Теперь рассмотрим аккумулятор D-cell. Он имеет положительную клемму (верхняя сторона с торчащей кнопкой) и отрицательную клемму (нижняя сторона с входящей кнопкой). Если провод соединить от одного полюса к другому, то по проводу будет течь ток. Ток течет в результате того, что называется электромагнитным потенциалом (напряжением) или разностью потенциалов между двумя точками. Считается, что положительная сторона батареи имеет потенциал 1,5 вольта, а отрицательная сторона батареи имеет потенциал 0 вольт. Между выводами аккумулятора имеется разность потенциалов 1,5 вольта. Ток будет течь в проводе от положительного вывода к отрицательному или от положительного потенциала к нулевому потенциалу. Земля, обычно используемый термин в электронике, всегда считается нулевой, и термин земля часто используется вместо нуля вольт. В приведенном выше примере минусовая клемма батареи — это земля при нулевом напряжении, хотя минус и земля — это не всегда одно и то же.

Снова вернитесь к водопроводному крану, чтобы лучше понять это. Представьте, что есть два крана с подсоединенными к ним шлангами. У них одинаковое давление воды, выходящей из обоих кранов. Соедините два шланга вместе и включите краны. Что делает вода? Если в кранах одинаковое давление, разности потенциалов нет; ни одна сила не сильнее другой, поэтому потока нет. Снимите давление с одного крана, и вода потечет по шлангу из крана с напором в кран без напора, подобно тому, как электрический ток течет от плюсовой клеммы аккумулятора к минусовой клемме аккумуляторной батареи.

Сопротивление

Сопротивление — явление природы, точно так же, как напряжение и ток. Точно так же, как напряжение — это сила, которая заставляет электроны течь, а ток — это количество электронов, сопротивление — это сопротивление потоку электронов. Снова хорошо подходит аналогия с краном и шлангом. Рассмотрим кран с прикрепленным к нему садовым шлангом. Садовый шланг имеет определенную площадь, через которую может течь вода; это можно считать сопротивлением шланга. Если шланг согнут, поток воды уменьшится, вплоть до остановки. Изгиб шланга уменьшает диаметр; это увеличивает сопротивление потоку воды. В электронных схемах сопротивление обеспечивается устройствами, называемыми резисторами, а номинал резисторов измеряется в омах (Вт).

Резисторы являются последним балансирующим элементом в базовой электрической цепи, которая для работы должна состоять из трех элементов: напряжения, тока и сопротивления. Резистор обеспечивает нагрузку или основной элемент, над которым совершается работа. В практической схеме нагрузка может состоять из электродвигателя, лампочки или пары динамиков. Все эти нагрузки имеют определенное сопротивление, связанное с ними.

Рассмотрим простую схему выше. Он состоит из 9-вольтовой батареи, резистора на 100 Ом и провода, по которому протекает ток силой 0,090 ампер. Эти числа получены с помощью закона Ома, который гласит: V = IR, где V — напряжение, I — ток, а R — сопротивление. Закон Ома представляет собой простое алгебраическое уравнение. Можно вычислить любую из трех переменных, V, I или R, если известны две другие. В большинстве электронных ситуаций задается напряжение, и необходимо рассчитать либо сопротивление, либо ток. В приведенном выше примере считайте напряжение и сопротивление заданными.

В = 9,0
R = 100
В = IR

Разделив обе части уравнения на R, получим
I = V/R = 0,09 ампер используется в любой данный момент или сколько работы выполняется в любой данный момент времени. В электронике мощность выражается в ваттах, которые являются результатом напряжения и тока. Короче говоря, мощность (P) равна напряжению, умноженному на ток, P = VI. Мощность важна в электронных схемах во многих отношениях. Цепь должна иметь достаточную мощность для управления данной нагрузкой. Точно так же, как у большого грузовика достаточно мощности, чтобы тянуть большую лодку, а у жука VW нет, для правильной нагрузки должна быть выбрана схема с соответствующей выходной мощностью. Соображения по питанию также важны при определении электрических соединений. Часто необходимо убедиться, что электрическая система здания имеет достаточную мощность для питания всех подключенных к ней устройств. Чтобы рассчитать мощность системы из предыдущего примера, используйте приведенное здесь уравнение P = VI.

P = VI = 9,0 В x 0,09 А = 0,810 Вт

Электричество переменного и постоянного тока и формы сигналов

Электронные схемы работают при различных типах напряжения и тока, обычно классифицируемых как переменный или постоянный ток. Приведенный выше пример батареи, работающей с резистором, является примером цепи постоянного тока. Постоянный ток означает «постоянный ток» и относится к току или уровню напряжения, который не меняется со временем. В примере с 9-вольтовой батареей батарея всегда на 9 вольт. Напряжение не меняется с течением времени, ток тоже.

Многие источники напряжения или тока называются переменным током. AC означает «переменный ток» и относится к току и напряжению, которые меняются со временем. Наиболее распространенным источником переменного напряжения и тока является электрическая розетка на стене. Он обеспечивает источник синусоидального напряжения, которое плавно изменяется от -110 до +110 вольт 60 раз в секунду. Есть много других форм волны переменного тока, среди них прямоугольная волна и треугольная волна, но синусоидальная волна является наиболее распространенной.

В электронике необходимы как переменные, так и постоянные напряжения. Сигналы, несущие информацию, такие как видео- или аудиосигналы, по своей природе являются переменными. Информация, которую они несут, представлена ​​изменениями амплитуды, частоты и фазы сигнала. Источники постоянного напряжения и тока обычно используются для питания активных электронных компонентов, таких как усилители или процессоры.

Обязательно

Электричество | Определение, факты и типы

электрическая сила между двумя зарядами

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Томас Эдисон Рукс Эвелин Белл Кромптон Эдвард Уэстон Чарльз Фрэнсис Браш Флиминг Дженкин

Похожие темы:

биоэлектричество термоэлектричество электрический потенциал электролиз электрофорез

Просмотреть весь связанный контент →

электричество , явление, связанное со стационарными или движущимися электрическими зарядами. Электрический заряд является фундаментальным свойством материи и переносится элементарными частицами. В электричестве задействованной частицей является электрон, несущий заряд, условно обозначаемый как отрицательный. Таким образом, различные проявления электричества являются результатом накопления или движения множества электронов.

Электростатика — это изучение электромагнитных явлений, происходящих при отсутствии движущихся зарядов, т. е. после установления статического равновесия. Заряды быстро достигают своего положения равновесия, потому что электрическая сила чрезвычайно велика. Математические методы электростатики позволяют рассчитывать распределения электрического поля и электрического потенциала по известной конфигурации зарядов, проводников и изоляторов. И наоборот, по набору проводников с известными потенциалами можно рассчитать электрические поля в областях между проводниками и определить распределение заряда на поверхности проводников. Электрическую энергию набора зарядов в состоянии покоя можно рассматривать с точки зрения работы, необходимой для сборки зарядов; в качестве альтернативы можно также считать, что энергия находится в электрическом поле, создаваемом этим набором зарядов. Наконец, энергию можно хранить в конденсаторе; энергия, необходимая для зарядки такого устройства, запасается в нем в виде электростатической энергии электрического поля.

Изучите, что происходит с электронами двух нейтральных объектов, потертых друг о друга в сухой среде.

Статическое электричество — это известное электрическое явление, при котором заряженные частицы переходят от одного тела к другому. Например, если два предмета потереть друг о друга, особенно если эти предметы являются изоляторами, а окружающий воздух сухой, предметы приобретают равные и противоположные заряды, и между ними возникает сила притяжения. Объект, потерявший электроны, становится положительно заряженным, а другой — отрицательно заряженным. Сила — это просто притяжение между зарядами противоположного знака. Свойства этой силы были описаны выше; они включены в математическое соотношение, известное как закон Кулона. Электрическая сила на заряде Q ₁ при этих условиях, за счет заряда Q ₂ на расстоянии r , дается законом Кулона,

Жирные буквы в уравнении указывают на векторный характер силы, а единичный вектор r̂ — это вектор размера 1, который указывает от заряда Q ₂ до заряда Q ₁ . Константа пропорциональности k равна 10 ⁻⁷ c ² , где c — скорость света в вакууме; k имеет числовое значение 8,99 × 10 ⁹ ньютонов-квадратный метр на кулон в квадрате (Нм ² /C ² ). На рис. 1 показано усилие на Q ₁ из-за Q ₂ . Числовой пример поможет проиллюстрировать эту силу. Оба Q ₁ и Q ₂ выбраны произвольно как положительные заряды, каждый с величиной 10 ⁻⁶ кулона. Заряд Q ₁ расположен по координатам x , y , z со значениями 0,03, 0, 0 соответственно, а Q ₂ имеет координаты все. координаты даны в метрах. Таким образом, расстояние между Q ₁ и Q ₂ составляет 0,05 метра.

Викторина «Британника»

Викторина «Наука»

Величина силы F на зарядке Q ₁ , рассчитанное по уравнению (1), составляет 3,6 ньютона; его направление показано на рис. 1. Сила, действующая на Q ₂ из-за Q ₁ , равна − F , которая также имеет величину 3,6 ньютона; однако его направление противоположно направлению F . Сила F может быть выражена через компоненты вдоль x и y осей, так как вектор силы лежит в плоскости x y . Это делается с помощью элементарной тригонометрии из геометрии рисунка 1, а результаты показаны на рисунке 2. Таким образом, в ньютонах. Закон Кулона математически описывает свойства электрического взаимодействия между покоящимися зарядами. Если бы заряды имели противоположные знаки, сила была бы притягивающей; притяжение будет указано в уравнении (1) отрицательным коэффициентом единичного вектора r̂. Таким образом, электрическая сила, действующая на Q ₁ , будет иметь направление, противоположное единичному вектору r̂ , и будет указывать от Q ₁ до

_{4 8.}