Напряжение и ток в практической цепи: понимание их соотношения

В любой цепи энергия требуется, чтобы протолкнуть заряд через сопротивление. Эта энергия проявляется как падение напряжения между точками, разделёнными сопротивлением.

В простой последовательной цепи ток — заряд, проходящий точку каждую секунду — одинаков везде, но напряжение между разными парами точек может сильно отличаться.

Рассмотрим цепь ниже, отметив четыре узла как 1, 2, 3 и 4. Ток, текущий от 1 к 2, равен току через лампу (2 к 3), и этот же ток продолжается через провод от 3 к 4 и наконец через батарею (1 к 4).

Поскольку ток униформен, напряжение между любыми двумя точками прямо пропорционально общему сопротивлению пути, их соединяющего. В типичной ламповой цепи сопротивление лампы далеко превышает сопротивление соединительных проводов, поэтому падение напряжения на лампе (2–3) существенно, в то время как падения на проводах (1–2 и 3–4) минимальны. Напряжение между полюсами батареи (1–4) равно ЭДС батареи, лишь слегка выше падения на лампе.

Эта аналогична водяной резервуарной системе:

Вода, падающая от точки 2 к 3 через водяное колесо, испытывает падение давления, зеркалящее потерю энергии на сопротивлении колеса. Между точками 1–2 и 3–4, где вода свободно течёт через резервуары, разница давления пренебрежима. Но расход остаётся постоянным во всей системе — как ток постоянен во всей электрической цепи.

Кратко: в простых последовательных цепях ток одинаков везде, а напряжение варьируется в зависимости от сопротивления каждого участка.

СВЯЗАННЫЕ ЛИСТЫ РАБОТЫ:

• Лист работы по элементарным цепям