Tensiunea este un concept important al ingineriei electrice

Electricitatea este cel mai utilizat tip de energie. Fără exagerare, putem spune că definiția curentului electric ca mișcare ordonată a electronilor este bine cunoscută chiar și din manualul școlii fizicii. Dar aici ce este tensiunea și cum este asigurată această "mișcare ordonată", nu toată lumea va răspunde. Amintiți-vă că un electron, elementar încărcătura electrică, prin ea însăși nu se mișcă de conductor. Pe de altă parte, numai mișcarea încărcăturilor de-a lungul lanțului este însoțită de realizarea unei lucrări utile sub forma transformării energiei dintr-o specie în alta. Prin aceste transformări ale curentului electric, în unele cazuri, se aprinde bec cu filament, iar în altele - se rotește motorul rotorului. În primul caz avem o transformare energie electrică în termică, iar în al doilea - în magnetică. Energia încărcărilor mobile este consumată de o sursă care susține curentul electric din circuit. Făcând-o de-a lungul conductorului, curentul transferă consumatorului energia sursei EMF - filamentul, înfășurarea motorului electric etc.

Dacă definim curentul ca număr de sarcini care curg de-a lungul conductorului, atunci putem spune că lucrarea curentă depinde de numărul de astfel de încărcări per unitate de timp. Și de ce depinde curentul electric din circuit? Să considerăm un model de debit curent prin exemplul unui jet de apă care curge din orificiul din partea inferioară a cilindrului, umplut în partea superioară. Să ne imaginăm că în modelul nostru cilindrul este un conductor, iar apa este un număr mare de picături de electroni. Apoi, este clar că cantitatea de apă care curge pe unitate de timp depinde de doi parametri - presiunea coloanei de apă, care în circuitele electrice este denumită tensiunea curentului și diametrul găurii - analogul rezistența electrică. Înălțimea coloanei de apă din acest model determină potențialul superior al sursei de energie, încărcările cu picături sunt similare cu fluxul de electroni care se deplasează de la stratul superior la cel inferior. Energie potențială masa de apă, adică capacitatea de a efectua o muncă utilă, la nivelurile superioare și inferioare este diferită. Datorită diferenței de potențial, apa poate curge din gaură și cu conversia energiei potențiale a coloanei de apă în energia cinetică a jetului de apă. Dacă înălțimea coloanei de apă este mărită, atunci diferența de potențial sau tensiunea crește, iar puterea curentului, mai exact, masa apei care curge pe unitatea de timp, crește de asemenea. Astfel, modelul propus prezintă o dependență direct proporțională a puterii actuale asupra tensiunii.

În teoria electricității, această concluzie este scrisă după cum urmează: I = f (U) * K, unde I este curentul, U este tensiunea și K este caracteristica individuală a reacției circuitului electric la conductivitatea curentului de trecere. În inginerie, valoarea de conductanță inversă R = 1 / K este de obicei utilizată și se numește "rezistență". Rezistența este de obicei tratată ca o sarcină utilă în circuit. În modelul nostru, o astfel de "rezistență" este zona gaurii de scurgere a apei: cu cât este mai mare, cu atât mai mare este permeabilitatea acesteia sau, în limba inginerie electrică, conductivitatea și, prin urmare, rezistența la curgerea apei scade.

Modelul arată clar modul în care energia potențială a fluxului de încărcătură cu picături este transformată în energia cinetică a jetului de evacuare. Cu cât rezistența este mai redusă (sau mai multă conductivitate), cu atât mai multă muncă mecanică se realizează pe masa de apă. Cu alte cuvinte, diferite tipuri de sarcini utile - o convertoare DC, cum ar fi filamentul transformă energia electrică în căldură și lumină, bobina releului transformă energia electrică într-un magnetic, etc.

Revenind la circuitele electrice, putem concluziona că intensitatea actuală a I curent și tensiunea U sunt parametrii electrici care determină un curent de locuri de muncă (A = U * I).

În același timp, puterea curentă este determinată de cantitatea de încărcare transferată, iar tensiunea este motivul pentru care electronii "trebuie să fie comandați" de la un potențial mai mare la mai mic. Dacă nu există tensiune, atunci nici o cantitate de electroni liberi în substanță nu va conduce la o mișcare de încărcări. Aceasta înseamnă că absența tensiunii nu duce la transferul de energie.

O bună demonstrație a rezultatelor este hidroenergetica: acestea sunt construite folosind o diferență mare în nivelurile apei (potențiale). Aici masa apei care se încadrează este similară curentului, iar diferența dintre nivelele barajelor superioare și inferioare joacă rolul unei scăderi potențiale.