Sospetto che ti confonderò ulteriormente, ma ecco qui:

Alcuni di loro dicono che la tensione è come la pressione, altri dicono che la tensione è come l'energia potenziale gravitazionale e poi alcuni dicono che è una misura dell'intensità del campo elettrico.

Diciamo che la tensione è come la pressione, o come l'energia potenziale gravitazionale, perché stiamo cercando di tracciare un'analogia con qualcosa che puoi vedere o sentire (perché puoi far cadere un sasso sulla punta del piede o sentire la pressione di un palloncino quando lo fai esplodere).

Il voltaggio è diventa astratto (da qui le analogie). Se hai un elettrone in un campo elettrico, c'è una forza su di esso, quindi vuole muoversi. Se avessi un paio di pinzette magiche che ti permettessero di afferrare quell'elettrone e spostarlo da un punto all'altro, dovresti esercitare forza su di esso - mettendo energia nel sistema - o eserciterebbe forza su di te - - togliere energia al sistema e consegnartela.

Un volt non misura il campo elettrico. I volt sono una conseguenza dei campi elettrici, ma il campo elettrico è in unità di volt per metro. Che cos'è un volt è un'espressione della quantità di energia disponibile per unità di carica . Quindi, se hai un Coulomb di carica e lasci che la carica fluisca attraverso qualcosa che fa cadere un Volt, allora quella carica fornirà un Joule di energia a qualunque cosa sia quel qualcosa che stava scendendo di un Volt.

E anche se la tensione è come l'energia potenziale gravitazionale, in che modo più tensione significa più corrente?

E qui la nostra simpatica analogia si rompe. In questo senso la tensione è più simile alla pressione in un tubo dell'acqua.

Per tutte le cose fisiche, se metti un voltaggio attraverso di esse, la corrente fluirà - potrebbe essere molto, potrebbe essere minuscola, ma la corrente fluirà quasi sempre. Per la maggior parte delle cose (ci sono alcune eccezioni), più tensione gli metti, più corrente fluirà.

Quindi, a questo proposito, la tensione è come la pressione in un tubo dell'acqua: più pressione equivale a più flusso, proprio come più tensione su un resistore equivale a più corrente nel nel resistore.Ma questa è solo un'analogia .Alla fine, devi solo battere il tuo cervello contro la fisica finché tutto diventa intuitivo, proprio come hai imparato che quando lasci andare qualcosa cade ogni volta.La differenza è che hai imparato la lezione su come far cadere le cose prima di compiere un anno;la lezione sulla tensione arriva un po 'più tardi nella vita, quindi devi lasciare che il tuo cervello fletta di proposito.

Alcuni di loro dicono che la tensione è come la pressione, altri dicono che la tensione è come l'energia potenziale gravitazionale e poi alcuni dicono che è una misura dell'intensità del campo elettrico.

Non hai fatto una domanda qui, ma è come tutte queste cose, se capisci le analogie.

Nell'analogia gravitazionale, sarebbe più accurato dire che la tensione è come il potenziale gravitazionale, non l'energia potenziale gravitazionale. Ad esempio, se hai una collina alta 10 metri, la differenza di potenziale gravitazionale tra il fondo e la cima della collina è \ $ (10 \ m) (g) \ $ span >. Questo è proporzionale all'energia necessaria per spostare un oggetto dal fondo alla cima della collina. Ma avresti bisogno di più energia per muovere una palla da bowling che per muovere un ciottolo (proprio come hai bisogno di più energia per spostare una carica più grande attraverso una differenza di potenziale elettrico). E la differenza di potenziale gravitazionale è una quantità definita anche se non stai spostando alcun oggetto su e giù per la collina (proprio come la tensione tra due punti può essere una quantità definita anche se non c'è corrente che scorre tra quei punti).

se la tensione è come l'energia potenziale gravitazionale, in che modo più tensione significa più corrente?

Non è una differenza maggiore di tensione di per sé che produce più corrente. È una differenza maggiore di tensione su una distanza fissa (come la distanza tra i due terminali di un resistore).

Il potenziale gravitazionale funziona allo stesso modo: un ruscello scorre più velocemente lungo un pendio più ripido e più lentamente dove c'è meno pendenza.

Matematicamente parlando, la tensione è semplicemente l'integrale del campo elettrico su una linea. (Probabilmente sai già cos'è un integrale. Forse solo un integrale di una funzione su un intervallo. Un campo elettrico nello spazio dice in ogni punto dello spazio qual è la forza vettoriale per unità di carica. Un campo vettoriale (e quindi un campo elettrico) può essere integrato su una linea (curva o retta) come se fosse una funzione sull'intervallo descritto dal parametro della linea, dove la funzione è data dal prodotto scalare del campo vettoriale e del vettore tangente al linea).

Fisicamente parlando, senza usare alcuna analogia con altri rami della fisica che possono creare confusione e rimanere così nel mondo elettrico, possono essere tre e solo tre cose diverse:

1. potenza elettrica convertita in calore per unità di corrente. È misurato in [W / A] = [V]. È il fenomeno che si osserva quando una corrente scorre attraverso un materiale caratterizzato principalmente da una resistenza (es. Una resistenza). È anche noto con il nome di caduta di tensione.

2. Energia elettrica immagazzinata per unità di carica. È misurato in [J / C] = [V]. È il fenomeno che si osserva quando un sistema caratterizzato principalmente da una capacità (es. Un condensatore) viene caricato o scaricato elettricamente. È noto anche con il nome di potenziale differenza.

3. velocità temporale di variazione del collegamento del flusso magnetico. È misurato in [Wb / s] = [V]. È il fenomeno che si osserva quando un sistema caratterizzato principalmente da un'induttanza (es. Una bobina) viene magnetizzato o smagnetizzato. È anche noto con il nome di emf o forza elettromotrice

Devi sommare tutti questi contributi quando un sistema è caratterizzato da una resistenza, una capacità e un'induttanza allo stesso tempo.

Puoi semplicemente confrontare le particelle cariche con le molecole di gas: le particelle cariche con le stesse proprietà elettriche si respingono a vicenda.Quando sono più vicini, tendono a disperdersi verso l'esterno, proprio come i gas si espandono verso l'esterno dopo essere stati compressi.Questa tendenza alla dispersione verso l'esterno costringe le particelle cariche a spostarsi verso l'esterno per formare una corrente elettrica, questa è la tensione.Infatti, per una singola particella carica, non importa quanto sia lontana da essa un'altra particella con la stessa carica, sarà respinta verso l'esterno, ma maggiore è la distanza, minore è la forza.Il neutro che vedi è che il numero di cariche positive e negative è uguale, quindi la tensione a due punti è zero.

In termini semplici, la tensione è una misura dell'energia per unità di carica associata a due punti in un campo elettrico. Ma perché c'è un'energia associata a due punti qualsiasi?

Per rispondere a questa domanda, dobbiamo immaginare un campo elettrico e il suo effetto su una carica di prova.

Possiamo immaginare un campo elettrico come l'associazione di una minuscola freccia a ogni punto nello spazio. Ogni freccia nel campo elettrico rappresenta la forza che sarebbe percepita da un'unità di carica se fosse posizionata in quel punto particolare.

Poiché le cariche simili si respingono, le frecce puntano lontano da una carica positiva (poiché respinge la nostra carica di prova):

Quando la carica di prova attraversa il campo elettrico, viene spinta e guadagna o perde energia. Se viaggia nella stessa direzione delle piccole frecce nel campo, si lavora sulla particella e questa guadagna energia. Se viaggia di fronte al campo, perde invece energia.

Immagina che sia come spingere un'altalena quando si sta già allontanando da te, invece di spingere la stessa oscillazione quando ti sta arrivando. Nel primo caso viene spinto allineato alla direzione del moto, accelerandolo. Nel secondo, viene spinto in senso opposto alla direzione del movimento, rallentandolo. In un certo senso, devi aggiungere tutti i contributi delle piccole frecce lungo l'intero percorso per calcolare l'energia finale dello swing / carica di prova.

Questa aggiunta di frecce è chiamata Integrale di linea e implica il calcolo in ogni punto di quanto il vettore di spostamento e il campo puntano nella stessa direzione.

Una batteria da 10 V è quella che genera un campo elettrico tale che aggiungendo tutte le piccole frecce dal lato positivo al lato negativo si ottiene un lavoro netto di 10 Joule per ogni unità di carica che gira intorno al circuito.

Il campo elettrico ha questo aspetto per un filo con resistenza elettrica uniforme ovunque:

Idealmente, se non ci fosse resistenza, ad ogni ciclo la nostra carica di prova guadagnerebbe 10 Joule ad ogni loop e accelererebbe per sempre, ma in realtà, all'aumentare della corrente, l'energia si dissipa sempre di più sotto forma di calore.

La carica di prova può funzionare anche su qualcos'altro: nei LED, questa energia elettrica viene convertita in forma luminosa, in motori, in forma meccanica e così via.

Un dettaglio importante da considerare è che potrebbero esserci più percorsi da un punto a un altro. Perché la differenza di energia non dovrebbe dipendere dal particolare percorso tra i due punti?

In assenza di forze e campi esterni, il campo elettrico è conservativo, il che implica che la differenza di potenziale risulta lo stesso numero indipendentemente dal percorso.

Per capire perché questo è vero, immagina che ci sia un potenziale di 15 V da A a B lungo il percorso superiore (X), ma di 5 V da A a B lungo quello inferiore (Y):

Quindi, se la nostra carica di prova va prima da A a B attraverso X, e poi all'indietro nella direzione opposta attraverso Y, il campo elettrico farà un lavoro netto di 10 Joule: 15 Joule "verso il basso" attraverso il campo e 5 Joule "in su". (Nota: qui sto usando "verso il basso" e "verso l'alto" come analogia con l'arrampicata o la discesa in un campo gravitazionale)

Ma poiché la carica è tornata allo stesso punto di prima, abbiamo guadagnato 10 Joule gratuitamente! Ciò infrange la legge di conservazione dell'energia, a meno che l'energia non venga prelevata da qualche altra parte. Se non c'è nulla che fornisce questa energia, allora tutti i percorsi hanno lo stesso potenziale.

La spiegazione delle analogie:

Come i campi elettrici, anche i campi gravitazionali spingono le cose in giro. Proprio come nei campi elettromagnetici, se scendi in un campo gravitazionale, il campo funziona e ottieni energia, e questa energia può anche essere utilizzata per una varietà di scopi lavorando su qualcos'altro.

Nei fluidi, il campo di forza in questione è il differenziale di pressione, che accelera le particelle nella direzione di riduzione della pressione (poiché c'è uno squilibrio di forza che punta in quella direzione)

Il potenziale elettrico di un punto è la quantità di lavoro necessaria per spostare una carica unitaria da un punto di potenziale elettrico zero (generalmente questo punto è considerato a una distanza infinita) a quel punto specifico.

Proprio come il potenziale gravitazionale è la quantità di lavoro necessaria per spostare un'unità di massa dal punto di potenziale zero a quel punto specifico.

La differenza di potenziale elettrico tra due punti crea un campo elettrico. E questa differenza è nota come differenza potenziale o tensione.

Torniamo alla gravitazione per analogia. Una massa è destinata a spostarsi da un punto con potenziale gravitazionale maggiore (come il 5 ° piano di un edificio) a un punto con potenziale gravitazionale inferiore (piano terra).

Allo stesso modo una carica positiva è destinata a spostarsi dal punto con potenziale elettrico più elevato a un punto con potenziale elettrico inferiore all'interno del campo elettrico.

Un treno di carica che si muove nel campo elettrico provoca corrente elettrica.

Ora per rispondere alla tua domanda sulla tensione. Più differenza di potenziale non significherà più corrente a meno che le cariche non stiano viaggiando nel campo elettrico.

Ma supponiamo che ci siano cariche sufficienti come elettroni liberi in un conduttore allora una maggiore differenza di potenziale tra due punti significa un campo elettrico più forte e quindi un movimento più rapido delle cariche, ovvero un numero maggiore di cariche che passano attraverso una regione del campo per unità di tempo, il che significa più corrente.

Ora, per fare un'analogia con la gravitazione, considera una cascata.

Sulla Terra l'acqua cadrà più velocemente verso il suolo. Quindi più acqua cadrà attraverso una certa regione della caduta per unità di tempo, quindi corrente d'acqua alta.

In Moon, tuttavia, l'acqua cadrà lentamente, quindi una quantità minore di acqua passerà attraverso una determinata regione per unità di tempo, quindi la corrente dell'acqua è bassa.

Vedo molte risposte complicate. Se sali (diciamo 10 metri) guadagnerai energia potenziale. Poiché la terra ti spinge continuamente verso di essa, devi lavorare contro di essa. Questo lavoro verrà immagazzinato come tua energia potenziale. \ begin {equation} E = mgh = 10 mg \ end {equation}
Ora, considera una carica puntiforme positiva. Avrà un campo intorno. Se vuoi inserire una carica positiva di 1 C al suo interno, devi lavorare contro il campo esistente. Questo lavoro sarà chiamato il voltaggio di quel punto di carica.

Ora torna di nuovo al caso di 10 metri di altezza. Hai già acquisito energia potenziale. Se salti, andrai verso la superficie della terra (o il riferimento). Non appena tocchi la superficie, trasferirai tutta la tua energia sulla superficie (o potresti creare suoni, vibrazioni, ecc.).

Ora pensa a te stesso come un elettrone. Se dico che hai un potenziale di 5 volt, significa che hai fatto del lavoro per ottenere quel potenziale. E hai sempre la tendenza ad andare verso il riferimento (o 0 volt). Se confronti "colpire la superficie" come resistenza, vedrai chiaramente che la potenza viene dissipata attraverso di essa.

Cruda analogia: cascate.

La tensione è l'altezza della cascata.

La corrente è la quantità di acqua che scorre sulle cascate.

Usando l'analogia con l'acqua, la tensione è la "pressione" elettrica (termine tecnico: potenziale ), mentre la corrente è il "flusso" elettrico della carica.

Cosa genera questa pressione? L'applicazione di un campo elettrico , ovvero una differenza relativa nella densità di carica da un punto all'altro. Ad esempio, una batteria, attraverso un processo chimico, crea una differenza di densità di carica tra i suoi terminali (-) e (+). Collega un carico attraverso questo e la pressione creata dalla differenza di carica induce una corrente, mentre noi misuriamo la differenza (pressione elettrica) come tensione.

Allo stesso modo, l'elettricità statica è un accumulo (o rimozione) di carica da una regione isolata, che ha una potenziale differenza rispetto ai suoi vicini (come i temporali rispetto al terreno sottostante). Quando quella differenza è abbastanza grande, la carica trova un percorso nell'aria, ad esempio sotto forma di fulmine.

Questa domanda potrebbe essere utile per spiegare come la "pressione" si traduce nel flusso di elettroni: La differenza di tensione ha un effetto sulla velocità degli elettroni?

Questa è una riformulazione di qualche altra risposta su un sito SE, e mi ha davvero aiutato a capire di più l'elettricità, così come alcuni semplici pezzi che probabilmente userete.

Se immaginiamo che il nostro cavo sia un canale attraverso un terreno agricolo, possiamo assegnare alcune variabili a tensione e amperaggio. Quanto è grande il nostro filo è correlato alle dimensioni del nostro canale. La tensione diventa la quantità di acqua nel canale. troppa tensione e il canale trabocca, uccide i raccolti e il contadino (il tuo filo si scioglie). tensione troppo bassa e l'agricoltore non può innaffiare i suoi raccolti (il LED non si accende).

L'amperaggio diventa la velocità dell'acqua. se l'acqua non è abbastanza veloce, non farà girare la ruota idraulica e macinerà il grano (di nuovo, il tuo led non si accenderà). troppo veloce e può scuotere l'edificio i pezzi. Tuttavia, l'agricoltore può utilizzare gli ingranaggi per modificare la velocità e la coppia (trasformatore o transistor) e utilizzarli per macinare il grano.

Questo mi ha davvero aiutato quando stavo iniziando e purtroppo non ho il link per l'originale, poiché era scritto molto meglio quando l'ho letto per la prima volta. spero che tu lo capisca, buona fortuna!

Quindi, c'è la spiegazione corretta e la spiegazione tecnicamente corretta. Vado con il primo.

Probabilmente conosci già le forze elettrostatiche: cariche uguali si respingono e cariche opposte si attraggono. Da ciò, puoi immaginare che, se metti insieme un mucchio di elettroni in una scatola, sembrerebbero piuttosto incazzati e proverebbero a scappare. Se ti capita anche di avere una scatola con un mucchio di protoni nelle vicinanze ... questi elettroni vogliono davvero arrivarci.

La tensione è un tentativo di quantificare quanto siano incazzati i tuoi elettroni. Questo è molto utile perché più sono incazzati, più cose puoi fargli fare quando cercano di scappare: a 0.1V praticamente non faranno nulla, a 12V puoi avviare un'auto (se ne hai abbastanza) e a 10kV sfrutteranno l'aria e avresti problemi a contenerli.

Tenendo presente questo, è facile capire perché più tensione in genere si traduce in più corrente: maggiore è la tensione, più le tue cariche si faranno strada attraverso qualunque cosa tu metta tra loro e la loro destinazione desiderata.

Quello che ho appena detto è piuttosto confuso. "Quanti elettroni vogliono scappare" non è un'idea molto precisa. Eppure, questo è davvero il succo. Alla fine riscoprirai la definizione precisa di tensione (e potenziale elettrico) se proverai a perfezionare questa idea. Alcuni spunti di riflessione:

• Il concetto di tensione dovrebbe funzionare anche per cariche positive
• Come definisci "quanto X vuole scappare"? Vigore? Velocità di fuga? Quantità di moto? Energia?
• Inoltre, esci dove ?
• Cosa succede se le cariche possono muoversi liberamente? E se potessero muoversi liberamente entro certi limiti? (diciamo, all'interno di una sfera di metallo, o un cilindro di metallo o un filo di metallo)
• Quando vogliamo immagazzinare elettricità, acquistiamo "batterie", non "serbatoi di elettroni". Che succede?

Allinea 10 monete di fila su un tavolo in linea retta con i bordi che si toccano.Prendi un'altra moneta e colpiscila con il dito alla fine della linea.Il primo non si muove molto, ma quello all'altra estremità sì.Più forte è la tua prima moneta, più si muove quella all'altra estremità, ma il movimento al centro è ancora trascurabile.

Ora crea una linea di 100 monete e prova la stessa cosa.La moneta finale si muove a malapena.Questo perché UNA PARTE dell'energia nel movimento del dito viene assorbita in ciascuna moneta al centro;non molto su ciascuno, ma si aggiunge a dove influisce sul risultato finale.

La forza che eserciti sulla moneta del pugno è l'equivalente del "voltaggio", il movimento della moneta all'altra estremità è la "corrente", la lunghezza del filo di monete rappresenta la resistenza.Senza tensione, non c'è corrente.Con una bassa resistenza (10 monete), la corrente è alta ma con un'alta resistenza (100 monete), la corrente è bassa nonostante la tensione sia la stessa.

Possiamo generalizzare tutte queste quantità analogiche in tre gruppi di quantità "simili a qualcosa": simile alla pressione , simile al flusso e simile a un impedimento quantità. Quindi possiamo formulare una "legge di Ohm generalizzata" e vedere convertitori generalizzati - da pressione a flusso , da impedimento a pressione , ecc.

Se teniamo conto che la pressione dell'acqua è proporzionale all'altezza della colonna d'acqua, possiamo visualizzare le (cadute di) tensioni tra gli elementi del circuito con segmenti (barre) la cui altezza (lunghezza) è proporzionale alla corrispondente voltaggio. Quindi, possiamo visualizzare le correnti nei circuiti mediante curve chiuse (loop) il cui spessore è proporzionale all'entità della corrente corrispondente. Ecco alcuni esempi:

Fig. 1 Condensatore di disaccoppiamento visualizzato

Fig. 2 Visualizzazione del carico dinamico

Fig. 3 Amplificatore differenziale visualizzato

Fig. 4 Visualizzazione gate ECL a segnale di ingresso basso

Applico questa tecnica a ogni circuito che spiego. Puoi vedere come lo faccio nelle mie domande e risposte.

La tensione elettrica è una misura per il lavoro che è stato applicato per separare le cariche positive e negative.Quindi tensione U = W / Q, dove W è il lavoro e Q è la carica.

Questa è una traduzione più o meno verbale da un libro in tedesco "Physik für Ingenieure" ISBN 3-540-62442-2, 6a edizione, da Elbert Hering, Rolf Martin, Martin Strohrer pubblicato da Springer, pagina 224, capitolo4.1.3

Quindi se cortocircuiti le cariche separate con una resistenza di 0.000 Ohm, le cariche separate Q fluiranno di nuovo insieme (corrente) e tornerai al lavoro W.

Quindi l'analogia con l'energia potenziale di una cascata è buona: è stata utilizzata nei miei studi sin dal primo giorno.