Pagrindinis įtampos vienetas. Elektros srovė, įtampa – supras net vaikas! Kaip matuojama įtampa

Šiame straipsnyje mes išsamiai išanalizuosime, kokia yra įtampa, kaip lengva ją pateikti ir išmatuoti.

Apibrėžimas

Įtampa yra elektrovaros jėga, kuri ta pačia kryptimi stumia laisvuosius elektronus iš vieno atomo į kitą.

Pirmosiomis elektros dienomis įtampa buvo žinoma kaip elektrovaros jėga(EMF). Štai kodėl tokiose lygtyse kaip , įtampa vaizduojama simboliu E.

Alessandro Volta

Elektrinio potencialo vienetas yra voltas, pavadintas italų fiziko Alessandro Voltos, gyvenusio 1745–1827 m., vardu.

Alessandro Volta buvo vienas iš dinaminės elektros pradininkų. Tyrinėdamas pagrindines elektros savybes, jis išrado pirmąją bateriją ir pagilino supratimą apie elektrą.

Įtampos vaizdavimas

Lengviausias būdas suprasti stresą yra įsivaizduoti slėgį vamzdyje. Esant didesnei įtampai (slėgiui), tekės stipresnė srovė. Nors svarbu suprasti, kad įtampa (slėgis) gali egzistuoti be srovės (tekėjimo), srovė negali egzistuoti be įtampos (slėgio).

Įtampa dažnai vadinama potencialų skirtumu, nes elektronų potenciali energija skirsis tarp bet kurių dviejų grandinės taškų. Kai elektronai teka per bateriją, jų potenciali energija didėja, bet kai jie teka per elektros lemputę, jų potenciali energija mažės, ši energija išeis iš grandinės kaip šviesa ir šiluma.

Pavyzdžiui, įprastą 1,5 volto AA bateriją, tarp dviejų gnybtų (+ ir -) yra 1,5 volto potencialų skirtumas.

Įtampa arba potencialų skirtumas yra tiesiog energijos kiekio (džauliais) vienam įkrovimo vienetui (kulonui) matavimas. Pavyzdžiui, 1,5 volto AA baterijoje kiekvienas pakabukas (įkrovimas) gaus 1,5 volto arba džaulių energijos.

Įtampa = [džaulis ÷ kulonas]

1 voltas = 1 džaulis vienam pakabukui

100 voltų = 100 džaulių vienam pakabukui

1 pakabukas = 6 200 000 000 000 000 000 elektronų (6,2 × 10 18)

Kaip matuojama įtampa

Įtampą matuojame vienetais „voltais“, kurie dažniausiai yra tik raidė „V“ brėžiniuose ir techninėje literatūroje. Dažnai reikia kiekybiškai įvertinti įtempių dydį, tai daroma pagal SI vienetus, dažniausiai matomi įtampos dydžiai:

• megavoltas (mV)
• kilovoltas (kV)
• voltas (V)
• milivoltas (mV)
• mikrovoltas (µV)

Įtampa visada matuojama dviejuose taškuose naudojant prietaisą, vadinamą voltmetras. Voltmetrai yra skaitmeniniai arba analoginiai, o pastarieji yra tiksliausi. Voltmetrai paprastai įmontuojami į rankinius skaitmeninius multimetro įrenginius, kaip parodyta toliau, jie yra įprastas ir dažnai būtinas bet kurio elektriko ar elektros inžinieriaus įrankis. Paprastai analoginius voltmetrus rasite senesnėse elektros skydinėse, tokiose kaip skirstomieji skydai ir generatoriai, tačiau beveik visa nauja įranga standartiškai bus su skaitmeniniais skaitikliais.

Elektros schemose matysite voltmetro prietaisus, pažymėtus raide V apskritimo viduje kaip nurodyta žemiau:

Įtampos skaičiavimas

Elektros grandinėse įtampą galima apskaičiuoti pagal Omo trikampis. Norėdami rasti įtampą (V), tiesiog padauginkite srovę (I) iš varžos (R).

Įtampa (V) = srovė (I) * varža (R)

V = I*R

Pavyzdys

Grandinės srovė (I) = 10 A
Grandinės varža (R) = 2 omai

Įtampa (V) = 10 A * 2 omai

Atsakymas: V = 20V

Santrauka

• Įtampa yra jėga, kuri perkelia elektronus iš vieno atomo į kitą
• Įtampa taip pat žinoma kaip potencialų skirtumas
• Įtampa matuojama "voltais" (V)
• Baterijos padidina elektronų potencinę energiją
• Lemputės ir kitos apkrovos sumažina elektronų potencialią energiją
• Įtampa matuojama voltmetru
• Grandinės įtampą galima apskaičiuoti padauginus srovę ir varžą

Žinoma, kiekvienam iš mūsų bent kartą gyvenime kilo klausimų, kas yra srovė, Įtampa, įkrovimas ir tt Visa tai yra vienos didelės fizinės sąvokos – elektros – komponentai. Remdamiesi paprasčiausiais pavyzdžiais, pabandykime ištirti pagrindinius elektros reiškinių dėsnius.

Kas yra elektra.

Elektra – tai visuma fizikinių reiškinių, susijusių su elektros krūvio atsiradimu, kaupimu, sąveika ir perdavimu. Daugumos mokslo istorikų teigimu, pirmuosius elektros reiškinius VII amžiuje prieš Kristų atrado senovės graikų filosofas Talis. Thalesas pastebėjo statinės elektros poveikį: šviesos objektų ir dalelių pritraukimą prie vilna įtrinto gintaro. Norėdami patys pakartoti šią patirtį, turite patrinti bet kurį plastikinį daiktą (pavyzdžiui, rašiklį ar liniuotę) ant vilnonio ar medvilninio audinio ir atnešti jį prie smulkiai supjaustytų popieriaus lapų.

Pirmasis rimtas mokslinis darbas, kuriame aprašomas elektrinių reiškinių tyrimas, buvo anglų mokslininko Williamo Gilberto traktatas „Apie magnetą, magnetinius kūnus ir didelį magnetą – Žemę“, paskelbtas 1600 m. Šiame darbe autorius aprašė rezultatus, gautus iš 1600 m. jo eksperimentai su magnetais ir elektrifikuotais kūnais. Čia pirmą kartą paminėtas ir elektros terminas.

W. Gilberto tyrimai davė rimtą impulsą elektros ir magnetizmo mokslo raidai: nuo XVII amžiaus pradžios iki XIX amžiaus pabaigos buvo atlikta daugybė eksperimentų ir suformuluoti pagrindiniai elektromagnetinius reiškinius apibūdinantys dėsniai. . O 1897 metais anglų fizikas Džozefas Tomsonas atrado elektroną – elementarią įkrautą dalelę, kuri lemia elektrines ir magnetines materijos savybes. Elektrono (senovės graikų kalba elektronas yra gintarinis) neigiamas krūvis yra maždaug lygus 1,602 * 10-19 C (kulonas), o masė lygi 9,109 * 10-31 kg. Elektronų ir kitų įkrautų dalelių dėka medžiagose vyksta elektriniai ir magnetiniai procesai.

Kas yra stresas.

Atskirkite nuolatinę ir kintamąją elektros srovę. Jei įkrautos dalelės nuolat juda viena kryptimi, tada grandinėje yra nuolatinė srovė ir atitinkamai nuolatinė įtampa. Jei dalelių judėjimo kryptis periodiškai keičiasi (juda viena ar kita kryptimi), tai yra kintamoji srovė ir ji atsiranda atitinkamai esant kintamajai įtampai (t.y. kai potencialų skirtumas keičia savo poliškumą). ). Kintamajai srovei būdingas periodiškas srovės dydžio pokytis: jis užima didžiausią arba mažiausią vertę. Šios srovės vertės yra amplitudė arba maksimumas. Įtampos poliškumo keitimo dažnis gali būti skirtingas. Pavyzdžiui, pas mus šis dažnis yra 50 Hz (t.y. įtampa keičia poliškumą 50 kartų per sekundę), o JAV – 60 Hz (Hertz) kintamosios srovės dažnis.

Įtampos vienetas pavadintas voltu (V) italų mokslininko Alessandro Voltos, sukūrusio pirmąjį galvaninį elementą, garbei.

Įtampa laidininko galuose imama kaip įtampos vienetas, kuriam esant 1 C elektros krūvio judėjimas šiuo laidininku yra 1 J.

1 V = 1 J/C

Be volto, naudojami jo daliniai ir kartotiniai: milivoltai (mV) ir kilovoltai (kV).

1 mV = 0,001 V;
1 kV = 1000 V.

Aukšta (didelė) įtampa yra pavojinga gyvybei. Tarkime, kad įtampa tarp vieno aukštos įtampos perdavimo linijos laido ir žemės yra 100 000 V. Jei šis laidas kokiu nors laidininku sujungtas su žeme, tai per jį praeinant 1 C elektros krūviui, darbas lygus Bus atlikta 100 000 J. Maždaug toks pat darbas, krintant iš 10 m aukščio, turės 1000 kg apkrovą. Gali padaryti didelę žalą. Šis pavyzdys parodo, kodėl aukštos įtampos srovė yra tokia pavojinga.

Volta Alessandro (1745–1827)
Italų fizikas, vienas iš elektros srovės teorijos įkūrėjų, sukūrė pirmąjį galvaninį elementą.

Tačiau dirbant su žemesne įtampa reikia būti atsargiems. Net kelios dešimtys voltų gali būti pavojingi priklausomai nuo sąlygų. Dirbant patalpose saugia laikoma ne didesnė kaip 42 V įtampa.

Galvaniniai elementai sukuria žemą įtampą. Todėl apšvietimo tinkle naudojama elektros srovė iš generatorių, kurie sukuria 127 ir 220 V įtampą, tai yra, jie pagamina daug daugiau energijos.

Klausimai

1. Kas yra įtampos vienetas?
2. Kokia įtampa naudojama apšvietimo tinkle?
3. Kokia įtampa sauso elemento ir rūgšties akumuliatoriaus poliuose?
4. Kokie įtampos vienetai, išskyrus voltą, naudojami praktikoje?

Apsvarstykite pagrindinius elektros dydžius, kuriuos pirmiausia mokomės mokykloje, tada vidurinėse ir aukštosiose mokyklose. Patogumui visus duomenis apibendriname nedidelėje lentelėje. Po lentelės bus pateikti atskirų reikšmių apibrėžimai, jei kiltų nesusipratimų.

Yra dešimtainių priešdėlių, kurie naudojami reikšmės pavadinime ir padeda supaprastinti aprašymą. Dažniausi iš jų: mega, mylios, kilogramai, nano, piko. Lentelėje taip pat rodomi likę priešdėliai, išskyrus tuos, kurie pavadinti.

Srovės stiprumas 1A- tai reikšmė, lygi 1 C krūvio, prabėgusio per paviršių (laidininką) per 1 s, ir laiko, per kurį krūvis praėjo paviršių, santykiui. Kad srovė tekėtų, grandinė turi būti uždaryta.

Srovės stiprumas matuojamas amperais. 1A=1Kl/1s

Praktikoje yra

1uA = 0,000001A

elektros įtampa yra potencialų skirtumas tarp dviejų elektrinio lauko taškų. Elektrinio potencialo dydis matuojamas voltais, todėl įtampa matuojama voltais (V).

1 voltas – tai įtampa, reikalinga 1 vatui energijos išleisti laidininke, kai juo teka 1 ampero srovė.

Praktikoje yra

Elektrinė varža- laidininko charakteristika, neleidžianti per jį tekėti elektros srovei. Jis apibrėžiamas kaip įtampos, esančios laidininko galuose, ir jame esančios srovės santykis. Jis matuojamas omis (Ohm). Tam tikrose ribose vertė yra pastovi.

1 omas – laidininko varža, kai juo teka 1A nuolatinė srovė, o galuose atsiranda 1V įtampa.

Iš mokyklos fizikos kurso visi prisimename vienodo pastovaus skerspjūvio laidininko formulę:

R=ρlS - tokio laidininko varža priklauso nuo skerspjūvio S ir ilgio l

čia ρ yra laidininko medžiagos savitoji varža, lentelės reikšmė.

Tarp trijų aukščiau aprašytų dydžių yra Omo dėsnis nuolatinės srovės grandinei.

Srovė grandinėje yra tiesiogiai proporcinga grandinės įtampai ir atvirkščiai proporcinga grandinės varžai -.

elektros talpa Laidininko gebėjimas kaupti elektros krūvį vadinamas.

Talpa matuojama faradais (1F).

1F yra talpa kondensatoriaus, tarp kurio plokščių kyla 1 V įtampa esant 1 C įkrovimui.

Praktikoje yra

1pF = 0,000000000001F

1nF = 0,000000001F

Induktyvumas- tai vertė, apibūdinanti grandinės, per kurią teka elektros srovė, gebėjimą sukurti ir kaupti magnetinį lauką.

Induktyvumas matuojamas henriais.

1H = (V * s) / A

1H yra vertė, lygi savaiminės indukcijos EMF, kuri atsiranda, kai srovė grandinėje pasikeičia 1 A 1 sekundę.

Praktikoje yra

1 mH = 0,001 H

elektrinis laidumas- reikšmė, rodanti kūno gebėjimą pravesti elektros srovę. Atsparumo abipusis.

Elektros laidumas matuojamas Siemens.

Naujausi straipsniai

Populiariausias

Vienas iš fizinių dydžių, kuris buvo įvestas elektrinio lauko veikimui apibūdinti, yra įtampa. Elektrinis laukas veikia įkrautas daleles, jas pajudina ir sukuria elektros srovę. Kai krūviai juda, atliekamas darbas, dėl kurio keičiasi energija.

Kokiais vienetais matuojama įtampa?

Savavališko elektrinio lauko atliekamo darbo, perkeliant teigiamą krūvį iš vieno lauko taško į kitą, santykis su krūvio dydžiu vadinamas įtampa tarp šių taškų:

$ U = ( A\virš q ) $ (1)

U- Įtampa,

A- darbas, J

q- įkrovimas, Cl.

Taigi elektrinio lauko darbas judant krūviui yra lygus įtampos sandaugai U tarp taškų vienam įkrovimui q:

$ A = ( q*U ) $ (2)

Ryžiai. 1. Elektrinio lauko darbas judant krūviams.

Kai įkrovimas lygus 1 C, bus įvykdyta lygybė $ U = A $.

Įtampos matavimo vienetas vadinamas voltu. Trumpai tariant, jis rašomas didžiąja raide B. Savo pavadinimą vienetas gavo italų mokslininko Alessandro Voltos (1745-1827) garbei, kuris svariai prisidėjo prie elektros reiškinių prigimties supratimo.

Atsižvelgiant į dydžių matmenis ir formulę (1), darytina išvada, kad:

$$ [V] = ( [J]\over ) $$

Taigi, įtampos vienetas (1 voltas) yra tokia įtampa grandinės atkarpoje arba laidininko galuose, kurioje dirbama siekiant perkelti 1 C (1 kulono) elektros krūvį, lygų 1 J (1). Džaulis).

Keli įtampos matavimo vienetai

Tikrosios išmatuotų įtampų vertės gali būti dešimtis tūkstančių kartų didesnės arba mažesnės nei vienas voltas. Todėl įrašymo (fiksavimo) patogumui buvo papildomai įvesti šie daugybiniai ir submultiple vienetai:

• 1 nanovoltas - 1 nV \u003d 10 -9 V;
• 1 mikrovoltas - 1 μV \u003d 10 -6 V;
• 1 milivoltas - 1 mV \u003d 10 -3 V;
• 1 kilovoltas - 1 kV \u003d 10 3 V;
• 1 megavoltas - 1 MV \u003d 10 6 V.

Reikia atsiminti, kad aukšta įtampa kelia didelį pavojų žmonių sveikatai. 42 V įtampa normaliomis sąlygomis ir 12 V įtampa padidinto pavojaus sąlygomis (drėgmė, metalinės grindys, aukšta temperatūra) laikoma saugia žmogaus organizmui verte.

Kaip matuojama įtampa

Įtampa matuojama naudojant prietaisą, vadinamą voltmetru. Skirtingi voltmetrų modeliai gali atrodyti skirtingai, tačiau bendras jų principas yra veikimo principas, pagrįstas elektromagnetiniu srovės veikimu. Lotyniška raidė V naudojama prietaisui žymėti elektros grandinėse ir voltmetrų matavimo skalėse.

Ryžiai. 2. Voltmetro žymėjimas ir voltmetro, skirto įtampai matuoti, prijungimo schema.

Atliekant matavimus, reikia atsižvelgti į šiuos dalykus:

• Voltmetrai, skirti matuoti nuolatinę įtampą, skiriasi nuo voltmetrų kintamosios srovės įtampai matuoti. Voltmetrų, skirtų nuolatinei įtampai matuoti, matavimo skalėje turi būti ženklas „-“, o kintamos įtampos – ženklas „~“. Pastaruoju metu žymėjimas dažnai naudojamas naudojant santrumpas iš anglų abėcėlės raidžių AC / DC (Alternatyvi srovė - kintamoji srovė, nuolatinė srovė - nuolatinė srovė);
• Voltmetro gnybtai, skirti nuolatinei įtampai, pažymėti „+“ ir „-“ ženklais arba paryškinti spalva (plius - raudona, minusas - mėlyna). Matuojant reikia stebėti poliškumą, kitaip indikatoriaus rodyklė nukryps į kitą pusę;
• Voltmetras visada jungiamas lygiagrečiai su grandinės atkarpa, kurioje atliekami matavimai;
• Pirmiausia rekomenduojama sumontuoti visus elektros grandinės elementus, o pačiame gale prijungti voltmetrą.

Ryžiai. 3. Įvairių voltmetrų pavyzdžiai

Visi matavimo prietaisai neturėtų turėti įtakos matavimo rezultatui, tai yra, jie turi turėti mažiausią matavimo paklaidą. Tam, kad būtų įvykdytas šis reikalavimas, voltmetrai turi labai didelę įėjimo varžą, todėl jais tekanti srovė yra daug mažesnė nei srovė matuojamoje grandinės atkarpoje. Tada įtampos kritimas per voltmetrą tampa nereikšmingas.

Ko mes išmokome?

Taigi, mes sužinojome, kad įtampa yra fizinis dydis, lygus 1 C krūvio judėjimo elektriniame lauke darbui. Įtampa matuojama vienetais, vadinamais voltais. Įtampai matuoti naudojami voltmetrai.

Temos viktorina

Ataskaitos įvertinimas

Vidutinis reitingas: 4.5. Iš viso gautų įvertinimų: 60.