Электростатика сидела на месте. Постоянный ток — это когда заряды убежали и побежали по проводам. Вся современная жизнь — на постоянном токе: от зарядки телефона до стартёра машины.
Сила тока — «сколько заряда пролетает через сечение провода за секунду».
Направление тока договорились считать от плюса к минусу, хотя реальные электроны бегут наоборот. Не парься: так исторически сложилось, и все с этим живут.
Напряжение — «давление», которое электрическое поле создаёт для зарядов. Именно оно заставляет заряды шевелиться. Единица — вольт (В).
Провода сопротивляются току. Причина — столкновения электронов с атомами металла. Больше длина — больше сопротивление, толще провод — меньше.
Двойное напряжение — двойной ток (если сопротивление то же). Больше сопротивление — меньше ток. Всё, как в жизни: сильнее давишь — больше течёт, сильнее сопротивление — меньше бежит.
Ток один по всей цепочке, напряжение делится между резисторами:
Напряжение одно на всех, ток делится по ветвям (гирлянда новогодних сломанных ламп — классика «не повезло»):
Параллельное соединение уменьшает общее сопротивление (общее всегда меньше наименьшего). Поэтому провода в стенах всегда параллельны: каждая лампочка живёт своей жизнью и не зависит от соседней.
Мощность — это то число, что написано на лампочке и в счёте за электричество. 100-ваттная лампочка ест 100 Дж каждую секунду: вдвое больше мощность — вдвое больше оплата.
У батарейки есть внутреннее сопротивление r. Ток во внешней цепи идёт через него, и часть энергии тратится на нагрев батареи:
E — ЭДС источника (его «напряжение холостого хода»), R — сопротивление нагрузки, r — внутреннее. Максимальная полезная мощность, кстати, когда R = r.
Провод с током греется. Теплота, выделившаяся в проводе:
Вот почему зарядка телефона тёплая, а перегруженный удлинитель — горячий. И почему утюг, кипятильник, тостер — все используют именно тепловой эффект тока.
Если соединить плюс и минус напрямую, R ≈ 0, ток стремится к бесконечности по закону Ома — и провода плавятся. Предохранитель (тонкая проволочка) первым сгорает и разрывает цепь, спасая всё остальное.