Напряжение

Все вы не раз слышали такие фразы:

- не лезь туда! Там высокое напряжение!

- напряжение в домашней сети 220 Вольт

- напряжение  батарейки полтора вольта

и так далее.

Но вы когда-нибудь задумывались, что обознает это слово? Даже в общении с людьми мы также часто его употребляем.

- Ты меня напрягаешь...

- Сними напряжение! Выпей пивка.

- Я очень напряжён...

Значит, в электротехнике и электронике тоже что-то напрягается и создается так называемое "напряжение". Но что именно?

Итак, поехали. Я думаю, все вы видели и представляете, как выглядит водонапорная башня или просто водобашня. Грубо говоря, это большой высокий бокал, внутри которого плещется вода ;-).

Так вот, представим себе, что башня доверху наполнена водой. Получается, в данный момент на дне башни ого-го какое давление! А что, если слить из башни воду хотя бы наполовину?  Давление на дно башни уменьшится. То есть давление на дне башни сразу стало меньше, чем оно было бы при полной башне. А давайте-ка нальем в пустую башню одно ведро воды! Давление на дно башни будет ну очень слабенькое.

Это давление на дно и есть то самое напряжение (по аналогии с гидравликой). В данном случае, дно башни – это ноль, начальный уровень отсчёта. За начальный уровень отсчёта в электронике берут вывод батарейки или аккумулятора со знаком "минус".  Можно даже сказать, что уровень "воды в башне" у 12-Вольтового автомобильного аккумулятора выше, чем уровень воды полуторавольтовой пальчиковой батарейки.

Напряжение бывает постоянным и переменным. На примере выше мы с вами рассмотрели постоянное напряжение. То есть давление воды на дно башни в течение времени постоянно. Пока в башне есть вода, она оказывает давление на дно башни. Вроде бы все элементарно и просто.

С постоянным напряжением вроде бы разобрались. Но какое же напряжение называют переменным? Само слово "переменный" говорит  нам о том, что это напряжение меняется.

Все любят качаться на качелях:

Сначала вы летите в одном направлении, потом происходит торможение, а потом уже летите обратно спиной и весь процесс снова повторяется. Переменное напряжение ведёт себя точно так же :). Сначала "электрическое давление" давит в одну сторону, потом происходит процесс торможения, потом оно давит в другую сторону, снова происходит торможение и весь процесс снова повторяется, как на качелях :).

Значит, переменное напряжение меняет своё значение с течением времени, точно так же, как вы меняете свое положение в пространстве, когда качаетесь на качелях.

Тяжко для понимания? Тогда вот вам еще один пример из знаменитой книжки "Первые шаги в электронике" Шишкова. Берем замкнутую систему труб с водой и поршень. Поршень у нас находится в движении. Следовательно, молекулы воды у нас отклоняются то в одну сторону:

то в другую:

Так же ведут себя и электроны. В вашей домашней розетке они колеблются 50 раз в секунду. Столько-то колебаний в секунду называется Герцем. В литературе пишется просто "Гц". Тогда получается, что колебания напряжения в наших розетках 50 Гц. В Америке частота переменного тока 60 Гц. Так уж у них повелось.

Читайте также