Как работает электричество?

Основные свойства

Есть три основных свойства, которые заставляют электричество работать:напряжение, сила тока и сопротивление. Эти свойства работают вместе внутри цепи, позволяя электричеству перемещаться с места на место. Ученые измеряют напряжение в единицах, называемых вольтами, силу тока в амперах и сопротивление в омах. Эти три величины приводят к простому математическому соотношению, называемому законом Ома, где напряжение в один вольт при сопротивлении в один ом дает ток в один ампер.

Движение электронов

Процесс электричества начинается, когда энергия света, тепла или магнитных полей стимулирует электроны атома, заставляя их двигаться. Некоторые атомы удерживают свои электроны близко к ядру, а некоторые нет. Атомы со слабыми электронами лучше всего проводят электрический ток.

Проводники и изоляторы

Такие материалы, как серебро, золото, медь и алюминий, имеют атомы со слабо связанными электронами, все эти элементы являются металлами, а большинство металлов являются хорошими проводниками электричества. Такие материалы, как стекло, воздух и пластик, называются изоляторами; их электронный состав препятствует прохождению электрического тока.

Ток и напряжение

Чтобы электричество текло током, должна существовать какая-то сила или давление, толкающее электроны вперед. Эта сила называется электродвижущей силой или ЭДС, которую также называют напряжением.

Части электрической цепи

Цепь несет этот электрический ток. Он состоит из источника электричества, нагрузки и проводников, таких как провода, по которым протекает ток между источником и нагрузкой. Примером источника электроэнергии является батарея. Нагрузкой может быть практически любой электронный компонент, от простой лампочки до сложных устройств, таких как смартфоны.

Напряжение и ток

Величина электродвижущей силы, приложенной источником, определяет, какое напряжение проходит через цепь. Напротив, ток — это количество электронов, протекающих мимо точки цепи за заданный промежуток времени.

Сопротивление

Последняя часть головоломки с электричеством связана с типом сопротивления, которое работает против электрического тока. Например, если бы вы использовали в своей цепи два толстых провода, ток протекал бы больше, чем если бы вы использовали два тонких провода. Более толстые провода имеют меньшее сопротивление и пропускают больший ток. Это похоже на воду, текущую по трубе:по большой трубе может пройти больше воды, чем по узкой.

Электричество и мощность

Электричество несет энергию, и вы можете рассчитать электрическую мощность в ваттах, умножив вольты на амперы. Ток течет от источника электричества к нагрузке и обратно; нагрузка использует электроэнергию для выполнения полезной задачи, такой как зажигание кухонной лампы или запуск электродвигателя в гибридном автомобиле.