Напряжение и ток в практических схемах
Поскольку, чтобы заставить заряд течь вопреки сопротивлению, требуется энергия, напряжение будет проявляться (или «падать») между любыми точками в цепи с сопротивлением между ними.
Важно отметить, что, хотя величина тока (т.е. количество заряда, проходящего через заданную точку каждую секунду) в простой схеме во всех точках одинакова, величина напряжения (потенциальная энергия на единицу заряда) между различными наборами точек в простой схеме может значительно отличаться:
Возьмем для примера схему на рисунке выше. Если мы обозначим четыре точки в этой цепи номерами 1, 2, 3 и 4, то обнаружим, что величина тока, протекающего через провод между точками 1 и 2, точно такая же, как величина тока, протекающего через лампу (между точками 2 и 3). Такая же величина тока протекает через провод между точками 3 и 4 и через батарею (между точками 1 и 4).
Однако мы обнаружим, что напряжение, возникающее между любыми двумя из этих точек, прямо пропорционально сопротивлению в токопроводящем пути между этими двумя точками, учитывая, что величина тока в любой части пути цепи одинакова (что в случае этой простой схемы так и есть).
В обычной схеме с лампой сопротивление лампы будет намного больше, чем сопротивление соединительных проводов, поэтому следует ожидать появления значительного напряжения между точками 2 и 3 и очень маленького между точками 1 и 2, или между 3 и 4. Напряжение между точками 1 и 4, конечно, будет равно полной величине «силы», выдаваемой батареей, которая будет лишь немного больше, чем напряжение на лампе (между точками 2 и 3).
И снова аналогия с резервуарами воды:
Между точками 2 и 3, где падающая вода высвобождает энергию в водяном колесе, существует разница давлений, отражающая противодействие потоку воды при прохождении через водяное колесо. Между точками 1 и 2 или между точками 3 и 4, где вода свободно течет через резервуары с небольшим сопротивлением, разница давлений мала или отсутствует (нет потенциальной энергии). Однако скорость потока воды в этой непрерывной системе везде одинакова (при условии, что уровни воды в пруду и водохранилище неизменны): через насос, через водяное колесо и через все трубы.
То же самое и с простыми электрическими цепями: ток одинаков во всех точках цепи, хотя напряжения в разных наборах точек могут различаться.