В наше время характеристика «электродвижущая сила» известна уже при разработке генератора, она, как правило, каким-то образом написана на его корпусе и указана в техническом паспорте. Этой своей характеристикой генератор как бы говорит: «Вот что я могу делать, продвинув по цепи 1 кулон зарядов!». Ну а будет ли реализовано это «могу», сколько кулонов пройдёт по цепи и что вообще будет в ней сделано, зависит не только от генератора, зависит также и от электрической цепи, которая потребляет энергию генератора и использует её.
Т-53. Единица электрического сопротивления — ом (Ом). Существуют две характеристики, которые, по сути дела, говорят об одном и том же — о том, как сама электрическая цепь реагирует на подключение к генератору, на его стремление (Т-8) создать в этой цепи электрический ток. Один и тот же генератор, с одной и той же э.д.с., в одной цепи создаст достаточно сильный ток, а в другой — очень слабый. Всё зависит от самой цепи, от того, насколько много в ней свободных электронов, насколько часто они будут сталкиваться с атомами вещества, теряя часть своей энергии. Обо всём этом могут рассказать две совершенно конкретные количественные характеристики — электрическое сопротивление цепи и её электрическая проводимость.
ВК-65. При последовательном соединении источников тока (генераторов) их э.д.с. суммируется, но допустимый потребляемый ток остаётся без изменений. При параллельном их соединении общая э.д.с. такая же, как у одного из источников тока (генераторов), но зато увеличивается допустимый потребляемый ток — каждый из генераторов отдаёт лишь часть довольно большого общего тока. Кроме того, общее внутреннее сопротивление становится меньше (ВК-58), и на нём теряется меньшая часть э.д.с.
Известная шутка рассказывает, как оптимист и пессимист отреагировали на предложенные каждому полстакана сока. Пессимист огорчился: «Дело плохо, полстакана уже нет». Оптимист обрадовался: «Ура! Пол стакана ещё есть!» Примерно так же оценивают электрическую цепь две её характеристики: проводимость говорит о том, насколько цепь содействует появлению тока, и сопротивление говорит о том, насколько эта же цепь препятствует, сопротивляется току.
В технике, в литературе можно встретить обе эти характеристики, но чаще используется одна из них — сопротивление. Кому-то покажется несправедливым говорить о сопротивлении касательно электрической цепи, которая участвует в создании тока, содействует ему. Но что поделаешь — так сложилось, да и пользоваться характеристикой «сопротивление» удобнее, во всяком случае — привычнее.
Электрическое сопротивление — характеристика и всей цепи в целом, и отдельных её участков. Сопротивление — итоговая характеристика, в ней учтено множество различных сложных процессов. Таких, например, как уход электронов с внешних орбит некоторых атомов, собственные тепловые колебания атомов и молекул, сложность атомов, из которых состоит вещество, наличие в этом веществе каких-либо примесей. Просуммировав все эти факторы, характеристика «сопротивление» говорит о том, насколько легко генератору создавать ток в данном участке электрической цепи или во всей цепи.
Даже не вдаваясь в подробности, можно представить себе, что ток создаётся тем легче, чем легче внешние электроны покидают атом и чем больше этой свободной рабочей силы блуждает в межатомном пространстве (Т-8). И ещё, ток создаётся тем легче, чем меньше размеры атома и чем дальше атомы расположены один от другого, — в этом случае электрону легче двигаться в межатомном пространстве.
ВК-66. При анализе событий в электрической цепи часто пользуются понятием «потенциал», имея при этом в виду напряжение в какой-либо точке относительно другой точки, обычно заранее названной. Кроме того, потенциал аналогичным способом может оценивать состояние электрического поля в определённой точке. Во всех случаях потенциал измеряется в вольтах и говорит о том, какую работу (в джоулях) может выполнить электричество, выталкивая из данной точки или притягивая к ней заряд в один кулон.
Как мы вскоре увидим, да и по логике вещей ясно, что чем меньше сопротивление какого-либо проводника, тем легче генератору создавать в нём ток, тем больше будет этот ток при прочих равных условиях.
Единица сопротивления — ом (Ом). Это фамилия немецкого физика Георга Ома (1787–1854), исследовавшего, в частности, электрические цепи. Как видите, полное и сокращённое написание этой единицы одинаковы, но только сокращённое название согласно традиции пишется с большой буквы. Подобно единицам мощности, тока, э.д.с. и других, единица сопротивления ом тоже производная величина — она получена из двух других единиц системы СИ. Проводник имеет сопротивление 1 ом, если под действием электродвижущей силы 1 вольт в этом проводнике появится ток силой 1 ампер (в этом определении может оказаться некоторая неточность, но устранить её мы сможем чуть позже; Т-54). Если под действием э.д.с. 1 В в цепи пойдёт ток 0,5 А, то, значит, сопротивление цепи составляет 2 Ом. А если при той же э.д.с. 1 В появится ток силой 10 А, то, сопротивление проводника составляет 0,1 Ом.