг, в яку включена лампочка від кишенькового ліхтарика. Джерелом струму тут служить батарейка. На малюнку 64, б показана інша ланцюг, в неї включена лампа, використовувана для освітлення приміщень. Джерелом струму в цьому ланцюзі є міська освітлювальна мережа. Амперметри, включені в зазначені ланцюга, показують однакову силу струму в обох ланцюгах. Однак лампа, включена в міську мережу, дає набагато більше світла і тепла, ніж лампочка від кишенькового ліхтаря. Пояснюється це тим, що при однаковій силі струму робота струму на цих ділянках ланцюга при переміщенні електричного заряду, рівного 1 Кл, різна. Ця робота струму і визначає нову фізичну величину, звану електричною напругою.
Напруга, яка створює батарейка, значно менше напруги міської мережі. Саме тому при одній і тій же силі струму лампочка, включена в ланцюг батарейки, дає менше світла і тепла.
Напруга показує, яку роботу виконує електричне поле при переміщенні одиничного позитивного заряду з однієї точки в іншу.
Знаючи роботу струму А на даній ділянці ланцюга і весь електричний заряд q, що пройшов по цій ділянці, можна визначити напруга U, т. Е. Роботу струму при переміщенні одиничного електричного заряду:
U = A / q
Отже, напруга дорівнює відношенню роботи струму на даній ділянці до електричного заряду, що пройшов по цій ділянці.
З попередньої формули можна визначити:
A = Uq, q = A / U.
Електричний струм подібний течією води в річках і водоспадах, т. Е. Течією води з більш високого рівня на більш низький. Тут електричний заряд (кількість електрики) відповідає масі води, що протікає через перетин річки, а напруга – різниці рівнів, напору води в річці. Робота, яку здійснює вода, падаючи, наприклад, з греблі, залежить від маси води та висоти її падіння. Робота струму залежить від електричного заряду, що протікає через перетин провідника, і від напруги на цьому провіднику. Чим більше різниця рівнів води, тим більшу роботу виконує вода при своєму падінні; чим більше напруга на ділянці кола, тим більше робота струму. В озерах і ставках рівень води усюди однаковий, і там вода не тече; якщо в електричному ланцюзі немає напруги, то в ній немає і електричного струму.
Питання
Опишіть досвід, який доводить, що робота струму залежить не тільки від сили струму, але і від напруги.
Що таке електрична напруга?
Як можна визначити його через роботу струму і електричний заряд?
(1 votes, average: 5.00 out of 5)