Чем отличается сила тока от напряжения: есть ли разница и сравнение

Как влияет напряжение на электрическую цепь

Во-первых, напряжение определяет силу, с которой электрический ток будет протекать через цепь. Чем больше напряжение, тем сильнее будет ток. При низком напряжении ток может быть слабым или даже отсутствовать вовсе.

Во-вторых, напряжение может влиять на работу устройств, подключенных к цепи. Некоторые устройства требуют определенного уровня напряжения для правильной работы. Если напряжение ниже или выше этого уровня, устройства могут работать неправильно или даже повредиться.

Также, напряжение может влиять на энергопотребление цепи. При повышении напряжения, сила тока может увеличиться, и это может привести к увеличению энергопотребления. Контроль напряжения в цепи позволяет регулировать энергопотребление и эффективность работы устройств.

Важно отметить, что напряжение в электрической цепи должно соответствовать требованиям устройств и быть в пределах допустимых значений. Недостаточное или слишком высокое напряжение может вызвать нестабильность работы цепи и нанести вред оборудованию

Таким образом, напряжение является ключевым фактором в электрической цепи, определяющим силу тока и влияющим на работу устройств. Правильное контролирование и регулирование напряжения помогает обеспечить стабильное и эффективное функционирование цепи и подключенных устройств.

Плюсы и минусы

Что такое ток?

Течение – это поток чего-либо, например морской воды или атмосферного воздуха. В электрическом контексте поток электрических зарядов, чаще всего поток электронов через проводник, известен как электрический ток. Ток измеряется в амперах (А) с помощью амперметра. Ампер определяется как кулоны в секунду и пропорционален разности напряжений между двумя точками, где протекает ток.

Как показано на рисунке 01, когда ток проходит через чистое сопротивление R, отношение напряжения к току равно R. Это введено в Закон Ома который задается как:

V = I x R

Если напряжение dV изменяется через катушку, также известную как индуктор, ток dI через катушку изменяется по:

dI = 1 / L∫dV dt

Здесь L – индуктивность катушки. Это происходит потому, что катушка устойчива к изменению напряжения на ней и создает противодействие.

В случае конденсатора изменение тока на нем dI как следует:

dI = C (dV / dt)

Здесь C – емкость. Это происходит из-за разряда и зарядки конденсатора в зависимости от изменения напряжения.

Когда проводник движется поперек магнитного поля, в нем возникает ток, а затем и напряжение, в соответствии с правилом правой руки Флеминга.

Это основа электрического генератора, в котором серия проводников быстро вращается поперек магнитного поля. Как объяснялось в предыдущем разделе, накопление зарядов создает напряжение в батарее. Когда провод соединяет две клеммы, по ней начинает течь ток, то есть электроны в проводе перемещаются из-за разницы напряжений между клеммами. Чем больше сопротивление провода, тем больше ток и тем быстрее разряжается батарея. Точно так же нагрузка с более высокой потребляемой мощностью потребляет больший ток от источника питания. Например, лампа мощностью 100 Вт, подключенная к источнику питания 230 В, потребляемый ею ток можно рассчитать как:

P = V × I I = 100 Вт ÷ 230 В I = 0,434 А

Здесь, когда мощность выше, ток потребления будет большим.

Разбираемся чем отличается сила тока от напряжения

Современный мир невозможно представить без электричества. А основными его характеристиками являются ток и напряжение. Эти физические величины зависимы друг от друга, хотя имеют некоторые отличия. Чтобы понять, чем отличается сила простого электрического тока от напряжения, нужно сначала разобраться в их природе.

Понятие «ампер»

Такое физическое понятие, как сила тока выражается в амперах и определяется количеством носителей электрического заряда, проходящих через сечение проводника за временную единицу. Для большего понимания, можно сравнить эту силу с движением воды, протекающей по трубопроводу.

Объёма (количества) воды в трубе может быть и больше, и меньше. Скорость ее протекания также может отличаться. Вода может протекать быстрее или медленнее в зависимости от проходного диаметра труб и разницы уровней. Следовательно, можно сказать, что напор — это объём воды, протекающий в трубе за определённое время.

Представим проводник с отрицательно заряженными частицами, которые стремятся в сторону А. При этом ток будет двигаться в обратном направлении — в сторону В. Это связано с тем, что за направление тока принято считать то, в котором перемещаются частицы с положительным зарядом.

Носители отрицательного заряда, двигаясь в сторону А, пересекают поверхность проводника, обозначенную S или, иначе говоря, поперечное сечение. Через S за определенный промежуток времени (t), проходит какое-то количество заряда (q).

Например, за 2 секунды проходит заряд в 2 Кл (кулон), за 4 секунды м 4 Кл. Естественно, действие электрического тока будет больше, когда и заряда больше. Отсюда можно вывести формулу силы тока:

Понятие «вольт»

Узнать, что представляет собой напряжение, поможет наглядный пример. Есть два осветительных прибора: лампа накаливания (лампа №1) и миниатюрная лампочка по типу MH-6.3 (лампа №2). Если говорить простыми словами, то эти лампочки обладают разной мощностью.

Замыкаем выключатель и наглядно видим, что лампа №1 горит ярче, чем №2. Хотя сила тока, проходящего через обе лампочки, одинакова.

Ток, проходя через спираль лампочки, нагревает её. За счёт этого лампочка светится. Следовательно, здесь совершается электрическая работа, а именно нагрев нити. Однако в 1-ой лампе значение этой работы больше, нежели во 2-ой. Всё это потому, что у двух этих лампочек есть различия, которые заключаются в характеристике поля, именуемой электрическим напряжением.

Отсюда следует, что напряжением называется физическая величина, которая равна отношению электрической работы по переносу заряда (q) между 2-мя точками цепи к величине этого заряда.

В чём же разница

Мы выяснили, что ток — это количество заряда, а напряжение — сила, с какой этот заряд проходит. Природа этих двух понятий различна, что и объясняет, в чем разница между током и напряжением. Первое из этих понятий — это количество электричества, а второе — мера потенциальной энергии. Напряжение можно получить, воздействуя на электрические заряды, а ток возникает за счет прикладывания напряжения между точками электрической схемы.

Если снова прибегнуть к аналогии с водой и трубами, то можно сказать, что количество воды, протекающей в трубе за единицу времени, это ток, а напор воды — это напряжение.

С силой тока и напряжением связано еще одно понятие — мощность электроэнергии. Если переводить в формулу, то увидим следующую картину:

Следует также понимать, что ток всегда течёт по замкнутому контуру, а напряжение возникает между двумя точками (на зажимах) проводника. То есть, I появляется за счёт «давления» или, иначе говоря, разности U между двумя точками. Зависимость между этими двумя величинами описывает основной физический закон, сформулированный немецким ученым Георгом Омом.

Главное отличие I от U заключается в том, что ток представляет собой перемещение носителей заряда, а напряжение является причиной данного перемещения.

Отличие силы тока от напряжения

Неспособность воочию видеть электрический ток и поток зарядов всегда была проблемой для тех, кто пытается воспринимать основные электрические понятия. Два основных компонента исследований сила тока и напряжение, как правило, неверно истолкованы теми, кто пытается разобраться в теме. Эта статья поможет вам понять разницу между ними.

Основные понятия электричества вращаются вокруг одного атомного компонента ― электрона. Неустойчивые атомы, имеют либо дефицит, либо дополнительные электроны в своей валентной зоне. Лишние электроны с одного нестабильного атома стремятся в валентную зону атома имеющего дефицит электронов.

С помощью внешнего электрохимического источника, можно создать движение электронов. Любые две клеммы могут быть использованы для подключения этого источника заряда и создания двух контактов один с положительным потенциалом, а другой с отрицательным.

Идеальные V-I характеристики проводника

Разница потенциалов между двумя такими точками, одна из которых выступает в качестве источника, а другая приемника электронов, называется напряжением. Единицей измерения напряжения является вольт, и его символ «V».

Направление потока электронов и тока

Поток электронов в проводнике, вызывает током. Направление тока идет от положительного полюса к отрицательному. Но электрические заряды, т. е. электроны, на самом деле путешествуют от отрицательного к положительному потенциалу источника. Количество электрического заряда, протекающего через единицу площади поперечного сечения проводника, называется силой тока. Сила тока измеряется в амперах, и имеет символ «I».

Предохранители

Предохранитель используется в электрической цепи и электромонтажных работах, чтобы прервать поток чрезмерного тока через его компоненты. Производители электрических предохранителей указывают характеристики с помощью двух параметров — напряжения и силы тока. Критерии выбора предохранителя зависят от номинального напряжения цепи, в которой он будет работать.

Текущие характеристики предохранителя не зависят от вида, протекающего через него тока — переменного или постоянного. Это зависит только от величины тока в момент расплавления плавкой проволоки. Хотя толщина провода и тип используемой металлической проволоки является фактором, непосредственно связанным с текущей характеристикой оборудования. Это происходит потому, что теплота, выделяемая плавкой проволокой, является функцией квадрата тока, протекающего через проводник, умноженного на сопротивление и время протекания тока.

Влияние аккумуляторов на силу тока и напряжение

Один источник

Аккумуляторы (батареи) как правило оцениваются по силе тока (амперам) который они могут поставлять непрерывно в течение одного часа. Поэтому характеристики аккумуляторов указаны в ампер-часах. Срок службы батареи зависит от подключенной через нее нагрузки. Тяжелые нагрузки, как правило, сокращают срок службы батареи, в то время как легкие нагрузки увеличивают ее срок службы.

Последовательное соединение

Если аккумуляторы соединены в последовательном сочетании в электрической цепи, сети питания, напряжение в цепи будет увеличиваться, а сила тока в цепи останется на том же уровне.

Параллельное соединение

Параллельное соединение источников напряжения используется для увеличения тока без увеличения напряжения.

Аналогия с потоком воды

Два резервуара на одном уровне

Рассмотрим два резервуара соединенных прозрачной трубкой, вода в них держится на одинаковой высоте от земли. В трубке потока воды нет.

Два резервуара на разных уровнях

Теперь, если мы изменим положение одного из резервуаров, чтобы создать разность потенциалов, мы заметим, что вода поступает по трубке из контейнера с большим потенциалом в контейнер с более низким потенциалом. Вместо изменения уровня водоемов, мы можем также использовать водяные насосы для той же цели. Клапаны могут использоваться для регулирования количества протекающей в трубе воды из одного резервуара в другой.

Можно провести аналогию между этой ситуацией и простой электрической цепью. Водяной насос используется для создания давления воды в потоке, назовем это «напряжением». Вода ведет себя как заряженные электроны. Поток воды аналогичен движению электронов, и количество воды, протекающей через единицу площади поперечного сечения трубы аналогично «силе тока». Резервуар более высокого потенциала является «источником питания», и количество содержащейся в нем воды, является «емкостью аккумулятора». Любой кран устанавливаемый вдоль трубы можно рассматривать в качестве «нагрузки». электромонтажные работы

Работа тока

Сразу введем новое определение.

В процессе этой работы энергия электрического тока переходит в другие различные виды энергии (механическую, внутреннюю и др.). Более подробно мы говорили об этом, когда рассматривали действия тока.

От чего зависит работа тока?

Логично предположить, что работа тока будет зависеть от того, какой заряд протекает по цепи за определенное время. То есть, работа тока будет зависеть от силы тока.

Проверим это на простом опыте. Соберем цепь, состоящую из ключа, источника тока, амперметра и подключенной к проводам натянутой никелевой проволоки (рисунок 1).

Используя один источник тока, в цепи была определенная сила тока. Проволока нагрелась.

Если же мы заменим источник тока, который даст нам большую силу тока, чем предыдущий, то заметим определенные изменения. Наша проволока нагревается намного сильнее. Вот вам наглядное доказательство того, что тепловое действие (а значит, и работа тока) проявляется сильнее с увеличением силы тока в цепи.

Но дело в том, что сила тока — не единственная характеристика, от которой зависит работа тока. Другая (и не менее важная) величина называется электрическим напряжением или просто напряжением.

Связь работы тока и напряжения

Проведенные нами опыты объясняются следующим.

При одинаковой силе тока работа тока на этих участках цепи при перемещении электрического заряда, равного 1 Кл, различна.

Получается, что эта работа тока и определяет нашу новую физическую величину — электрическое напряжение.

Теперь мы может объяснить до конца наши опыты. Напряжение, которое создается батарейкой в первой цепи, меньше напряжение городской осветительной сети. Поэтому лампа, подключенная к сети, дает больше света и тепла. При этом сила тока в обеих цепях одинакова. Вся причина различий — в создаваемом напряжении.

Сходства и различия

\ def \ arraystretch {1.5} \ begin {array} {c: c} \ text {Сходства} & \ text {Различия} \\ \ hline \ hline \ text {Оба относятся к электрическим цепям} & \ text {Разные блоки, напряжение измеряется в вольтах, где 1 В = 1 Дж / Кл} \\ & \ text {в то время как ток измеряется в амперах, где 1 А = 1 Кл / с} \\ \ hline \ text {Оба параметра влияют на то, сколько мощности рассеивается через цепь element} & \ text {Ток равномерно распределяется во всех компонентах, когда они соединены последовательно} \\ & \ text {в то время как падение напряжения на компонентах может отличаться} \\ \ hline \ text {Могут быть оба чередующихся полярность (например, переменная} & \ text {падение напряжения одинаково для всех} \\ \ text {ток или переменное напряжение) или прямая полярность} & \ text {компоненты, подключенные параллельно, в то время как ток отличается} \\ \ hline \ text {Они прямо пропорциональны друг другу в соответствии с законом Ома} & \ text {Напряжение создает электрическое поле, а ток создает магнитное поле. field} \\ \ hline & \ text {Напряжение вызывает ток, а ток – это эффект напряжения} \\ \ hline & \ text {Ток течет только тогда, когда цепь замкнута, но есть различия в напряжениях остаться} \ end {массив}

Как видно из таблицы, у электрического тока и напряжения больше различий, чем сходства, но есть и некоторые сходства. Самая большая разница между ними заключается в том, что они полностью описывают разные величины, поэтому как только вы поймете основы того, что такое каждый из них, вы вряд ли запутаете их с одним Другой.

Постоянный ток

Какая разница между постоянным и переменным током, становится ясно уже из названия. Первый представляет собой движение электронов в одном направлении. Очень просто визуализировать его с использованием модели водяного контура. Достаточно представить, что вода течет по трубе в одном направлении. Обычными устройствами, создающими постоянный ток, являются солнечные элементы, батареи и динамо-машины. Практически любое устройство можно спроектировать так, чтобы оно питалось от такого источника. Это почти исключительная прерогатива низковольтной и портативной электроники.

Постоянный ток довольно прост, и подчиняется закону Ома: U = I × R. измеряется в ваттах и равна: P = U × I.

Из-за простых уравнений и поведения постоянный ток относительно легко осмыслить. Первые системы передачи электроэнергии, разработанные Томасом Эдисоном еще в XIX веке, использовали только его. Однако вскоре разница в переменном токе и постоянном стала очевидной. Передача последнего на значительные расстояния сопровождалась большими потерями, поэтому через несколько десятилетий он был заменен более выгодной (тогда) системой, разработанной Николой Теслой.

Несмотря на то что коммерческие силовые сети всей планеты в настоящее время используют переменный ток, ирония заключается в том, что развитие технологии сделало передачу постоянного тока высокого напряжения на очень больших расстояниях и при экстремальных нагрузках более эффективной. Что, например, используется при соединении отдельных систем, таких как целые страны или даже континенты. В этом заключается еще одна разница в переменном токе и постоянном. Однако первый по-прежнему используется в низковольтных коммерческих сетях.

Напряжение, ток и сопротивление

Электрическая цепь образуется, когда создается проводящий путь, позволяющий электрическому заряду непрерывно перемещаться. Это непрерывное движение электрического заряда по проводникам цепи называется током, и о нем часто говорят как о «потоке», как о потоке жидкости через полую трубу.

Сила, побуждающая носители заряда «течь» по цепи, называется напряжением. Напряжение – это особая мера потенциальной энергии, которая всегда относительна между двумя точками. Когда мы говорим об определенной величине напряжения, присутствующего в цепи, мы имеем в виду измерение потенциальной энергии для перемещения носителей заряда из одной конкретной точки этой цепи в другую конкретную точку. Без упоминания двух конкретных точек термин «напряжение» не имеет значения.

Ток, как правило, проходит через проводники с некоторой степенью трения или противодействия движению. Это противодействие движению правильнее называть сопротивлением. Величина тока в цепи зависит от величины напряжения и величины сопротивления в цепи, препятствующего прохождению тока. Как и напряжение, сопротивление – это величина, измеряемая между двумя точками. По этой причине величины напряжения и сопротивления часто указываются как «между» двумя точками в цепи.

Напряжение и сила тока в чем разница?

Закон Джоуля — Ленца

Теперь свяжем работу тока и теплоту, которая выделяется на проводнике за некоторое время t.

Почему нежелательно использовать телефон, подключенный к зарядке?Когда приборы подключены в сеть, мы можем заметить, что они нагреваются. Очень часто это наблюдается, когда телефон стоит на зарядке, а мы продолжаем по нему звонить, использовать интернет и прочее. Это плохо влияет на телефон: перегрев батареи и корпуса могут быстрее привести девайс в негодность и даже к самовозгоранию.

Почему так происходит?

Электрический ток оказывает тепловое действие на проводник. Количество теплоты, которое при этом выделяется, будет рассчитываться по закону Джоуля — Ленца:

Количество теплоты, выделяемое за время в проводнике с током, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления проводника:

Q = I2Rt , где Q — количество теплоты (Дж),I — работа электрического тока (Дж), R — сопротивление (Ом),t — время прохождения тока (с).

Единица измерения Q — Дж (Джоуль).

В электронагревательных приборах используются проводники с высоким сопротивлением, что обеспечивает выделение тепла на определенном участке.

Так, проволоку из нихрома (сплав никеля с хромом) применяют в электронагревательных элементах, работающих при температуре до 1000 ℃ (резисторах, например). Нихром относится к классу сплавов с высоким электрическим сопротивлением, что определяет его применение в качестве электрических нагревателей. Этот сплав используется также в печах обжига и сушки и различных аппаратах теплового воздействия, например, в фенах, паяльниках или обогревателях.

Фамилия какого ученого стоит миллион?Кто первый ввел понятие «электрический ток» в науку? Ответ: Андре-Мари Ампер. Такой был финальный вопрос (ценой в 1 000 000) в игре «Кто хочет стать миллионером?» от 20 января 2018 г. Но участники не смогли ответить на него, и мечту получить свой миллион не исполнили.

Еще немного про электричество…

Постоянный электрический ток используется в работе двигателей электротранспорта, схемах автомобилей, электронике и др.
Электричество есть и в нашем организме. Мышечные клетки сердца при сокращении производят электроэнергию, эти импульсы можно измерить с помощью электрокардиограммы (ЭКГ).
Бенджамин Франклин (да-да, президент Америки) провел множество опытов в 18 веке и создал громоотвод. Также он является человеком, который вывел закон сохранения электрического заряда.
В древности люди считали, что, если молния ударила в курган, значит, там зарыто сокровище.

Как понять закон Ома?

Чтобы интуитивно понять закон Ома, обратимся к аналогии представления тока в виде жидкости. Именно так думал Георг Ом, когда проводил опыты, благодаря которым был открыт закон, названный его именем.

Представим, что ток – это не движение частиц-носителей заряда в проводнике, а движение потока воды в трубе. Сначала воду насосом поднимают на водокачку, а оттуда, под действием потенциальной энергии, она стремиться вниз и течет по трубе. Причем, чем выше насос закачает воду, тем быстрее она потечет в трубе.

Отсюда следует вывод, что скорость потока воды (сила тока в проводе) будет тем больше, чем больше потенциальная энергия воды (разность потенциалов)

Теперь обратимся к сопротивлению. Гидравлическое сопротивление – это сопротивление трубы, обусловленное ее диаметром и шероховатостью стенок. Логично предположить, что чем больше диаметр, тем меньше сопротивление трубы, и тем большее количество воды (больший ток) протечет через ее сечение.

Такую аналогию можно проводить лишь для принципиального понимания закона Ома, так как его первозданный вид – на самом деле довольно грубое приближение, которое, тем не менее, находит отличное применение на практике.

В действительности, сопротивление вещества обусловлено колебанием атомов кристаллической решетки, а ток – движением свободных носителей заряда. В металлах свободными носителями являются электроны, сорвавшиеся с атомных орбит.

Ток в проводнике

В данной статье мы постарались дать простое объяснение закона Ома. Знание этих на первый взгляд простых вещей может сослужить Вам неплохую службу на экзамене. Конечно, мы привели его простейшую формулировку закона Ома и не будем сейчас лезть в дебри высшей физики, разбираясь с активным и реактивным сопротивлениями и прочими тонкостями.

Если у Вас возникнет такая необходимость, Вам с удовольствием помогут сотрудники нашего студенческого сервиса. А напоследок предлагаем Вам посмотреть интересное видео про закон Ома. Это действительно познавательно!

Что такое сила тока и напряжение?

Для того, чтобы говорить о том, что собой представляет сила тока и какие нюансы с ней могут быть связаны, считаем необходимым обратить ваше внимание на то, чем она является сам по себе. Ток — это процесс, во время которого, под непосредственным воздействие электрического поля, начинает происходить движение неких, заряженных частиц

В качестве последних, может выступать целый перечень всевозможных элементов, в этом плане, все зависит от конкретной ситуации. Так, к примеру, если речь идет об проводниках, то в этом случае, в качестве вышеупомянутых частиц, будут выступать электроны. Возможно некоторые из вас этого и не знали, но ток активно используется в современной медицине и в частности для того, что избавить человека от целого перечня всевозможных болезней, та же эпилепсия, например. Незаменим ток также и в быту, ведь с его помощью, у вас дома горит свет и работают некоторые электроприборы. Сила тока, в свою очередь, подразумевает под собой некую физическую величину. Обозначается она символом I. В случае с напряжением, все обстоит куда сложнее, даже если сравнивать его с таким понятием, как «сила тока». Там предусмотрены единичные положительные заряды, которые должны перемещаться из разных точек. Кроме этого, напряжением называют такую энергию, посредством которой и происходит вышеупомянутое перемещение. В школах, для понимания этого понятия, нередко приводят в пример течение воды, которое происходит между двумя банками. В данной ситуации, в качестве тока, будет выступать сам поток воды, в то время, как напряжение сможет показывать разницу уровней в двух этих банках. По этому, течение будет наблюдаться до тех пор, пока оба уровни в банках не сравняются.

Поток воды: аналогия

Если вы все еще пытаетесь понять роль разницы в напряжении и электрического тока, в электрической цепи широко используемая аналогия между электричеством и водой должна помочь прояснить вещи. Для представления напряжения в электрической цепи можно использовать два разных сценария: либо водопровод, спускающийся с холма, либо резервуар для воды, заполненный выпускным патрубком внизу.

Что касается водопровода, у которого один конец находится на вершине холма, а другой конец – внизу, ваша интуиция должна скажу вам, что вода текла бы через него быстрее, если бы холм был выше, и медленнее, если бы холм был ниже. В примере с резервуаром для воды, если есть два резервуара для воды, заполненных до разных уровней, вы ожидаете более заполненный резервуар для выпуска воды из выпускного отверстия с большей скоростью, чем резервуар, заполненный до более низкой уровень.

Будь то потенциал с высоты холма (из-за гравитационного потенциала) или потенциал создаваемое давлением воды в резервуаре, оба этих примера передают ключевой факт о напряжении различия. Чем больше потенциал, тем быстрее будет течь вода (то есть ток).

Сам поток воды аналогичен электрическому току. Если вы измерили поток воды, протекающей через одну точку трубы в секунду, это похоже на протекание тока в цепи, за исключением того, что вода заменяет электрический заряд в форме электронов. Таким образом, если все остальное равно, высокое напряжение приводит к сильному току, и наоборот. Заключительная часть рисунка – сопротивление, которое аналогично трению между стенками труба и вода, или физическое препятствие, помещенное в трубу, частично блокирующее воду поток.

Раздел 2: Определение и понятие напряжения

Напряжение можно представить как электрическую силу, которая выталкивает электрический заряд по проводнику. Чем выше напряжение, тем сильнее эта сила. Если проводящая среда представляет собой проводник, напряжение вызывает течение электрического тока.

Напряжение возникает в результате разделения зарядов между проводниками с разными потенциалами. Это может быть вызвано, например, подключением источника электрической энергии к цепи.

Положительное напряжение означает, что электрический заряд движется от точки с более низким потенциалом к точке с более высоким потенциалом. Отрицательное напряжение означает обратное направление движения заряда.

Напряжение может быть постоянным (постоянное напряжение) или переменным (переменное напряжение), в зависимости от свойств источника электрической энергии и характера электрической цепи.