Жизнь человека немыслима без электричества, но как таковое оно нам не нужно. Нам нужны электрические цепи. Благодаря им мы можем заставить электроэнергию работать на нас. Оглянитесь вокруг: любое устройство, работающее на электричестве, начиная от карманного фонарика и заканчивая электростанцией, есть по сути электрическая цепь. И все они работают по одному и тому же принципу.

Давайте разберёмся по какому.

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №1(17). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

Наверняка вы оказывались в одной из подобных ситуаций: дома «нет света», не заводится автомобиль или перестаёт светить фонарик. В первой ситуации, когда дома «нет света», все бытовые приборы (стиральные машины, пылесосы, холодильники, телевизоры и компьютеры) становятся бесполезными. Становимся беспомощными и мы — не можем читать, играть, смотреть телевизор, убираться и даже приготовить еду. Очевидно, что современный человек без электричества долго «не протянет». Ситуация с автомобилем, который не заводится, не такая критичная, но, тем не менее, также доставляет определённые неудобства. Третья ситуация, когда не светит фонарик, вообще не является проблемой. Совершенно непохожие друг на друга ситуации. И причины у них могут быть разные: в первой ситуации, возможно, произошёл обрыв проводов на ЛЭП (линия электропередачи), во втором случае «сел» аккумулятор автомобиля, в третьем случае просто-напросто перегорела лампочка. Но суть у всех ситуаций одна. Какая же? Пропал ток! Слово «ток» означает движение или течение чего-либо. Так что же перемещалось в проводах, а потом исчезло во всех трёх случаях? Электрический ток. 

Когда мы говорим об использовании электрической энергии, то имеем в виду работу электрического тока. Итак, что нужно сделать, чтобы пользоваться электрической энергией? Как и любой другой продукт (еду, одежду и т.д.) электроэнергию нужно:

1. сначала произвести. Этим занимаются источники тока — гальванические батарейки, аккумуляторы, генераторы, солнечные батареи и др., которые превращают химическую, механическую, тепловую, солнечную энергии в электрическую.
2. затем доставить потребителю. Доставкой электроэнергии к потребителю занимаются обычные провода.
3. и, наконец, потребить. Все, кто использует электроэнергию в своей работе относятся к разряду потребителей: лампы, электроплиты, электродвигатели и многое другое. В физике их ещё называют приёмниками.

Ну и, конечно, чтобы включать и выключать в нужное время потребителей электроэнергии, необходимы вспомогательные устройства: кнопки, рубильники, выключатели, то есть замыкающие или размыкающие устройства. 

Фонарик — пример простейшей электрической цепи. Эту цепь можно изобразить в виде электрической схемы.

А когда идёт подача электроэнергии от электростанций к домам, то речь уже идёт не о цепи, а об огромной, сложной электрической сети. В ней вместо батарейки, проводов и лампочки приходится иметь дело с мощными генераторами на электростанциях, линиями электропередач (ЛЭП), распределительными сетями, подстанциями и сотнями тысяч потребителей на много километров вокруг. Схема такой электрической сети огромна и несравненно сложнее.

Электрическая схема автомобиля выглядит сложнее схемы фонарика (схема соединений узлов электрооборудования автомобиля ВАЗ-2103)

Повторим: источники тока, потребитель электроэнергии и провода, соединяющие их,— три основных элемента электрической цепи. Очевидно, если из электрической цепи убрать источник тока или провода, электрическая цепь не получится и, как следствие, не будет электрического тока. Но что произойдёт, если из цепи исключить потребителя электроэнергии?

Случится короткое замыкание. То есть, получится очень короткая цепь, так как мы замкнули источник тока на самом себе. В этом случае соединительный провод и источник тока будут потреблять электроэнергию, которую сами же и вырабатывают, ведь других потребителей нет. Электрическая энергия будет превращаться в тепловую. Если источник тока — обычная пальчиковая батарейка, то она нагреется и выйдет из строя. Но если коротко замкнёт более мощный источник энергии, например, генератор тока, то провода накалятся до такой степени, что может начаться пожар.

На рисунке показана схема, при которой происходит «короткое замыкание». Другими словами, короткое замыкание — это, как бы, новый мостик (перемычка) для прохождения тока по более короткому пути, минуя часть электрической цепи. Такая ситуация может произойти при износе электрических проводов или по неосторожности пользователя. В случае возникновения короткого замыкания необходимо немедленно обесточить прибор и не включать его до устранения причины.

Мы рассмотрели три разные ситуации, когда гаснет фонарик, не заводится автомобиль и дома «нет света». Внешне это различные обстоятельства, но суть у них одна. Фонарик, автомобиль и электросеть — это три электрические цепи, которые построены и работают по одному принципу. Поэтому и причины их поломок будут одинаковыми. А именно:

• обрыв провода;
• неисправность источника тока;
• поломка потребителя электроэнергии.

Таким образом, электричество как таковое человеку не нужно. Необходимы электрические цепи, которые позволяют передавать электроэнергию очень быстро на любые расстояния и в любом количестве.