Напряжение и ток в практической цепи

Поскольку для того, чтобы заставить заряд течь против сопротивления сопротивлению, требуется энергия, между любыми точками цепи с сопротивлением между ними будет проявляться (или «падать») напряжение.

Важно отметить, что, хотя величина тока (т. Е. Количество заряда, проходящего мимо заданной точки каждую секунду) в простой схеме одинакова, величина напряжения (потенциальная энергия на единицу заряда) между различными наборами точек в одиночный контур может значительно отличаться:

Возьмем для примера эту схему. Если мы обозначим четыре точки в этой цепи номерами 1, 2, 3 и 4, мы обнаружим, что количество тока, проводимого через провод между точками 1 и 2, точно такое же, как количество тока, проводимого через лампу. (между пунктами 2 и 3). Такое же количество тока проходит по проводу между точками 3 и 4 и через батарею (между точками 1 и 4).

Однако мы обнаружим, что напряжение, возникающее между любыми двумя из этих точек, прямо пропорционально сопротивлению в проводящем пути между этими двумя точками, учитывая, что величина тока на любой части пути цепи одинакова (что для это простая схема).

В обычной цепи лампы сопротивление лампы будет намного больше, чем сопротивление соединительных проводов, поэтому следует ожидать появления значительного напряжения между точками 2 и 3 и очень небольшого напряжения между точками 1 и 2, или между 3 и 4. Напряжение между точками 1 и 4, конечно, будет полной величиной «силы», обеспечиваемой батареей, которая будет лишь немного больше, чем напряжение на лампе (между точками 2 и 3).

Это, опять же, аналог системы водохранилища:

Между точками 2 и 3, где падающая вода высвобождает энергию в водяном колесе, существует разница давлений между двумя точками, отражающая противодействие потоку воды через водяное колесо. От точки 1 до точки 2 или от точки 3 до точки 4, где вода течет свободно через резервуары с небольшим сопротивлением, разница давлений небольшая или отсутствует (нет потенциальной энергии). Однако скорость потока воды в этой непрерывной системе одинакова везде (при условии, что уровни воды в пруду и водохранилище неизменны):через насос, через водяное колесо и через все трубы.

То же самое и с простыми электрическими цепями:ток одинаков во всех точках цепи, хотя напряжения могут различаться в разных наборах точек.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Рабочий лист элементарных схем