Напрежението е важна концепция за електротехниката

Електричеството е най-широко използваният вид енергия. Без преувеличение можем да кажем, че определението на електрически ток като наредено движение на електрони е добре известно дори от учебника по физика. Но тук какво е напрежението и как това "подредено движение" е гарантирано, не всеки ще отговори. Спомнете си, че електрон, елементарен електрически заряд, от само себе си не се движи от диригента. От друга страна само движението на заряди по веригата се придружава от извършването на полезна работа под формата на трансформация на енергията от един вид в друг. Това се дължи на тези трансформации, че електрическият ток в някои случаи запалва нишката на крушката, докато в други тя превръща ротора на електрическия мотор. В първия случай имаме трансформация електрическа енергия в термичен, а във втори - в магнитни. Енергията на движещите се заряди се консумира от източник, който поддържа електрически ток в схемата. Прокарвайки се по протежение на проводника, токът предава енергията на източника на ЕМП на потребителя - нажежаемата жичка, намотката на електродвигателя и т.н.

Ако определим тока като броят на таксите, които протичат по протежение на проводника, можем да кажем, че текущата работа зависи от броя на тези такси за единица време. И от какво зависи електрическият ток във веригата? Да разгледаме модел на текущия поток чрез примера на водна струя, протичаща от отвора в долната част на цилиндъра, напълнен на върха. Нека си представим, че в нашия модел цилиндърът е проводник, а водата е голям брой електронни капчици. След това е съвсем ясно, че количеството вода, протичащо за единица време, зависи от два параметъра - налягането на водния стълб, което в електрическите вериги се нарича напрежение на тока и диаметъра на отвора - аналоговият електрическо съпротивление. Височината на водния стълб в този модел определя горния потенциал на енергийния източник, капчиците са подобни на потока от електрони, които се придвижват от горния слой към долния. Потенциална енергия водна маса, т.е. способността да се изпълнява някаква полезна работа на горното и долното ниво е различна. Поради потенциалната разлика водата може да изтече от дупката и с превръщането на потенциалната енергия на водния стълб в кинетичната енергия на водната струя. Ако височината на водния стълб се увеличи, тогава разликата в потенциала или напрежението се увеличава и токът на тока, по-точно масата на течаща вода за единица време също се увеличава. По този начин, предложеният модел показва директна пропорционална зависимост на текущата сила от напрежението.

В теорията на електроенергията това заключение е написано както следва: I = f (U) * K, където I е токът, U е напрежението и K е индивидуалната характеристика на реакцията на електрическата верига към пропускателната проводимост. При инженеринг обикновено се използва обратната проводимост R = 1 / K и се нарича "съпротивление". Съпротивлението обикновено се третира като полезно натоварване на веригата. В нашия модел такава "съпротива" е зоната на дупката за източване на водата: колкото по-голяма е, толкова по-голяма е нейната пропускливост или, на езика на електротехниката, проводимостта и по този начин съпротивлението на потока вода намалява.

Моделът ясно показва как потенциалната енергия на потока от капчици-заряд се трансформира в кинетичната енергия на изтичащата струя. Колкото по-ниска е съпротивлението (или повече проводимост), толкова по-механична работа се извършва върху масата на водата. С други думи, полезни натоварвания от различни видове са текущи преобразуватели, например, една нишка преобразува електрическата енергия в топлинна и светлина, релейната бобина преобразува електрическата енергия в магнитна енергия и т.н.

Връщайки се към електрическите вериги, можем да заключим, че токът I и напрежението U са електрически параметри, които определят работата на тока A (A = U * I).

Същевременно силата на тока се определя от размера на прехвърленото заряд и напрежението е причината, поради която електроните се "поръчват" от по-голям потенциал до по-малък. Ако няма напрежение, то никакво количество свободни електрони във веществото няма да доведе до движение на таксите. Това означава, че липсата на напрежение не води до трансфер на енергия.

Добра демонстрация на констатациите е водната енергия: те са изградени, използвайки голяма разлика във водните нива (потенциали). Тук масата на падащата вода е подобна на тока, а разликата в нивата на горните и долните язовири играе ролята на потенциален спад.