Voltage ni dhana muhimu ya uhandisi wa umeme

Umeme ni aina ya nishati sana kutumika. Bila kueneza, tunaweza kusema kuwa ufafanuzi wa sasa wa umeme kama mwendo ulioamuru wa elektroni hujulikana hata kutoka kwa kitabu cha shule cha fizikia. Lakini hiyo ni nini voltage na jinsi hii "kuamuru harakati" hutolewa, si kila mtu kujibu. Hebu kukumbuka kwamba elektrononi, malipo ya msingi ya umeme, haina hoja yenyewe pamoja na kondakta. Kwa upande mwingine, tu harakati ya mashtaka pamoja na mlolongo unaongozana na utendaji wa kazi muhimu kwa njia ya mabadiliko ya nishati kutoka aina moja hadi nyingine. Ni kutokana na mabadiliko haya ambayo sasa ya umeme katika matukio mengine hupunguza thread ya wigo wa taa, wakati kwa wengine inarudi rotor ya magari ya umeme. Katika kesi ya kwanza, tuna uongofu wa nishati ya umeme katika nishati ya joto, na katika kesi ya pili kwa moja ya magnetic. Nishati ya kusonga mashtaka hutumiwa na chanzo kinachounga mkono sasa umeme katika mzunguko. Kukimbia kando ya conductor, sasa hubeba nishati ya chanzo cha EMF kwa watumiaji - filament, upepo wa magari ya umeme, nk.

Ikiwa tunafafanua sasa kama idadi ya mashtaka inayozunguka kondakta, basi tunaweza kusema kuwa kazi ya sasa inategemea idadi ya mashtaka kwa muda wa kitengo. Na sasa umeme wa mzunguko unategemea nini? Hebu tuangalie mfano wa mtiririko wa sasa kwa mfano wa ndege ya maji inayotoka kwenye ufunguzi katika sehemu ya chini ya silinda iliyojaa juu. Hebu fikiria kwamba katika mfano wetu silinda ni conductor, na maji ni idadi kubwa ya matone ya elektroni. Kisha ni dhahiri kwamba kiasi cha maji kinachozunguka kwa wakati mmoja hutegemea vigezo viwili - shinikizo la safu ya maji, ambayo katika nyaya za umeme inajulikana kama voltage ya sasa, na ukubwa wa shimo ni analog ya upinzani wa umeme. Urefu wa safu ya maji katika mfano huu huamua uwezekano wa juu wa chanzo cha nishati, gharama za droplet ni sawa na mtiririko wa elektroni unaosababishwa kutoka kwenye safu ya juu hadi chini. Nishati ya uwezo wa wingi wa maji, i.e. Uwezo wa kufanya kazi fulani muhimu, ngazi ya juu na ya chini ni tofauti. Kutokana na tofauti tofauti, maji yanaweza kutoka nje ya shimo na kubadilika kwa nguvu ya uwezo wa safu ya maji ndani ya nishati ya kinetic ya ndege ya maji. Ikiwa urefu wa safu ya maji huongezeka, basi tofauti tofauti, au voltage, huongezeka, na nguvu za sasa, kwa usahihi, umati wa maji unapita kwa wakati wa kitengo, pia huongezeka. Hivyo, mfano uliopendekezwa unaonyesha utegemezi wa moja kwa moja wa nguvu za sasa kwenye voltage.

Kwa nadharia ya umeme, hitimisho hili limeandikwa kama ifuatavyo: I = f (U) * K, ambapo mimi ni sasa, U ni voltage, na K ni tabia ya mtu binafsi ya majibu ya mzunguko wa umeme na kupita-conductivity ya sasa. Katika teknolojia, thamani ya uendeshaji wa R = 1 / K ni kawaida kutumika, na inaitwa "upinzani". Upinzani mara nyingi hutibiwa kama mzigo muhimu wa mzunguko. Katika mfano wetu, "upinzani" huo ni eneo la shimo la kukimbia maji: kubwa zaidi ni kubwa zaidi, au kwa lugha ya uhandisi wa umeme, conductivity, na hivyo upinzani wa mtiririko wa maji hupungua.

Mfano huo unaonyesha wazi jinsi nishati ya kutosha ya mtiririko wa malipo ya kutosha inabadilishwa kuwa nishati ya kinetic ya ndege iliyookoka. Chini upinzani (au zaidi conductivity), kazi zaidi ya mitambo hufanyika juu ya wingi wa maji. Kwa maneno mengine, malipo ya aina tofauti ni waongofu wa sasa, kwa mfano, filament inabadilisha nishati ya umeme kwenye joto na mwanga, coil ya relay inabadilisha nishati ya umeme kwenye nishati ya magnetic, na kadhalika.

Kurudi kwenye nyaya za umeme, tunaweza kuhitimisha kwamba sasa mimi na voltage U ni vigezo vya umeme vinavyoamua uendeshaji wa A sasa (A = U * I).

Katika kesi hiyo, nguvu za sasa zinatambuliwa na kiasi cha malipo ya kuhamishwa, na voltage ndiyo sababu inayosababisha elektroni "kuamuru" kutoka kwa uwezo mkubwa zaidi. Ikiwa hakuna voltage, basi hakuna kiasi cha elektroni za bure katika dutu hii itasababisha harakati za mashtaka. Hii ina maana kwamba ukosefu wa voltage hauongoi uhamisho wa nishati.

Maonyesho mazuri ya matokeo ni umeme wa maji: hujengwa kwa kutumia tofauti kubwa katika viwango vya maji (uwezekano). Hapa, molekuli ya maji ya kuanguka ni sawa na sasa, na tofauti katika viwango vya juu na chini ya vichuguu ina jukumu la kushuka kwa uwezo.