Les tensions, la resistència, el corrent i la potència són les principals quantitats elèctriques

En enginyeria elèctrica, no té sentit dir simplement “electricitat”. Aquí sempre cal especificar sobre què es discuteix exactament. Podem referir-nos a la càrrega elèctrica del condensador, la tensió a la presa, el corrent que circula pels cables o, per exemple, la potència que el mesurador elèctric del nostre apartament va fer funcionar en un mes.

En qualsevol cas, no existeix la quantitat d’electricitat, sinó que hi ha la quantitat “quantitat d’electricitat”, correctament anomenada càrrega elèctrica, que es mesura en penjolls. Es tracta d’una càrrega elèctrica: es mou al llarg dels cables, s’acumula a les plaques del condensador, està present periòdicament a les terminals (mínim - al fil de fase) de la presa, es mou en forma de corrent quan la xarxa elèctrica realitza treballs. Les principals quantitats elèctriques estan relacionades d’alguna manera amb la càrrega. Avui parlarem d’aquests valors.

Tensió

La tensió U es mesura entre dos punts del circuit. Perquè un voltatge altern altern o constant comenci a estar present en un circuit tancat, cal una font de corrent que pugui assegurar que aquesta tensió es mantingui als extrems del circuit. Aquesta font servirà com a font de la força electromotriu d'EMF que, com la tensió, es mesura en volts.

Si aquesta font està connectada a un circuit tancat, primer, en primer lloc, hi haurà tensió entre els terminals de la font, és a dir, als extrems del circuit i, en segon lloc, als extrems de totes les seccions d’aquest circuit, si està dividida condicionalment en parts.

En cada moment del temps, la tensió elèctrica que actua sobre un tram particular del circuit pot tenir un valor diferent al del moment anterior, si el circuit està alimentat per una font emf variable, o el mateix valor si és una font emf constant i el circuit, respectivament, és un circuit de corrent directe.

La tensió als extrems del circuit de corrent continu és similar a la diferència d’altura del costat d’una muntanya i la càrrega en aquestes condicions és com l’aigua pujada a una alçada, només pel que fa al camp elèctric, aquesta diferència s’anomena diferència de potencials (elèctrics), ja que no estem parlant del camp gravitatori.

La diferència de potencial entre dos punts és d’1 vol, si per moure una càrrega d’un penjoll d’un punt a l’altre, cal treballar-la en quantitat d’1 joule. Un volt també és igual al voltatge elèctric provocant un corrent directe d'1 ampere al circuit elèctric a una potència d'1 watt, però més després.

Actual

Quan hi ha una tensió elèctrica als extrems d’una secció d’un circuit (conductor), és a dir, quan hi ha una diferència de potencials elèctrics, això significa que un camp elèctric actua en el conductor (al llarg de la longitud de la secció a considerar). Un camp elèctric actua amb força sobre les partícules carregades.

En els metalls, per exemple, els electrons lliures són portadors d’una càrrega negativa i poden entrar en moviment de translació si de sobte es troben en un camp elèctric extern, la font de la qual és en aquest cas la font emf. Quan els electrons entren en moviment sota la influència d’un camp elèctric, es converteixen en una càrrega mòbil, és a dir, en un corrent elèctric I.

La quantitat de càrrega es mesura en coulombes i el corrent caracteritza la velocitat de moviment de càrrega a través de la secció transversal del conductor (per unitat de temps). Quan una càrrega elèctrica d’un penjoll passa per la secció transversal del conductor en un segon, el corrent del conductor és d’1 amperi. En analogia amb l'aigua, com més aigua passa per la secció de canonades per segon, més gran és el corrent.

Resistència

Sota la influència de la tensió elèctrica, la càrrega es mou per la secció transversal del conductor, formant un corrent, però no es mou sense cap obstacle. Des que vam començar a considerar un conductor de metall, continuarem amb ell.

Els electrons d’un conductor que es mouen sota la influència d’un camp elèctric s’obstrueixen a l’interior del conductor: àtoms de la gelosia de cristall, i els uns dels altres, a causa del component caòtic (tèrmic) del moviment d’electrons i vibracions atòmiques.

Aquests obstacles proporcionen una mena de resistència, alenteixen els electrons, redueixen el corrent en comparació amb la quantitat que podria desenvolupar si no hi hagués aquests obstacles. Però aquest tipus de resistència R en conductors reals (circuits) sempre hi és.

Aquest valor s’anomena resistència elèctrica en enginyeria elèctrica. La resistència elèctrica es mesura en ohms. Un Ohm és igual a la resistència elèctrica d’una secció d’un circuit elèctric, entre els extrems del qual flueix un corrent directe d’1 ampere a una tensió d’1 volt als extrems.

Com més gran sigui la resistència que caracteritza un determinat conductor, menor serà el corrent a la mateixa tensió als extrems d’aquest conductor. Aquesta dependència s’anomena llei d’Ohm per a una secció d’un circuit elèctric: la magnitud del corrent en una secció d’un circuit és directament proporcional a la tensió als extrems d’aquest tram i inversament proporcional a la resistència elèctrica d’un tram determinat del circuit.

Potència

Parlant sobre el circuit elèctric, la tensió, la resistència i el corrent, no es pot acabar amb el tema de les quantitats elèctriques bàsiques amb una història sobre l’energia elèctrica P. Quan s’estableix un corrent i continua fluint al circuit sota la influència de la tensió, la font emf fa el treball A al circuit.

De fet, el treball el realitza un camp elèctric sobre una càrrega elèctrica que es mou en aquest camp. La quantitat de treball perfecte depèn de la diferència de potencial que hagi superat la càrrega i de la magnitud d’aquest càrrec. Com més ràpid es va realitzar el treball, més gran serà la potència del procés.

En el cas del corrent, normalment parlem de la potència de la font que va realitzar el treball, així com de la potència del consumidor (circuit). La potència elèctrica gastada en un treball útil es mesura en watts. Per a qualsevol tipus d’energia, no només per a l’energia elèctrica, es defineix 1 watt com la potència amb la qual es realitza 1 joule de treball en un segon de temps.