Когда тело массой m поднято на высоту h, то совершена работа по преодолению гравитацион­ного поля. Сила mg «работала» на расстоянии h, и совершенная работа равна mgh. Это является увеличением потенциальной энергии тела.

Похожие идеи используются в изу­чении электричества. Здесь двигаю­щимся телом является варяд. Работа направлена на преодоление электри­ческих сил поля, когда заряд перехо­дит от нижнего уровня потенциала до более высокого. Разность между двумя уровнями называется разно­стью потенциалов (р.п.), и она выра­жается в вольтах (В). Если при пере­мещении заряда в один кулон между двумя точками совершена работа в один джоуль, то разность потенциалов между этими двумя точками состав­ляет один вольт.

Примечание.

Это является опреде­лением вольта.

Отсюда следует, что если заряд 2  Кл переместился между двумя точка­ми, то работа равна 2 Дж; если заряд 3  Кл переместился через разность по­тенциалов 2В, то работа равна 6 Дж. Совершенная работа и затраченная энергия, таким образом, являются произведением заряда и напряжения:

джоуль = кулон *вольт

W = QV.

Это может быть преобразовано в V=W/Q, и поэтому разность потен­циалов может быть определена как энергия на единицу заряда. Поскольку также Q = I/t, то подстановка Q дает V=W/It, или V = W/t * 1/I

W/t — это мощность тока, и поэтому разность потенциалов может быть оп­ределена также как мощность тока на силу тока.

Возвращаясь к аналогичным поло­жениям гравитационной теории, мож­но сказать, что любое тело, имеющее возможность перемещаться под воз­действием гравитации, будет переме­щаться от более высокого уровня к более низкому, например, мяч, выпу­щенный с вершины склона, катится до дна лощины. Точно так же заряд, имеющий возможность перемещаться под воздействием электрического по­ля, движется от более высокого по­тенциала до более низкого.

Примечание.

Это относится к дви­жению положительного заряда.

Таким образом, если разность по­тенциалов приложена к двум точкам на проводнике, то наблюдается дви­жение заряда.

Иногда неудобно применять единицы вольт, ампер и ом, и тогда используются их кратные единицы. Некоторые широко употребляемые из них даны в таблице.

На рисунке 2 показана цепь, в которой все составляющие части сое­динены последовательно. Это озна­чает, что заряд может перемещаться лишь в одном направлении, и поэтому ток одинаков по всей цепи. Прибор, измеряющий силу тока в цепи, назы­вается амперметром. Он всегда вклю­чается в цепь последовательно. При­бор, измеряющий разность потенциа­лов, называется вольтметром. Он всег­да включается в цепь параллельно. Электрическая цепь представляет со­бой замкнутый путь, по которому течет заряд от одного выхода источника на­пряжения к другому. На рисунке 3 показана цепь, в которой некоторые компоненты, например два резистора и вольтметр, соединены параллельно.

В точке М цепь разветвляется на три участка, которые может избрать за­ряд, заряд перераспределяется также и в точке N. Вольтметр измеряет раз­ность потенциалов между точками N и М.

Амперметр и вольтметр имеют вы­воды, обозначаемые или « + », или «—». Вы должны всегда соединять « + » вывода с положительным вы­водом батареи. Если подключить на­оборот, то чувствительная катушка внутри его будет, вероятно, поврежде­на и прибор будет испорчен.

Третьим применяемым прибором является гальванометр с установкой на нуль, который показывает направ­ление тока. Он практически является миллиамперметром (очень чувстви­тельным амперметром) с нулевым по­ложением указателя в центре шкалы.

Первый закон Кирхгофа

Этот закон утверждает, что «за­ряд, входящий во всякое соединение в цепи, должен быть равен заряду, выходящему из этого соединения». Следовательно, в соединении М (рис. 3) заряд, входящий в него за одну секунду, равен заряду, выходящему из него за секунду, т. е.

в точке М I_M = I ₁+ I₂ + I_v,

в точке N I₁ + I₂ + I_v=I_N,