Электрическое напряжение

Предисловие

 Напряжение, пожалуй, чуть ли не самый важный термин в электротехнике. Не будь такого явления, как электрическое напряжение, человечество ни когда бы не открыло для себя электричество, и телевизор нам сейчас пришлось бы смотреть при свечахsmiley
 
Ну, а теперь серьёзно…
 Вы уже, вероятно, читали в учебниках, или вам рассказывали на занятиях по физике о том, что такое есть электрическое напряжение. Конечно, я тоже могу написать здесь, что напряжение, это разность потенциалов между точками A и B — отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда. Но, если Вы уже читали мою статью про электрон, то должны понимать, что я категорически против понятия «Заряда» вообще в принципе. Для меня не существует такого понятия, как электрический заряд, ни положительный, ни отрицательный. И мне не хотелось бы втирать вам бред про магические электрические поля, чудесным образом заставляющие перемещаться в пространстве частицы в определённом направлении, в зависимости от их, так называемого электрического заряда, положительного или отрицательного (не смотря на то, что так учат в школах и ВУЗах). Я лучше расскажу вам, как понимать напряжение. В стандартной современной формулировке согласиться я могу только с одним – электрическое напряжение, это разность потенциалов.

Философия определения

Электрическое напряжение

 Начнём с того, что электрическое напряжение, это разность электрических потенциалов двух точек пространства.

Электрический потенциал

 Как видите, что бы разобраться и понять, что такое электрическое напряжение, и как оно возникает, нам придётся разобрать ещё ряд понятий. Если вы уже в курсе, то знаете, что электрический ток, это направленное движение электронов. То есть, нет электронов – нет тока. Так и с напряжением, нет электронов – нет напряжения. По сути, электрический ток отражает динамическую суть электричества, а напряжение – статическую. Электрический потенциал, это своего рода количественный показатель концентрации электронов в конкретной точке объёма. А точнее, если рассматривать совокупность электронов как электронный газ, то электрический потенциал в заданной точке пространства, это механическое давление электронов друг на друга в этой точке пространства. Что бы легче было понять, давайте рассмотрим не электронный газ, а самый обычный, привычный для нас газ, например – кислород. Возьмём два герметичных сосуда, и закачаем в них наш кислород, только в один сосуд накачаем его немного, что бы давление в сосуде стало, к примеру, 2 кПа, а в другой побольше, например, до 12 кПа (анимация 1).
Анимация 1.
 Давление кислорода в наших сосудах мы можем рассматривать как накопленную способность сжатого газа к совершению какой либо работы, или потенциал. Чем выше давление газа в сосуде, тем выше потенциал. Если взять точку пространства в одном сосуде и точку пространства в другом, то их можно рассматривать, как точки с разными потенциалами. Разница давлений в этих точках, ровно как и потенциалов составляет 10 кПа. Пока газ в этих герметичных сосудах изолирован от окружающего пространства непроницаемой стенкой, эта разность потенциалов нам ни чего не даёт. А вот если в каждом из сосудов одномоментно проделать отверстие в стенках и соединить эти отверстия тонкой трубочкой, то, какое то время, кислород из сосуда с бОльшим давлением-потенциалом будет перетекать в сосуд с меньшим давлением-потенциалом, пока давления в этих сосудах не уравновесятся полностью. Вот этот самый процесс перетекания газа из одного сосуда в другой и есть не что иное, как ток. Только ток в этом случае – газовый. Если соединительную трубку разрезать где ни будь посередине и к свободным концам труб подключить какое ни будь механическое устройство, работающее за счёт разности давлений (например турбинку), то в нашем случае газовый ток будет совершать механическую работу. Электрические процессы протекаю аналогично. И заметьте, электронами, как и молекулами газа, движет не магическое электрическое поле, а простое механическое воздействие друг на друга тесно сжатых частиц (электронов, как молекул в гидравлике и пневматике). Электроны всегда стремятся со стороны более высокого давления в сторону более низкого, т.е. от более высокого электрического потенциала в сторону более низкого.

Заключение:

 электрическое напряжение, это разность электрических потенциалов двух точек пространства.
 электрический потенциал в заданной точке пространства, это механическое давление электронов друг на друга в этой точке пространства.
 
 В схемах и технической документации электрическое напряжение обозначается как U, и имеет размерность В (вольт).