La tension est un concept important de l'ingénierie électrique

L'électricité est la plus utilisée par l'hommeforme d'énergie. Sans exagération, on peut dire que la définition du courant électrique comme mouvement ordonné des électrons est bien connue même du manuel scolaire de la physique. Mais c'est ce qu'est la tension et comment ce «mouvement ordonné» est fourni, tout le monde ne répondra pas. Rappelons qu'un électron, une charge électrique élémentaire, ne se déplace pas tout seul le long d'un conducteur. D'autre part, seul le mouvement des charges le long de la chaîne s'accompagne de la réalisation d'un travail utile sous la forme de la transformation de l'énergie d'une espèce en une autre. C'est à cause de ces transformations que le courant électrique luit dans certains cas le fil de l'ampoule, tandis que dans d'autres il fait tourner le rotor du moteur électrique. Dans le premier cas, nous avons la conversion de l'énergie électrique en énergie thermique, et dans le second cas, en énergie magnétique. L'énergie des charges mobiles est consommée par une source qui supporte le courant électrique dans le circuit. Courant le long du conducteur, le courant transfère l'énergie de la source EMF au consommateur - le filament, l'enroulement du moteur électrique, etc.

Si nous définissons le courant comme le nombre de charges,en procédant le long du conducteur, on peut dire que le fonctionnement du courant dépend du nombre de ces charges par unité de temps. Et sur quoi dépend le courant électrique dans le circuit? Considérons un modèle de flux de courant par l'exemple d'un jet d'eau s'écoulant du trou dans la partie inférieure du cylindre rempli vers le haut. Imaginons que dans notre modèle le cylindre est un conducteur, et l'eau est un grand nombre de gouttelettes d'électrons. Ensuite, il est clair que la quantité d'eau qui coule par unité de temps dépend de deux paramètres - la pression de la colonne d'eau, qui dans les circuits électriques est appelée tension du courant, et le diamètre du trou - l'analogue de la résistance électrique. La hauteur de la colonne d'eau dans ce modèle détermine le potentiel supérieur de la source d'énergie, les charges de gouttelettes sont similaires au flux d'électrons qui se déplacent de la couche supérieure à la couche inférieure. L'énergie potentielle de la masse d'eau, c.-à-d. capacité à effectuer un travail utile, sur les niveaux supérieurs et inférieurs est différente. En raison de la différence de potentiel, l'eau peut s'écouler hors du trou et avec la conversion de l'énergie potentielle de la colonne d'eau en énergie cinétique du jet d'eau. Si la hauteur de la colonne d'eau est augmentée, alors la différence de potentiel, ou tension, augmente, et la force du courant, plus précisément, la masse d'eau circulant par unité de temps, augmente également. Ainsi, le modèle proposé montre une dépendance directement proportionnelle de la force du courant sur la tension.

Dans la théorie de l'électricité, cette conclusion est écritecomme suit: I = f (U) * K, où I est le courant, U est la tension, et K est la caractéristique individuelle de la réaction du circuit électrique au courant-conductivité passant. En ingénierie, la valeur de conductance inverse R = 1 / K est généralement utilisée, et elle est appelée "résistance". La résistance est généralement traitée comme une charge de circuit utile. Dans notre modèle, une telle «résistance» est la surface du trou pour drainer l'eau: plus elle est grande, plus sa perméabilité est grande, ou, dans le langage de l'électrotechnique, la conductivité et donc la résistance à l'écoulement diminue.

Le modèle montre clairement comment le potentielL'énergie du flux de charge de gouttelettes est transformée en énergie cinétique du jet sortant. Plus la résistance (ou plus de conductivité) est faible, plus le travail mécanique est effectué sur la masse d'eau. En d'autres termes, des charges utiles de différents types sont des convertisseurs de courant, par exemple, un filament convertit l'énergie électrique en thermique et lumière, la bobine du relais convertit l'énergie électrique en énergie magnétique, et ainsi de suite.

En revenant aux circuits électriques, nous pouvons conclure que le courant I et la tension U sont des paramètres électriques qui déterminent le fonctionnement du courant A (A = U * I).

Dans ce cas, la force du courant est déterminée par la quantitéla charge transférée, et la tension est la raison qui fait que les électrons sont "ordonnés" du plus grand potentiel au plus petit. S'il n'y a pas de tension, aucune quantité d'électrons libres dans la substance n'entraînera un mouvement de charges. Cela signifie que l'absence de tension ne conduit pas au transfert d'énergie.

Une bonne démonstration des résultats estcentrales hydroélectriques: elles sont construites en utilisant une grande différence de niveaux d'eau (potentiels). Ici la masse de l'eau qui tombe est semblable au courant, et la différence dans les niveaux des barrages supérieur et inférieur joue le rôle d'une chute potentielle.