За волти и напон, за сите да разберат
Електричните кола може да се користат за пренос на сигнали, складирање информации, вршење пресметки, но најчеста цел е манипулирање со енергија, како што е напојување на сијалицата со батерија.
Знаеме дека сијалиците се дефинираат со вати, што е број на џули во секунда трансформирани во топлина и светлина, но каква е врската со протокот на полнежи што се мери со амперметрот?
Еве аналогија. Да претпоставиме дека некој од вашите пријатели не може да најде друга работа освен натоварувач на слама. Бројот на калории што ќе ги потрошите на час ќе зависи од бројот на бали што ги внесувате во минута и ќе биде пропорционален на напорот што го вложувате за секоја бала. Ако треба да натовари бали на таванот на шталата, пријателот ќе се умори побрзо од друг работник во индустријата, кој само ги турка балите во камион и не мора да ги зема.
Ouули/секунди = (бали/секунди) x (џули/бали)
Слично на тоа, стапката на претворање на енергијата во батеријата ќе зависи не само од тоа колку куломби во секунда влегува во колото, туку и од механичката работа што треба да ја изврши за секоја задача:
џули/секунда = куломби/втор х џули/куломби
или
моќност = струја x механичка работа на товар
Се нарекуваат Jули по куломби „Волт“, 1 V = 1 J/C; името потекнува од италијанскиот физичар Алесандро Волта. Секој знае дека батериите се опишани според бројот на волти, но концептот на напон е поширок; напонот е, всушност, својство на која било точка во просторот.
За подобро да разбереме зошто е тоа така, да се вратиме на аналогијата со бали за бања. Потребни се голем број џули гравитациона енергија за да се подигне бала до нивото на стабилниот мост. Бидејќи зборуваме за гравитациска енергија, има повеќе смисла да се зборува за единици на маса отколку за бали за мерење на количината на материјата. Гравитационата верзија на напонот би била: џули за килограм.
Гравитациона енергија = mgh, но ако сакаме да пресметаме колку за килограм, "m" се намалува, останувајќи со gh. Можеме да доделиме број на сите точки во гравитационото поле на Земјата, gh, што ни кажува колку е тешко да се пренесе количина на маса на една од овие точки. На пример, на врвот на Монт Еверест ќе има висока вредност на gh, заради висината. Ова ни кажува дека е скапо, во однос на енергијата, да се подигне одредена количина на маса од ниво (на море, да речеме) до врвот на Монт Еверест.
Напонот ја прави истата работа, користејќи електрична енергија. Можеме да претставиме електрично коло како ролеркостер. Батеријата е како оној дел од ролеркостерот, каде што сте подигнати на врвот. Врвот на првата висока зона е аналоген на напонот на батеријата. Кога започнувате спуштање, овој дел е сличен на она што се случува на ниво на сијалицата. Во случај на ролеркостер, почетната гравитациска енергија се трансформира во топлина и звук кога ќе се лизнете на земја. Во електричното коло, почетната електрична енергија се трансформира во топлина на сијалицата (и топлиот филамент на сијалицата свети, претворајќи ја топлината во светлина).
- ••• -
Оваа статија е дел од книгата „Концептуална физика“ од Бенџамин Кроуел
содржина5.4 Напон
Кредит за слика: deviantart.com/boldfrontiers
Можете да коментирате користејќи ја сметката на страницата, од ФБ, Твитер или Гугл или како посетител (без регистрација). За посетителите, коментарите се умерени (одобрени од администраторот).