Что такое напряжение тока

Напряжение — это физическая величина, равная работе электрического поля по перемещению единичного заряда между двумя точками цепи. Что такое напряжение тока, показывает формула $U = \frac{A}{q}$, где $A$ — работа поля в джоулях, а $q$ — заряд в кулонах; результат измеряют в вольтах вольтметром. Постоянное напряжение не меняется во времени, а переменное периодически меняет и величину, и знак, как в бытовой сети. Вольтметр подключают параллельно участку цепи, а не последовательно, как амперметр при измерении тока.

Разбор по случаям

Примеры

Расчёт по работе и заряду. Электрическое поле совершило работу $A = 20\text{ Дж}$, перемещая заряд $q = 4\text{ Кл}$ между двумя точками цепи.

По формуле $U = \frac{A}{q}$ находят напряжение: $U = \frac{20}{4} = 5\text{ В}$.

Это значит, что при переносе каждого кулона заряда между этими точками поле совершает работу ровно пять джоулей, а не какую-то среднюю по всей цепи величину.

Расчёт по закону Ома. Через резистор сопротивлением $R = 10\text{ Ом}$ течёт ток $I = 0{,}5\text{ А}$.

По закону Ома $U = IR = 0{,}5 \cdot 10 = 5\text{ В}$, значит на концах этого резистора действует напряжение пять вольт.

Если ток увеличить вдвое при том же сопротивлении, напряжение на резисторе по этой же формуле тоже вырастет ровно вдвое.

Частые ошибки

• Напряжение путают с силой тока, хотя это разные величины с разными единицами измерения — вольт и ампер.
• Считают, что напряжение возникает только при протекании тока, хотя источник создаёт его и в разомкнутой цепи.
• Эдс источника отождествляют с напряжением на его зажимах, забывая про падение напряжения на внутреннем сопротивлении.

Коротко

Что такое напряжение тока, определяет отношение работы электрического поля к перемещённому заряду, а измеряют его вольтметром, включённым параллельно участку цепи. Постоянное и переменное напряжение отличаются лишь поведением этой величины во времени.