Napetost je pomemben koncept elektrotehnike

Električna energija je najbolj razširjena vrsta energije. Brez pretiravanja lahko rečemo, da je opredelitev električnega toka kot urejeno gibanje elektronov dobro znana tudi iz šolskega učbenika fizike. Ampak tukaj kakšna je napetost in kako je to "urejeno gibanje" zagotovljeno, ne bodo vsi odgovorili. Spomnim se, da je elektron, osnovni električni naboj, sam po sebi se ne premika z dirigentom. Po drugi strani pa samo gibanje obremenitev vzdolž verige spremlja uspešnost uporabnega dela v obliki pretvorbe energije iz ene vrste v drugo. Zaradi teh transformacij električni tok v nekaterih primerih žari navoj žarnice, v drugih pa vrti rotor električnega motorja. V prvem primeru imamo preoblikovanje električna energija v termalni, in v drugem - v magnetnem. Energijo gibljivih nabojev porabi vir, ki podpira električni tok v vezju. Tekom vzdolž vodnika tok prenese energijo vira elektromagnetnega polja na potrošnika - žarilno nitko, navijanje električnega motorja itd.

Če določimo tok kot število tokov, ki tečejo vzdolž vodnika, potem lahko rečemo, da je trenutno delo odvisno od števila teh stroškov na enoto časa. In na kaj je odvisen električni tok v vezju? Poglejmo model tokovnega toka s primerom vodnega curka, ki teče iz luknje v spodnjem delu valja, napolnjenega na vrh. Predstavljamo si, da je v našem modelu valj prevodnik in voda je veliko število elektronskih kapljic. Potem je povsem jasno, da je količina vode, ki teče na enoto, odvisna od dveh parametrov - tlaka vodnega stolpca, ki se v električnih vezjih imenuje napetost toka in premer luknje - analogni električni upor. Višina vodnega stolpca v tem modelu določa zgornji potencial vira energije, kapljice so podobne pretoku elektronov, ki se premikajo od zgornjega sloja do spodnjega. Potencialna energija vodna masa, t.j. sposobnost opraviti nekaj koristnega dela, na zgornji in spodnji ravni je drugačna. Zaradi potencialne razlike lahko voda izteče iz luknje in s pretvorbo potencialne energije vodnega stolpca v kinetično energijo vodnega curka. Če se višina vodnega stolpca poveča, se poveča potencialna razlika ali napetost, natančneje pa se poveča tudi masa vode, ki teče na enoto časa. Tako predlagani model kaže neposredno sorazmerno odvisnost trenutne jakosti napetosti.

V teoriji o električni energiji je ta zaključek zapisan takole: I = f (U) * K, kjer je tok I, U je napetost, in K je posamezna značilnost reakcije električnega vezja na tokovno prevodnost. V inženirstvu se običajno uporablja vrednost inverzne prevodnosti R = 1 / K, ki se imenuje "upornost". Odpornost se običajno obravnava kot koristna obremenitev tokokroga. V našem modelu je taka "odpornost" območje luknje za odvajanje vode: večja je, večja je njegova prepustnost ali v jeziku elektrotehnike prevodnost in zato odpornost na pretok vode zmanjša.

Model jasno kaže, kako se potencialna energija pretočnega kapljevinskega toka pretvori v kinetično energijo uhajajočega curka. Čim nižji je upor (ali več prevodnosti), bolj mehansko delo opravimo na masi vode. Z drugimi besedami, koristne obremenitve različnih tipov so tokovni pretvorniki, npr. Filament pretvori električno energijo v toplotno in svetlobno, relejska tuljava pretvori električno energijo v magnetno energijo in tako naprej.

Vračanje v električna vezja lahko sklepamo, da sta trenutni I in napetost U električni parametri, ki določajo delovanje toka A (A = U * I).

Istočasno se trenutna jakost določi s količino prenosa, pri čemer je napetost vzrok, da se elektroni "naročajo" od večjega potenciala do manjše. Če ni napetosti, nobena količina prostih elektronov v snovi ne bo povzročila premikanja polnjenja. To pomeni, da odsotnost napetosti ne vodi do prenosa energije.

Dobra predstavitev ugotovitev je hidroenergija: zgrajena je z uporabo velike razlike v vodostaju (potencialih). Tukaj je masa padajoče vode podobna trenutnemu, razlika v nivojih zgornjih in spodnjih jezov pa ima vlogo potencialnega padca.