Tensione, resistenza, corrente e potenza sono le principali quantità elettriche

In ingegneria elettrica, non ha senso semplicemente dire "elettricità". Qui è sempre necessario specificare di cosa si sta discutendo esattamente. Possiamo intendere la carica elettrica del condensatore, la tensione nella presa, la corrente che scorre attraverso i fili o, ad esempio, la potenza che il contatore elettrico nel nostro appartamento ha avvolto in un mese.

In ogni caso, non esiste una quantità come l'elettricità, c'è la quantità “quantità di elettricità”, correttamente chiamata carica elettrica, che viene misurata in pendenti. Questa è una carica elettrica - si muove lungo i fili, si accumula sulle piastre del condensatore, è periodicamente presente ai terminali (minimo - sul filo di fase) della presa, si muove sotto forma di corrente quando la rete elettrica esegue il lavoro. Le principali quantità elettriche sono in qualche modo correlate alla carica. Parleremo di questi valori oggi.

tensione

La tensione U viene misurata tra due punti sul circuito. Affinché una tensione alternata o costante stabile inizi a essere presente in un circuito chiuso, è necessaria una sorgente di corrente che possa garantire che questa tensione sia mantenuta alle estremità del circuito. Questa fonte servirà come fonte di EMF - forza elettromotrice, che, come la tensione, viene misurata in volt.

Se una tale sorgente è collegata a un circuito chiuso, quindi, in primo luogo, sarà presente una tensione tra i terminali della sorgente, cioè alle estremità del circuito e, in secondo luogo, alle estremità di tutte le sezioni di questo circuito, se è condizionatamente suddivisa in parti.

In ogni momento, la tensione elettrica che agisce su una particolare sezione del circuito può avere un valore diverso rispetto al momento precedente, se il circuito è alimentato da una sorgente di emf variabile, o lo stesso valore se è una sorgente di emf costante, e il circuito, rispettivamente, è un circuito a corrente continua.

La tensione alle estremità del circuito DC è simile alla differenza di altezza sul lato di una montagna, e la carica in queste condizioni è come l'acqua sollevata ad un'altezza, solo rispetto al campo elettrico questa differenza viene chiamata differenza di potenziali (elettrici), poiché non si parla di campo gravitazionale.

La differenza potenziale tra due punti è di 1 volt, se per spostare una carica di 1 pendente da un punto a un altro, il lavoro su di esso deve essere fatto nella quantità di 1 joule. Un volt è anche uguale alla tensione elettrica che provoca una corrente continua di 1 ampere nel circuito elettrico ad una potenza di 1 watt, ma ne parleremo più avanti.

corrente

Quando una tensione elettrica è presente alle estremità di una sezione di un circuito (conduttore), cioè quando c'è una differenza nei potenziali elettrici, ciò significa che un campo elettrico agisce nel conduttore (lungo la lunghezza della sezione in esame). Un campo elettrico agisce con forza sulle particelle cariche.

Nei metalli, ad esempio, gli elettroni liberi sono portatori di una carica negativa e possono entrare in movimento traslazionale se si trovano improvvisamente in un campo elettrico esterno, la cui fonte è in questo caso la fonte dell'emf. Quando gli elettroni entrano in movimento sotto l'influenza di un campo elettrico, diventano una carica in movimento, cioè una corrente elettrica I.

La quantità di carica viene misurata in bobine e la corrente caratterizza la velocità del movimento di carica attraverso la sezione trasversale del conduttore (per unità di tempo). Quando una carica elettrica di un pendente passa attraverso la sezione trasversale del conduttore in un secondo, la corrente nel conduttore è di 1 ampere. In analogia con l'acqua - più acqua passa attraverso la sezione del tubo al secondo - maggiore è la corrente.

resistenza

Sotto l'influenza della tensione elettrica, la carica si muove attraverso la sezione trasversale del conduttore, formando una corrente, ma non si muove senza ostacoli. Da quando abbiamo iniziato a considerare un conduttore di metallo, continueremo con esso.

Gli elettroni in un conduttore che si muovono sotto l'influenza di un campo elettrico si imbattono in ostacoli all'interno del conduttore: gli atomi del reticolo cristallino e l'uno rispetto all'altro, a causa della componente caotica (termica) del movimento degli elettroni e delle vibrazioni atomiche.

Questi ostacoli forniscono una sorta di resistenza, rallentano gli elettroni, riducono la corrente rispetto a quanto potrebbe svilupparsi se non ci fossero tali ostacoli. Ma questo tipo di resistenza R nei conduttori reali (circuiti) è sempre lì.

Questo valore è chiamato resistenza elettrica in ingegneria elettrica. La resistenza elettrica è misurata in ohm. Un Ohm è uguale alla resistenza elettrica di una porzione del circuito elettrico, tra le cui estremità scorre una corrente continua di 1 ampere ad una tensione di 1 volt alle estremità.

Maggiore è la resistenza che caratterizza un determinato conduttore, minore sarà la corrente alla stessa tensione alle estremità di questo conduttore. Questa dipendenza è chiamata legge di Ohm per una sezione di un circuito elettrico: l'entità della corrente in una sezione di un circuito è direttamente proporzionale alla tensione alle estremità di questa sezione e inversamente proporzionale alla resistenza elettrica di una data sezione del circuito.

potere

Parlando del circuito elettrico, della tensione, della resistenza e della corrente, non si può non porre fine all'argomento delle quantità elettriche di base con una storia sull'energia elettrica P. Quando viene stabilita una corrente e continua a fluire nel circuito sotto l'influenza della tensione, la sorgente emf fa il lavoro A sul circuito.

In effetti, il lavoro viene svolto da un campo elettrico su una carica elettrica che si muove in questo campo. La quantità di lavoro perfetto dipende dalla differenza potenziale che la carica ha superato e dall'entità di questa carica. Più veloce è stato il lavoro, maggiore è la potenza del processo.

Nel caso della corrente, di solito parliamo della potenza della fonte che ha eseguito il lavoro, nonché della potenza del consumatore (circuito). L'energia elettrica spesa per lavori utili è misurata in watt. Per qualsiasi tipo di energia, non solo elettrica, 1 watt è definito come la potenza alla quale viene eseguito 1 joule di lavoro in 1 secondo di tempo.