"14" июня 2022 г.

ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

С точки зрения физики определение электрического напряжения U между точками A и B для электрической цепи выглядит следующим образом: – это величина, определяющая работу электрического поля по переносу единичного заряда.

Напряжение является причиной возникновения тока, в свою очередь, протекание тока по участку цепи на этом участке всегда вызывает падение напряжения, что описывает закон Ома.

Поскольку многих интересует практическая сторона вопроса, давайте спустимся с вершин чистой физики на землю и попытаемся объяснить что такое электрическое напряжение простыми словами.

ОТКУДА БЕРЕТСЯ НАПРЯЖЕНИЕ

Поскольку по определению – напряжение это совершение работы электрическим полем, то следует вспомнить об энергии. Энергия – это способность (в нашем случае электрического поля) совершать работу. А любая энергия, как известно, не возникает из ничего и не исчезает бесследно.

То есть, чтобы в электрической цепи возникло напряжение к ней должно быть подключено устройство генерирующее электричество из других видов энергии.

Такие устройства всем хорошо известны, это

• электрогенераторы;
• химические источники (электрические батарейки);
• солнечные батареи и пр.

При этом электрогенераторы могут приводиться в действие за счет сжигания топлива, энергии воды, ветра.

Кстати, под генератором электрического напряжения в общем случае понимают любое из перечисленных устройств (рис.1).

Рядовому пользователю в большинстве случаев безразлично каким способом получено напряжение, поэтому его интерес начинается от точек А и Б в которых к этому напряжению можно подключиться, например, от розетки или аккумулятора.

Просто и доходчиво объяснить между ними разницу можно, если вспомнить, что напряжение вызывает в цепи протекание электрического тока.

Ток – величина векторная, то есть помимо значения имеет и такую характеристику как направление, что доказывается различными опытами, но в контексте данной статьи прошу принять это на веру.

ЧТО ТАКОЕ ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Постоянное напряжение вызывает протекание тока неизменного, в первую очередь, по направлению. Это является необходимым условием.

Поскольку напряжение возникает между двумя точками, то в данном случае условно принято считать, что ток протекает в направлении от точки, имеющий более высокий потенциал, обозначаемый знаком "+" (рис.2).

Его источниками являются батареи, аккумуляторы, солнечные (фото) элементы.

Кроме того, постоянное напряжение можно получить из переменного в помощью устройств, называемых выпрямителями.

Постоянство напряжения по величине, строго говоря, не обязательно. Здесь все зависит от конкретной ситуации. Например, напряжение аккумулятора со временем может уменьшаться, что не делает его переменным.

Более того, даже периодические уменьшения и увеличения напряжения, если при этом направление тока не изменяется, позволяет говорить о пульсирующем напряжении, но не более.

Я кое в чем может утрирую, но тем не менее это так.

ЧТО ТАКОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Переменное напряжение вызывает протекание в электрической цепи тока изменяющего как направление, так и величину.

Характерным примером является напряжение в бытовой электрической сети, которое изменяется за одну секунду 50 раз, причем по синусоидальному закону.

Такое напряжение вырабатывается генераторами переменного тока.

Основные параметры переменного напряжения.

Частота (F) – число полных колебаний в единице времени. А время за которое происходит одно полное колебание называется периодом (Т) (рис.3). Период и частота величины взаимообратные F=1/T.

Кстати, переменное напряжение не обязательно должно иметь синусоидальную форму.

Амплитуда (Umax)– это максимальное (минимальное) значение напряжения относительно нулевой оси.

Действующее (эффективное) значение (Uэф) определяет работу, которую может проделать переменное напряжение за тот же промежуток времени, что постоянное.

Геометрически оно определяется площадью S, ограниченной графиком и нулевой осью. Для синусоиды применима формула Uэф=0,707*Umax.

Это основное что нужно сказать про напряжение и его виды.

Существуют и другие понятия: фаза, мгновенное значение, гармоники, но это отдельная тема для разговора.