Адам өмірін электр қуатынсыз елестету мүмкін емес, алайда, электрдің бір өзі бізге қажетсіз. Бізге керегі – электр тізбегі. Оның арқасында электрэнергиясы адамзат баласы үшін қызмет етеді. Айналаға көз жүгіртейік, электр арқылы жұмыс істейтін кез келген құрал, қалта шамынан бастап электрстанцияларына дейін электр тізбегі болып табылады. Және олардың барлығы бір ғана қағида бойынша жұмыс істейді. Ол қандай қағида екенін айшықтап көрейік.

Әрқайсыларың үйде жарық болмай қалған кезді бастан өткерген шығарсыңдар: автокөлік от алмайды немесе шам жанбайды. Бірінші кезекте, үйде «жарық болмағанда» барлық тұрмыстық заттар (кір жуу машинасы, шаң сорғыш, тоңазытқыш, теледидар және компьютер) жарамсыз болып қалады. Тіпті, біздің өзіміз де «тіршіліксіз қалғандай» күй кешеміз – не кітап оқи алмаймыз, не теледидар қарай алмаймыз, болмаса үй тазалап, тіпті, ас та әзірлеу мүмкін болмайды. Яғни, бүгінгі таңда адам жарықсыз ұзаққа бара алмайды. От алмай қалған автокөлікке байланысты жағдай аса күрделі емес, дегенмен де қандай да бір жайсыздық тудыратыны шындық. Шамның жанбай қалуымен байланысты үшінші жағдай ешқандай мәселе тудырмайды. Бұл – бір-біріне мүлде ұқсамайтын жағдайлар. Және олардың себептері алуан түрлі болуы мүмкін: бірінші жағдайда, ЭӨЖ (электр өткізгіш желі) сымдарында үзіліс болған шығар, екінші жағдайда автокөліктің аккумуляторы тоқтап қалды, үшінші жағдайда бар болғаны шам күйіп кеткен шығар. Дегенмен, барлық жағдайдың төркіні бір. Қандай? Тоқ жоғалды! Тоқ деген сөз қозғалыс немесе бірдеменің ағыны дегенді білдіреді. Сонымен, сым бойымен не қозғалып жүреді және жоғарыдағы үш жағдайда не жоғалып кетті? Электр тоғы.

Электр тоғы деп зарядталған бөлшектердің тәртіпке келтірілген қозғалысын атайды. Металдардағы электр тоғы – қарама-қарсы зарядталған бөліктер – электрондардың қозғалысы. Ал қышқыл ерітінділеріндегі, тұздар мен сілтілердегі тоқ – оң және теріс зарядталған иондардың қозғалысы. 

Біз электрэнергиясын пайдалану туралы айтқанда, электр тоғының жұмысын сөз қыламыз. Сонымен, электрэнергиясын пайдалану үшін не істеу керек? Кез келген өнім түрі секілді (тағам, киім және тағы басқа) электрэнергиясын: 

1. cәуелі өндіру қажет. Мұнымен химиялық, механикалық, жылу, күн энергиясын электрэнергиясына айналдыратын тоқ көздері – гальваникалық батарейкалар, аккумуляторлар, күн батареялары және тағы басқалар айналысады. 
2. кейін оны тұтынушыларға жеткізеді. Электрэнергиясын тұтынушыларға жеткізумен қарапайым сымдар айналысады.
3. міне, тұтынатын уақыт жетті. Өз жұмысы барысында электрэнергиясын пайдаланатындардың барлығы: шамдар, электр плиталары және тағы басқалар тұтынушылар қатарына жатады. Физикада оларды қабылдауыштар деп атайды.

Сондай-ақ тұтынушыларға электрэнергиясын уақытылы қосу және ажырату үшін: тетіктер, ажыратқыштар, қосқыштар, өшіргіштер секілді, яғни қосатын және ажырататын қосалқы құралдар керек болады.  

Тоқ көзі, электрэнергиясын тұтынушылар мен сым арқылы байланысқан қосылқы құралдар электр тізбегін құрады. 

Шам – қарапайым электр тізбегінің мысалы. Бұл тізбекті электр сызбасы түрінде бейнелеп көрсетуге болады.

Электр сызбасы – шартты белгілер арқылы жасалатын электр тізбегінің графикалық кескіні. 

Ал электрстанцияларынан үйлерге электрэнергиясын жіберу туралы айтқанда, тізбек туралы емес, үлкен де күрделі электр желісі жайлы сөз қозғаймыз. Мұнда батарейкалардың, сымдар мен шамдардың орнына электрстанцияларындағы қуатты генераторлар, электр өткізгіш желілер (ЭӨЖ), таратушы желілер, подстанциялар және айналадағы көптеген километрлердегі жүздеген мың тұтынушылар қолданылады. Мұндай электр желісінің сызбасы өте үлкен және аса күрделі.

Қайталайық: тоқ көзі, электрэнергиясы мен сымды тұтынушылар, оларды байланыстырушы – электр тізбегінің басты үш негізгі элементі. Әрине, егер электр тізбегінен тоқ көзін немесе сымды алып тастайтын болсақ, электр тізбегі болмай қалады, сәйкесінше, электр тоғы да жеткізілмейді. Ал, тізбектен электрэнергиясын тұтынушыны алып тастасақ, не болады?

Мұндай тізбек қысқа тұйықталу деп аталады. Яғни өте қысқа тізбек пайда болады – біз қайнарды өз-өзіне тұйықтап тастадық. Мұндай жағдайда байланыстырушы сым мен тоқ көзі өздері өндірген энергияны өздері пайдалана бастайды, себебі басқа тұтынушылар жоқ. Нәтижесінде, электр энергиясы жылу энергиясына айналады. Егер тоқ көзі – қарапайым кішкентай батарейка болса, ол қызып кетеді де, істен шығады. Ал егер қысқа тұйықталу үлкен қайнар көзінде, мысалы, тоқ генераторында орын алса, сымдар өте қатты қызады да, соңында өрт шығуы мүмкін.

Суретте «қысқа тұйықталу» көрсетілген сызба берілген. Басқашы айтқанда, қысқа тұйықталу – тоқтың электр тізбегінің кей бөліктерін аттап өтіп, барынша қысқа жолмен өтуіне арналған жаңа көпір іспетті. Мұндай жағдай электр сымдары тозған кезде немесе тұтынушының абайсыздығынан туындауы мүмкін. Қысқа тұйықталу орын алған жағдайда, құралдардың барлығын жылдам тоқсыздандырып, оның себебін жойғанға дейін қоспай тұра тұру қажет. 

Біз үш түрлі жағдайды – шамның сөніп қалуын, автокөліктің от алмауын және үйде «жарықтың болмауын» қарастырдық. Олардың, сыртқы ерекшеліктеріне қарағанда, барлығының түп-тамыры бір. Шам, автокөлік және электр желісі – бір қағида бойынша құрылған және жұмыс істейтін үш электр тізбегі. Сондықтан да олардың сыну себебі де бір болмақ. Нақтырақ айтқанда:

• сымның үзілуі;
• тоқ көзінің ақауы;
• электрэнергиясын тұтынушының бұзылуы.

Кез келген электр тізбегі ол тұйық болған жағдайда ғана жұмыс істейді, яғни энергия көзі мен тұтынушы бар және тоқ жолында ешқандай үзілістер жоқ.

Осылайша, жалпылама алып қарағанда, электрдің адамға еш қажеті жоқ. Адамзатқа керегі электрэнергиясын кез келген қашықтыққа және кез келген көлемде жеткізе алатын электр тізбегі қажет.