เกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า แรงดัน และพลังงานจากหนังสือเด็กของโซเวียต: เรียบง่ายและชัดเจน

ในสหภาพโซเวียตซึ่งประสบความสำเร็จอย่างมากในการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ขบวนการนักวิทยุสมัครเล่นได้แพร่หลาย เยาวชนหลายพันคนได้ศึกษาวิศวกรรมวิทยุภายใต้คำแนะนำของอาจารย์ในแวดวงวิทยุและชมรมวิทยุที่มีวรรณกรรม เครื่องมือ และเครื่องมือทางเทคนิคพิเศษ หลายคนในอนาคตกลายเป็นวิศวกรนักออกแบบนักวิทยาศาสตร์ที่มีคุณสมบัติเหมาะสม

วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นที่นิยมได้รับการตีพิมพ์สำหรับวงจรวิทยุดังกล่าว ซึ่งมีการอธิบายประเด็นต่างๆ ของฟิสิกส์ กลศาสตร์ วิศวกรรมไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ด้วยภาษาง่ายๆ พร้อมภาพประกอบจำนวนมาก

หนึ่งในตัวอย่างของหนังสือดังกล่าวคือหนังสือ "The Alphabet of a Radio Amateur" ของ Cheslov Klimchevsky ซึ่งจัดพิมพ์โดยสำนักพิมพ์ "Svyazizdat" ในปี 1962 ส่วนแรกของหนังสือเรียกว่า "Electrical Engineering" ส่วนที่สองคือ "Radio วิศวกรรม" ส่วนที่สามคือ "คำแนะนำการปฏิบัติ" ส่วนที่สี่ — «เราติดตั้งเอง».

สามารถดาวน์โหลดหนังสือได้ที่นี่: ตัวอักษรวิทยุสมัครเล่น (ป่า)

หนังสือประเภทนี้ในทศวรรษที่ 1960 ไม่ได้เป็นของวรรณกรรมเฉพาะทางมีการเผยแพร่เป็นจำนวนหลายหมื่นเล่มและมีไว้สำหรับผู้อ่านจำนวนมาก

วิทยุ Raz ถูกนำมาใช้อย่างสมบูรณ์ในชีวิตประจำวันของผู้คน ดังนั้นในเวลานั้นจึงเชื่อกันว่าคุณไม่สามารถถูกจำกัดด้วยความสามารถในการหมุนลูกบิดเท่านั้น Nika และผู้มีการศึกษาทุกคนควรศึกษาวิทยุเพื่อทำความเข้าใจวิธีการส่งวิทยุและการรับวิทยุ ทำความคุ้นเคยกับปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กพื้นฐานที่เป็นกุญแจสำคัญในทฤษฎีวิศวกรรมวิทยุ พูดโดยทั่วไปก็จำเป็นเช่นกัน เพื่อทำความคุ้นเคยกับระบบและการออกแบบอุปกรณ์รับ

มาดูด้วยกันและตัดสินว่าในเวลานั้นพวกเขารู้วิธีอธิบายสิ่งที่ซับซ้อนด้วยภาพง่ายๆ ได้อย่างไร

นักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่ในยุคของเรา:

เกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า

สสารทั้งหมดในโลกและตามนั้น วัตถุทั้งหมดรอบตัวเรา ภูเขา ทะเล อากาศ พืช สัตว์ คน ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กมาก โมเลกุล และอะตอมในที่สุด เหล็ก 1 หยด หยดน้ำ ออกซิเจนจำนวนเล็กน้อย คือการสะสมของอะตอมนับพันล้าน อะตอมชนิดหนึ่งอยู่ในธาตุเหล็ก อีกชนิดหนึ่งอยู่ในน้ำหรือออกซิเจน

หากคุณมองป่าจากระยะไกล จะดูเหมือนแถบสีเข้มที่เป็นผืนเดียว (เช่น เปรียบเทียบกับชิ้นเหล็ก) เมื่อพวกมันเข้าใกล้ขอบป่า จะเห็นต้นไม้แต่ละต้น (ในชิ้นส่วนของเหล็ก — อะตอมของเหล็ก) ป่าประกอบด้วยต้นไม้ ในทำนองเดียวกัน สสาร (เช่น เหล็ก) ก็ประกอบด้วยอะตอม

ในป่าสน ต้นไม้จะแตกต่างจากป่าเต็งรัง ในทำนองเดียวกัน โมเลกุลขององค์ประกอบทางเคมีแต่ละชนิดประกอบด้วยอะตอมที่แตกต่างจากโมเลกุลขององค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ ดังนั้นอะตอมของธาตุเหล็กจึงแตกต่างจากอะตอมของออกซิเจน

เมื่อเข้าใกล้ต้นไม้มากขึ้นเราจะเห็นว่าแต่ละต้นประกอบด้วยลำต้นและใบ ในทำนองเดียวกัน อะตอมของสารประกอบด้วยสิ่งที่เรียกว่า นิวเคลียส (ลำต้น) และอิเล็กตรอน (แผ่น)

ลำต้นหนักและแกนกลางก็หนัก มันแสดงถึงประจุไฟฟ้าบวก (+) ของอะตอม ใบไม้เป็นแสงและอิเล็กตรอนเป็นแสง พวกมันก่อตัวเป็นประจุไฟฟ้าลบ (-) บนอะตอม

ต้นไม้ต่างชนิดกันมีลำต้นที่มีจำนวนกิ่งต่างกันและจำนวนใบไม่เท่ากัน เช่นเดียวกัน อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียส (ลำต้น) ซึ่งมีประจุบวกหลายตัวขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นตัวแทน สิ่งที่เรียกว่าโปรตอน (สาขา) และประจุลบจำนวนหนึ่ง — อิเล็กตรอน (แผ่น)

ในป่าบนพื้นดินระหว่างต้นไม้มีใบไม้ร่วงหล่นสะสมอยู่มากมาย ลมจะยกใบไม้เหล่านี้ขึ้นจากพื้นและพัดไปรอบๆ ต้นไม้ ดังนั้นในสสาร (เช่น โลหะ) ในหมู่อะตอมแต่ละอะตอม จะมีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนหนึ่งซึ่งไม่ได้เป็นของอะตอมใดอะตอมหนึ่ง อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่แบบสุ่มระหว่างอะตอม

หากคุณต่อสายไฟที่มาจากแบตเตอรี่ไฟฟ้าเข้ากับปลายของชิ้นส่วนโลหะ (เช่น ตะขอเหล็ก): ต่อปลายด้านหนึ่งเข้ากับขั้วบวกของแบตเตอรี่ — นำสิ่งที่เรียกว่าศักย์ไฟฟ้าขั้วบวก (+) ไปที่ขั้วลบของแบตเตอรี่ - นำศักย์ไฟฟ้าลบ (-) จากนั้นอิเล็กตรอนอิสระ (ประจุลบ) จะเริ่มเคลื่อนที่ระหว่างอะตอมภายในโลหะโดยวิ่งไปที่ด้านบวกของแบตเตอรี่

สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยคุณสมบัติของประจุไฟฟ้าต่อไปนี้: ประจุตรงข้าม นั่นคือ ประจุบวกและประจุลบดึงดูดซึ่งกันและกัน เช่นเดียวกับประจุบวกหรือลบ ตรงกันข้าม ผลักกัน

อิเลคตรอนอิสระ (ประจุลบ) ในโลหะจะถูกดึงดูดไปยังขั้วบวก (+) ของแบตเตอรี่ (แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า) และดังนั้นจึงไม่เคลื่อนที่ในโลหะแบบสุ่มอีกต่อไป แต่ไปยังด้านบวกของแหล่งกระแส

อย่างที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าอิเล็กตรอนคือประจุไฟฟ้า อิเล็กตรอนจำนวนมากที่เคลื่อนที่ในทิศทางเดียวภายในโลหะทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอน นั่นคือ ค่าไฟฟ้า ประจุไฟฟ้า (อิเล็กตรอน) เหล่านี้เคลื่อนที่ในโลหะก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปตามเส้นลวดจากลบไปบวก อย่างไรก็ตามเราตกลงที่จะพิจารณาว่ากระแสไหลในทิศทางตรงกันข้าม: จากบวกถึงลบนั่นคือถ้าไม่ใช่ค่าลบ แต่ประจุบวกจะเคลื่อนที่ไปตามสายไฟ (ประจุบวกดังกล่าวจะถูกดึงดูดไปที่ลบของแหล่งปัจจุบัน) .

ยิ่งใบไม้ในป่าถูกลมพัดมากเท่าไหร่ ใบไม้ก็ยิ่งหนาขึ้นในอากาศ ในทำนองเดียวกันยิ่งประจุไหลในโลหะมากเท่าใดปริมาณกระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ไม่ใช่สสารทุกชนิดที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้อย่างง่ายดายเหมือนกัน อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ได้ง่าย เช่น ในโลหะ

วัสดุที่ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ได้ง่ายเรียกว่าตัวนำไฟฟ้า วัสดุบางชนิดเรียกว่าฉนวน ไม่มีอิเล็กตรอนอิสระ ดังนั้นจึงไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านฉนวน ฉนวนรวมถึงวัสดุอื่นๆ ได้แก่ แก้ว พอร์ซเลน ไมกา พลาสติก

อิเล็กตรอนอิสระที่มีอยู่ในสารที่นำกระแสไฟฟ้าสามารถเปรียบเทียบได้กับหยดน้ำ

หยดแต่ละหยดที่เหลือจะไม่สร้างการไหลของน้ำ จำนวนมากเคลื่อนไหวเป็นลำธารหรือแม่น้ำไหลไปในทิศทางเดียว หยดน้ำในลำธารหรือแม่น้ำนี้เคลื่อนที่ในกระแสที่มีกำลังมากกว่า ความแตกต่างของระดับของร่องน้ำตามเส้นทางก็จะยิ่งมากขึ้น ดังนั้น "ศักยภาพ" (ความสูง) ของแต่ละคนจึงยิ่งต่างกัน แต่ละส่วนของเส้นทางนี้

ขนาดของกระแสไฟฟ้า

เพื่อให้เข้าใจปรากฏการณ์ที่เกิดจากกระแสไฟฟ้า ให้เปรียบเทียบกับการไหลของน้ำ น้ำจำนวนน้อยไหลในลำธาร ในขณะที่น้ำจำนวนมากไหลในแม่น้ำ

สมมติว่าค่าการไหลของน้ำในลำธารเท่ากับ 1 ให้เราหาค่าการไหลในแม่น้ำเช่น 10 สุดท้าย สำหรับแม่น้ำที่ทรงพลัง ค่าการไหลของน้ำคือ 100 นั่นคือร้อยเท่าของค่าการไหลในลำธาร

กระแสน้ำที่ไหลอ่อนสามารถขับเคลื่อนวงล้อได้เพียงหนึ่งมิลเท่านั้น เราจะใช้ค่าของสตรีมนี้เท่ากับ 1

การไหลของน้ำสองครั้งสามารถขับเคลื่อนสองโรงสีเหล่านี้ได้ ในกรณีนี้ ค่าการไหลของน้ำเท่ากับ 2

กระแสน้ำห้าครั้งสามารถขับเคลื่อนโรงสีที่เหมือนกันห้าโรง มูลค่าของการไหลของน้ำตอนนี้คือ 5 สามารถสังเกตการไหลของน้ำในแม่น้ำได้ กระแสไฟฟ้าไหลผ่านสายไฟที่มองไม่เห็นด้วยตาของเรา

รูปต่อไปนี้แสดงมอเตอร์ไฟฟ้า (มอเตอร์ไฟฟ้า) ที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟฟ้า ให้เราใช้ในกรณีนี้ค่าของกระแสไฟฟ้าเท่ากับ 1

เมื่อกระแสไฟฟ้าขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าสองตัว ปริมาณของกระแสที่ไหลผ่านสายหลักจะมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่า นั่นคือเท่ากับ 2ในที่สุดเมื่อกระแสไฟฟ้าป้อนมอเตอร์ไฟฟ้าตัวเดียวกันห้าตัว กระแสที่สายหลักจะสูงกว่าในกรณีแรกถึงห้าเท่า ดังนั้นขนาดของมันคือ 5

หน่วยที่ใช้ได้จริงสำหรับวัดปริมาณการไหลของน้ำหรือของเหลวอื่นๆ (นั่นคือ ปริมาณที่ไหลต่อหน่วยเวลา เช่น ต่อวินาที ผ่านส่วนตัดขวางของก้นแม่น้ำ ท่อ ฯลฯ) คือ ลิตรต่อวินาที

ในการวัดขนาดของกระแสไฟฟ้า นั่นคือ ปริมาณของประจุที่ไหลผ่านส่วนตัดขวางของเส้นลวดต่อหน่วยเวลา แอมแปร์ จะถูกใช้เป็นหน่วยปฏิบัติ ดังนั้น ขนาดของกระแสไฟฟ้าจะถูกกำหนดเป็นแอมแปร์ แอมแปร์ตัวย่อแสดงด้วยตัวอักษร a

แหล่งที่มาของกระแสไฟฟ้าสามารถเป็นได้ เช่น แบตเตอรี่กัลวานิกหรือหม้อสะสมไฟฟ้า

ขนาดของแบตเตอรี่หรือตัวสะสมจะกำหนดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่สามารถจ่ายได้และระยะเวลาของการทำงาน

ในการวัดขนาดของกระแสไฟฟ้าในงานวิศวกรรมไฟฟ้า ให้ใช้อุปกรณ์พิเศษ แอมมิเตอร์ (A) อุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ นำกระแสไฟฟ้าในปริมาณที่ต่างกัน

แรงดันไฟฟ้า

ปริมาณไฟฟ้าที่สองที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับขนาดของกระแสไฟฟ้าคือแรงดันไฟฟ้า เพื่อให้เข้าใจได้ง่ายขึ้นว่าแรงดันไฟฟ้าของกระแสไฟฟ้าคืออะไร ลองเปรียบเทียบกับความแตกต่างของระดับของร่องน้ำ (การตกของน้ำในแม่น้ำ) เช่นเดียวกับที่เราเปรียบเทียบกระแสไฟฟ้ากับการไหลของน้ำ ด้วยความแตกต่างเล็กน้อยในระดับแชนเนล เราจะใช้ความแตกต่างเท่ากับ 1

หากความแตกต่างของระดับร่องน้ำมีนัยสำคัญมากขึ้น น้ำตกก็จะยิ่งมากขึ้นตามไปด้วย ตัวอย่างเช่น สมมติว่ามีค่าเท่ากับ 10 นั่นคือมากกว่าในกรณีแรกสิบเท่าในที่สุด ด้วยความแตกต่างของระดับน้ำที่ตกลงมามากขึ้น เท่ากับ 100

หากกระแสน้ำตกลงมาจากที่สูงเล็กน้อยก็สามารถขับได้เพียงหนึ่งมิลเท่านั้น ในกรณีนี้เราจะใช้น้ำหนึ่งหยดเท่ากับ 1

ลำธารเดียวกันที่ตกลงมาจากความสูงสองเท่าสามารถหมุนวงล้อของโรงสีที่คล้ายกันสองแห่งได้ ในกรณีนี้ หยดน้ำมีค่าเท่ากับ 2

หากความแตกต่างของระดับช่องทางมากกว่าห้าเท่า การไหลเดียวกันจะขับเคลื่อนห้าโรงสีดังกล่าว หยดน้ำคือ 5

สังเกตปรากฏการณ์ที่คล้ายกันเมื่อพิจารณาแรงดันไฟฟ้า แค่แทนที่คำว่า «หยดน้ำ» ด้วยคำว่า «แรงดันไฟฟ้า» เพื่อให้เข้าใจความหมายในตัวอย่างต่อไปนี้

ให้ตะเกียงเพียงดวงเดียวลุกโชน สมมติว่าแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ 2 ถูกนำไปใช้กับมัน

เพื่อให้หลอดไฟห้าดวงเชื่อมต่อในลักษณะเดียวกันเพื่อเผาไหม้ แรงดันไฟฟ้าจะต้องเท่ากับ 10

เมื่อหลอดไฟที่เหมือนกันสองหลอดเชื่อมต่อแบบอนุกรมกันสว่างขึ้น (เนื่องจากหลอดไฟมักจะเชื่อมต่อกับพวงมาลัยต้นคริสต์มาส) แรงดันไฟฟ้าคือ 4

ในทุกกรณีที่พิจารณา กระแสไฟฟ้าที่มีขนาดเท่ากันจะผ่านหลอดไฟแต่ละหลอดและใช้แรงดันไฟฟ้าเดียวกันกับแต่ละหลอด ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้ารวม (แรงดันแบตเตอรี่) ซึ่งแตกต่างกันในแต่ละตัวอย่าง

ให้แม่น้ำไหลลงสู่ทะเลสาบ ตามเงื่อนไข เราจะใช้ระดับน้ำในทะเลสาบเป็นศูนย์ จากนั้น ระดับของร่องน้ำใกล้กับต้นไม้ต้นที่สองซึ่งสัมพันธ์กับระดับน้ำในทะเลสาบเท่ากับ 1 เมตร และระดับของร่องน้ำใกล้กับต้นที่สาม ต้นไม้จะสูง2ม. ระดับของช่องทางใกล้กับต้นไม้ต้นที่สามสูงกว่าระดับใกล้กับต้นไม้ที่สอง 1 เมตรนั่นคือ ระหว่างต้นไม้เหล่านี้เท่ากับ 1 ม.

ความแตกต่างของระดับช่องสัญญาณจะวัดเป็นหน่วยความยาว เช่น เราทำในหน่วยเมตร ในวิศวกรรมไฟฟ้า ระดับของก้นแม่น้ำ ณ จุดใด ๆ ที่เกี่ยวกับระดับศูนย์ (ในตัวอย่างของเราคือระดับน้ำในทะเลสาบ) สอดคล้องกับศักย์ไฟฟ้า

ความต่างศักย์ไฟฟ้าเรียกว่าแรงดัน ศักย์ไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าถูกวัดด้วยหน่วยเดียวกัน นั่นคือ โวลต์ ย่อด้วยตัวอักษร c ดังนั้นหน่วยวัดแรงดันไฟฟ้าคือโวลต์

อุปกรณ์วัดพิเศษที่เรียกว่าโวลต์มิเตอร์ (V) ใช้สำหรับวัดแรงดันไฟฟ้า

แหล่งกระแสไฟฟ้าเช่นแบตเตอรี่เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวาง เซลล์หนึ่งที่เรียกว่าแบตเตอรี่กรดตะกั่ว (ซึ่งแผ่นตะกั่วแช่อยู่ในสารละลายที่เป็นน้ำของกรดซัลฟิวริก) เมื่อชาร์จจะมีแรงดันไฟฟ้าประมาณ 2 โวลต์

แบตเตอรี่แอโนดซึ่งใช้ในการจ่ายพลังงานวิทยุแบตเตอรี่ด้วยกระแสไฟฟ้า โดยปกติจะประกอบด้วยเซลล์กัลวานิกแห้งหลายโหล แต่ละเซลล์มีแรงดันประมาณ 1.5 V

องค์ประกอบเหล่านี้เชื่อมต่อกันตามลำดับ (นั่นคือ บวกขององค์ประกอบแรกเชื่อมต่อกับลบของวินาที บวกของวินาที — กับลบของที่สาม เป็นต้น) ในกรณีนี้ แรงดันรวมของแบตเตอรี่จะเท่ากับผลรวมของแรงดันของเซลล์ที่ประกอบขึ้น

ดังนั้นแบตเตอรี่ 150 V จึงมีเซลล์ดังกล่าว 100 เซลล์ที่ต่ออนุกรมกัน

ในซ็อกเก็ตของเครือข่ายแสงสว่างที่มีแรงดันไฟฟ้า 220 V คุณสามารถเสียบหลอดไส้หนึ่งดวงที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้า 220 V หรือไฟต้นคริสต์มาสที่เหมือนกัน 22 ดวงที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรมซึ่งแต่ละดวงออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้า 10 Vในกรณีนี้ หลอดไฟแต่ละหลอดจะมีแรงดันไฟเพียง 1/22 ของสาย นั่นคือ 10 โวลต์

แรงดันไฟฟ้าที่กระทำต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าเฉพาะ ในกรณีของเราคือหลอดไฟ เรียกว่า แรงดันตกคร่อม หากหลอดไฟ 220 V ใช้กระแสไฟเท่ากันกับหลอดไฟ 10 V กระแสรวมที่ดึงจากเครือข่ายโดยพวงมาลัยจะมีขนาดเท่ากันกับกระแสที่ไหลผ่านหลอดไฟ 220 V

จากสิ่งที่กล่าวมาเป็นที่ชัดเจนว่าตัวอย่างเช่นสามารถเชื่อมต่อหลอดไฟ 110 โวลต์สองหลอดที่เหมือนกันกับเครือข่าย 220 V โดยเชื่อมต่อแบบอนุกรมกัน

เป็นไปได้ที่จะให้ความร้อนแก่หลอดวิทยุที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้า 6.3 V จากแบตเตอรี่ที่ประกอบด้วยเซลล์สามเซลล์ที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม หลอดไฟที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันไส้หลอด 2 V สามารถจ่ายไฟจากเซลล์เดียวได้

แรงดันไส้หลอดของหลอดไฟฟ้าวิทยุจะแสดงเป็นรูปโค้งมนที่จุดเริ่มต้นของสัญลักษณ์หลอดไฟ: 1.2 V — ด้วยหมายเลข 1; 4.4 นิ้ว — หมายเลข 4; 6.3 นิ้ว — หมายเลข 6; 5 ค — หมายเลข 5

สำหรับสาเหตุที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า

หากพื้นที่สองแห่งบนผิวโลกซึ่งอยู่ห่างกันแต่อยู่คนละระดับกัน การไหลของน้ำก็เกิดขึ้นได้ น้ำจะไหลจากจุดสูงสุดลงสู่จุดต่ำสุด

กระแสไฟฟ้าก็เช่นกัน จะไหลได้ก็ต่อเมื่อมีความแตกต่างของระดับไฟฟ้า (ศักย์ไฟฟ้า) บนแผนที่สภาพอากาศ ระดับความกดอากาศสูงสุด (ความกดอากาศสูง) จะถูกทำเครื่องหมายด้วยเครื่องหมาย "+" และระดับต่ำสุดด้วยเครื่องหมาย "-"

ระดับจะเรียงตามทิศทางของลูกศร ลมจะพัดไปในทิศทางของพื้นที่ที่มีระดับความกดอากาศต่ำที่สุด เมื่อความดันเท่ากัน การเคลื่อนที่ของอากาศจะหยุดลง ดังนั้นการไหลของกระแสไฟฟ้าจะหยุดลงหากศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน

ระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง ศักย์ไฟฟ้าระหว่างเมฆกับพื้นดินหรือระหว่างเมฆจะเท่ากัน ปรากฏในรูปแบบของสายฟ้า

นอกจากนี้ยังมีความต่างศักย์ระหว่างขั้ว (ขั้ว) ของเซลล์กัลวานิกหรือแบตเตอรี่แต่ละก้อน ดังนั้นหากคุณติดหลอดไฟเช่นหลอดไฟกระแสจะไหลผ่าน เมื่อเวลาผ่านไป ความต่างศักย์จะลดลง (การทำให้สมดุลศักย์เกิดขึ้น) และปริมาณกระแสที่ไหลก็ลดลงเช่นกัน

หากคุณเสียบหลอดไฟเข้ากับแหล่งจ่ายไฟหลัก กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านหลอดไฟดังกล่าวด้วย เนื่องจากมีความต่างศักย์ระหว่างเต้ารับของเต้ารับ อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนกับเซลล์กัลวานิกหรือแบตเตอรี่ ความต่างศักย์นี้จะคงอยู่อย่างต่อเนื่อง ตราบใดที่โรงไฟฟ้ายังทำงานอยู่

พลังงานไฟฟ้า

มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างแรงดันและกระแสไฟฟ้า ปริมาณพลังงานไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปริมาณแรงดันและกระแส ให้เราอธิบายสิ่งนี้ด้วยตัวอย่างต่อไปนี้

เชอร์รี่ตกจากที่สูงต่ำ: ความสูงต่ำ - ความตึงเครียดเล็กน้อย แรงกระแทกต่ำ — กำลังไฟฟ้าต่ำ

มะพร้าวตกลงมาจากที่สูงเล็กน้อย (เทียบกับจุดที่เด็กปีนขึ้นไป): วัตถุขนาดใหญ่ - กระแสน้ำขนาดใหญ่ ระดับความสูงต่ำ — ความเครียดต่ำ แรงกระแทกค่อนข้างสูง — กำลังค่อนข้างสูง

กระถางดอกไม้ขนาดเล็กตกลงมาจากที่สูง: วัตถุขนาดเล็กคือกระแสน้ำขนาดเล็ก การตกที่สูงเป็นความเครียดอย่างมาก แรงกระแทกสูง — กำลังสูง

หิมะถล่มลงมาจากที่สูง: หิมะจำนวนมาก — กระแสน้ำขนาดใหญ่ การตกที่สูงเป็นความเครียดอย่างมาก พลังทำลายล้างที่ยิ่งใหญ่ของหิมะถล่มคือพลังไฟฟ้าที่ยิ่งใหญ่

ที่กระแสสูงและแรงดันสูงจะได้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมากแต่สามารถรับพลังงานเดียวกันได้ด้วยกระแสที่สูงขึ้นและแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าที่สอดคล้องกัน หรือในทางกลับกัน ด้วยกระแสที่ต่ำกว่าและแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า

กำลังไฟฟ้ากระแสตรงมีค่าเท่ากับผลคูณของค่าแรงดันและกระแส กำลังไฟฟ้าแสดงเป็นวัตต์และเขียนแทนด้วยตัวอักษร W

ได้มีการกล่าวไว้แล้วว่าการไหลของน้ำในระดับหนึ่งสามารถขับได้หนึ่งมิล, สองเท่าของไหล - สองมิล, สี่เท่าของไหล - สี่มิล ฯลฯ แม้ว่าหยดน้ำ (แรงดัน) จะเท่ากันก็ตาม .

รูปแสดงการไหลของน้ำเล็กน้อย (สอดคล้องกับกระแสไฟฟ้า) หมุนวงล้อของสี่โรงสีเนื่องจากหยดน้ำ (สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้า) มีขนาดใหญ่พอ

ล้อของโม่ทั้งสี่นี้สามารถหมุนได้ด้วยการไหลของน้ำสองเท่าที่ความสูงครึ่งหนึ่งของน้ำตก จากนั้นโรงสีจะถูกจัดเรียงแตกต่างกันเล็กน้อย แต่ผลลัพธ์จะเหมือนกัน

รูปต่อไปนี้แสดงหลอดไฟสองดวงที่ต่อขนานกับเครือข่ายแสงสว่าง 110V กระแสไหลผ่านแต่ละหลอด 1 A กระแสที่ไหลผ่านหลอดไฟทั้งสองดวงรวมกันเท่ากับ 2 แอมแปร์

ผลิตภัณฑ์ของค่าแรงดันและกระแสกำหนดพลังงานที่หลอดไฟเหล่านี้ใช้จากเครือข่าย

110V x 2a = 220W.

หากแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายแสงสว่างคือ 220 V จะต้องเชื่อมต่อหลอดไฟเดียวกันเป็นอนุกรมไม่ใช่แบบขนาน (เหมือนในตัวอย่างก่อนหน้า) เพื่อให้ผลรวมของแรงดันตกคร่อมเท่ากับแรงดันของ เครือข่าย กระแสที่ไหลในกรณีนี้ผ่านหลอดทั้งสองคือ 1 A

ผลคูณของค่าของแรงดันและกระแสที่ไหลผ่านวงจรจะทำให้เรามีพลังงานที่ใช้โดยหลอดไฟเหล่านี้ 220 V x 1a = 220 W นั่นคือเหมือนกับในกรณีแรกสิ่งนี้สามารถเข้าใจได้เนื่องจากในกรณีที่สองกระแสที่นำมาจากเครือข่ายจะน้อยกว่าสองเท่า แต่มีแรงดันไฟฟ้าสองเท่าในเครือข่าย

วัตต์, กิโลวัตต์, กิโลวัตต์ชั่วโมง

อุปกรณ์ไฟฟ้าหรือเครื่องจักรใดๆ (กระดิ่ง หลอดไฟ มอเตอร์ไฟฟ้า ฯลฯ) ใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนหนึ่งจากเครือข่ายแสงสว่าง

อุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่าวัตต์มิเตอร์ใช้สำหรับวัดพลังงานไฟฟ้า

กำลังไฟฟ้า เช่น หลอดไฟส่องสว่าง มอเตอร์ไฟฟ้า ฯลฯ สามารถกำหนดได้โดยไม่ต้องใช้วัตต์มิเตอร์ หากแรงดันไฟหลักและปริมาณกระแสที่ไหลผ่านผู้ใช้พลังงานไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับไฟหลักมีค่าเท่ากับ เป็นที่รู้จัก.

ในทำนองเดียวกัน หากทราบการใช้พลังงานของกริดและแรงดันไฟฟ้าของกริด ก็จะสามารถกำหนดปริมาณของกระแสที่ไหลผ่านผู้บริโภคได้

ตัวอย่างเช่น เครือข่ายแสงสว่าง 110 โวลต์มีหลอดไฟ 50 วัตต์ กระแสอะไรไหลผ่าน?

เนื่องจากผลคูณของแรงดันไฟฟ้าที่แสดงเป็นโวลต์และกระแสที่แสดงเป็นแอมแปร์จะเท่ากับกำลังที่แสดงเป็นวัตต์ (สำหรับกระแสตรง) จากนั้นหลังจากทำการคำนวณย้อนกลับ นั่นคือ หารจำนวนวัตต์ด้วยจำนวนโวลต์ ( แรงดันไฟหลัก) เราได้รับปริมาณกระแสเป็นแอมแปร์ที่ไหลผ่านหลอดไฟ

ก = w / ข,

กระแสไฟ 50 W / 110 V = 0.45 A (โดยประมาณ)

ดังนั้นกระแสไฟฟ้าประมาณ 0.45 A ไหลผ่านหลอดไฟซึ่งใช้พลังงาน 50 W และเชื่อมต่อกับเครือข่ายไฟฟ้า 110 V

หากโคมระย้าที่มีหลอดไฟ 50 วัตต์สี่ดวง โคมไฟตั้งโต๊ะที่มีหลอดไฟ 100 วัตต์หนึ่งหลอดและเตารีด 300 วัตต์รวมอยู่ในเครือข่ายแสงสว่างของห้อง กำลังไฟของผู้ใช้พลังงานทั้งหมดคือ 50 W x 4 + 100 W + 300 วัตต์ = 600 วัตต์

เนื่องจากแรงดันไฟหลักคือ 220 V กระแสไฟฟ้าเท่ากับ 600 W / 220 V = 2.7 A (โดยประมาณ) จึงไหลผ่านสายไฟทั่วไปที่เหมาะสำหรับห้องนี้

ให้มอเตอร์ไฟฟ้าใช้พลังงาน 5,000 วัตต์จากเครือข่ายหรือตามที่พวกเขาพูด 5 กิโลวัตต์

1,000 วัตต์ = 1 กิโลวัตต์ เช่นเดียวกับ 1,000 กรัม = 1 กิโลกรัม กิโลวัตต์เป็นตัวย่อเป็นกิโลวัตต์ ดังนั้นเราจึงสามารถพูดเกี่ยวกับมอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้พลังงาน 5 กิโลวัตต์

ในการกำหนดปริมาณพลังงานที่อุปกรณ์ไฟฟ้าใด ๆ ใช้พลังงาน จำเป็นต้องคำนึงถึงระยะเวลาที่พลังงานนั้นถูกใช้ไป

หากเปิดหลอดไฟ 10 วัตต์เป็นเวลา 2 ชั่วโมง การใช้พลังงานไฟฟ้าจะเท่ากับ 100 วัตต์ x 2 ชั่วโมง = 200 วัตต์ต่อชั่วโมง หรือ 0.2 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง หากเปิดหลอดไฟ 100 วัตต์เป็นเวลา 10 ชั่วโมง ปริมาณพลังงานที่ใช้คือ 100 วัตต์ x 10 ชั่วโมง = 1,000 วัตต์ต่อชั่วโมง หรือ 1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง กิโลวัตต์ชั่วโมงใช้ตัวย่อเป็น kWh

มีสิ่งที่น่าสนใจอีกมากมายในหนังสือเล่มนี้ แต่แม้แต่ตัวอย่างเหล่านี้ก็แสดงให้เห็นว่าผู้เขียนในสมัยนั้นเข้าหางานของพวกเขาด้วยความรับผิดชอบและจริงใจเพียงใด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการสอนเด็ก