Napětí je důležitou koncepcí elektrotechniky

Elektřina je nejrozšířenější druh energie. Bez nadsázky lze říci, že definice elektrického proudu jako uspořádaný pohyb elektronů je dobře známá i ze školní učebnice fyziky. Ale to je to, co je napětí a jak je toto "uspořádané hnutí" poskytováno, ne každý bude odpovídat. Připomeňme si, že elektron, elementární elektrický náboj, se sám nepohybuje podél vodiče. Na druhé straně pouze pohyb nábojů v řetězci je doprovázen výkonem užitečné práce v podobě přeměny energie z jednoho druhu na druhého. Je to způsobeno těmito přeměnami, že elektrický proud v některých případech svítí závit žárovky, zatímco v jiných otáčí rotor elektromotoru. V prvním případě máme přeměnu elektrické energie na tepelnou energii a v druhém případě na magnetickou. Energie pohyblivých nábojů je spotřebována zdrojem, který podporuje elektrický proud v obvodu. Běžící podél vodiče, proud přenáší energii zdroje EMF spotřebiteli - vlákno, vinutí elektromotoru atd.

Pokud definujeme proud jako počet nábojů tekoucích podél vodiče, můžeme říci, že aktuální práce závisí na počtu těchto poplatků za jednotku času. A na čem závisí elektrický proud v okruhu? Představme si model proudového proudu příkladem vodního paprsku, který proudí z otvoru v dolní části válce naplněné nahoru. Představme si, že v našem modelu je válec vodičem a voda je velké množství elektronových kapiček. Pak je zcela jasné, že množství vody tekoucí za jednotku času závisí na dvou parametrech - tlaku vodního sloupce, který se v elektrických obvodech označuje jako napětí proudu a průměr díry je analogický elektrického odporu. Výška vodního sloupce v tomto modelu určuje horní potenciál zdroje energie, náboje kapiček jsou podobné toku elektronů, které se pohybují od horní vrstvy k nižší. Potenciální energie vodní hmoty, tj. Schopnost provádět nějakou užitečnou práci na horní a dolní úrovni je odlišná. Vzhledem k potenciálnímu rozdílu může voda proudit z díry a přeměnou potenciální energie vodního sloupce na kinetickou energii vodního paprsku. Pokud se zvýší výška vodního sloupce, zvýší se potenciální rozdíl nebo napětí a zvýší se také proudová síla, přesněji hmotnost vody tekoucí za jednotku času. Navrhovaný model tedy ukazuje přímo proporcionální závislost proudové síly na napětí.

V teorii elektřiny je tento závěr napsán následovně: I = f (U) * K, kde I je proud, U je napětí a K je individuální charakteristika reakce elektrického obvodu na vodivost procházejícího proudu. V technologii se obvykle používá hodnota inverzní vodivosti R = 1 / K a nazývá se "odpor". Odpor je obvykle považován za užitečné zatížení obvodu. V našem modelu je takovým "odporem" oblast otvoru pro vypouštění vody: čím větší je, tím větší je její propustnost, nebo v elektrotechnickém jazyce vodivost a tím i odpor vůči proudění vody klesá.

Model jasně ukazuje, jak se potenciální energie kapalného náboje přeměňuje na kinetickou energii uniklé trysky. Čím nižší je odpor (nebo větší vodivost), tím více mechanické práce se provádí na množství vody. Jinými slovy užitečné zatížení různých typů jsou proudové měniče, například vlákno přeměňuje elektrickou energii na tepelnou a světlou, reléová cívka přeměňuje elektrickou energii na magnetickou energii a tak dále.

Při návratu k elektrickým obvodům můžeme usoudit, že proud I a napětí U jsou elektrické parametry, které určují funkci proudu A (A = U * I).

V tomto případě je aktuální síla určena množstvím přenášeného náboje a napětí je důvodem, který způsobuje, že elektrony "budou uspořádány" od většího potenciálu k menšímu. Pokud není napětí, žádné množství volných elektronů v látce nepovede k pohybu nábojů. To znamená, že nepřítomnost napětí nevede k přenosu energie.

Dobrou ukázkou zjištění je vodní energie: jsou postaveny za použití velkého rozdílu hladin vody (potenciálů). Zde je hmotnost padající vody podobná proudu a rozdíl v úrovních horních a dolních tunelů hraje roli potenciálního poklesu.