Относно волта и напрежението, за да го разберат всички
Електрическите вериги могат да се използват за предаване на сигнали, съхраняване на информация, извършване на изчисления, но най-често срещаната цел е манипулиране на енергията, като захранване на крушка с батерия.
Знаем, че крушките се определят от ватове, като броят на джаулите в секунда, трансформирани в топлина и светлина, но каква е връзката с потока от заряди, измерен от амперметъра?
Ето аналогия. Да предположим, че някой от вашите приятели не може да си намери работа, различна от товарач за бали със слама. Броят на калориите, които изгаряте на час, ще зависи от броя бали, които натоварвате за минута, и ще бъде пропорционален на усилието, което полагате за всяка бала. Ако трябва да натовари бали на тавана на конюшнята, приятелят ще се умори по-бързо от друг работник в бранша, който просто бута бали в камион и не трябва да ги вдига.
Джаули/секунди = (бали/секунди) x (джаули/бали)
По същия начин скоростта на преобразуване на енергия в батерията ще зависи не само от това колко кулони в секунда влиза в схемата, но и от механичната работа, която трябва да извърши за всяка задача:
джули/секунда = куломби/секунда х джули/куломби
или
мощност = ток x механична работа на товар
Наричат се джаули на куломби "Волт", 1 V = 1 J/C; името идва от италианския физик Алесандро Волта. Всички знаят, че батериите се описват с броя на волта, но понятието напрежение е по-широко; напрежението всъщност е свойството на всяка точка в пространството.
За да разберем по-добре защо е така, нека се върнем към аналогията с балите за баня. Необходими са няколко джаула гравитационна енергия, за да се вдигне бала до нивото на стабилния мост. Тъй като говорим за гравитационна енергия, има по-смисъл да говорим за масови единици, отколкото за бали за измерване на количеството материя. Гравитационната версия на напрежението ще бъде: джаула на килограм.
Гравитационна енергия = mgh, но ако искаме да изчислим колко на килограм, "m" се намалява, оставайки с gh. Можем да присвоим число на всички точки в гравитационното поле на Земята, gh, което ни казва колко е трудно да се премести количество маса в една от тези точки. Например, върхът на връх Еверест ще има висока стойност от gh, заради височината. Това ни казва, че е скъпо от гледна точка на енергията да се повиши определено количество маса от нивото (на морето, да речем) до върха на връх Еверест.
Напрежението прави същото, като използва електричество. Можем да визуализираме електрическа верига като влакче в увеселителен парк. Батерията е като онази част от влакчето с влакчета, където сте вдигнати до върха. Пикът на първата висока зона е аналогичен на напрежението на батерията. Когато започнете спускането, тази част е подобна на това, което се случва на нивото на крушката. В случай на влакче в увеселителен парк, първоначалната гравитационна енергия се трансформира в топлина и звук, когато се плъзнете на земята. В електрическата верига първоначалната електрическа енергия се трансформира в топлина на крушката (и горещата нишка на крушката блести, превръщайки топлината в светлина).
- ••• -
Тази статия е част от книгата "Концептуална физика" на Бенджамин Кроуел
СЪДЪРЖАНИЕ5.4 Напрежение
Кредит за изображение: deviantart.com/boldfrontiers
Можете да коментирате използване на акаунта на сайта, от FB, Twitter или Google или като посетител (без регистрация). За посетителите коментарите са умерени (одобрени от администратор).