У чым вымяраецца напружанне? Адзінка вымярэння электрычнай напругі

Магчыма, ці прадставіць сваё жыццё без электрычнасці? Сучасны чалавек шчыльна акружыў сябе бытавымі прыборамі, якія дапамагаюць у жыцці. Мы ўжо не можам прадставіць сябе і сваё жыццё без разумных хатніх памагатых.

У тэхніцы ўсё часцей пераходзяць на выкарыстанне электраэнергіі. Нават транспарт паступова перакладаецца на электрарухавікі, што дазваляе паменшыць істотную шкоду, які наносіцца прыродзе.

Сёння мы паспрабуем даць адказ на наступныя пытанні:

• Што такое электрычны ток?
• Што такое электрычнае напружанне?
• Як вызначыць напружанне?
• У чым вымяраецца напружанне?

Што такое ток?

На світанку вывучэння электрычнасці яго атрымлівалі трэннем аднаго цела аб адно. Большы запас зарада можна было атрымаць падчас навальніцы, выкарыстоўваючы натуральны разрад - маланку. Вядома, што гэты спосаб каштаваў жыцця вучню М. В. Ламаносава - Рыхтэра.

Сам зарад выкарыстоўваць складана і нерацыянальна. Неабходна атрымаць яго накіраваны рух - электрычны ток. Ўласцівасці току:

• награванне правадыра;
• хімічнае дзеянне;
• механічнае дзеянне;
• магнітнае дзеянне.

Іх выкарыстоўваюць у побыце і тэхніцы. Неабходнай умовай існавання току лічаць наяўнасць крыніцы току, свабодных электрычных зарадаў і замкнёнага правадыра.

Гісторыя пытання

У 1792 году вядомы італьянскі фізік, фізіёлаг і вынаходнік Алесандра Вольта зацікавіўся высновамі суайчынніка Луіджы Гальвани пра прыроду імпульсаў току ў органах жывёл. Працяглае назіранне за паводзінамі лапак жаб, замацаваных на металічных гапліках, дазволіла яму зрабіць выснову, што крыніцай электрычнасці з'яўляецца не жывы арганізм, а кантакт разнастайных металаў. Менавіта гэтая акалічнасць спрыяе праходжанню электрычнасці, а рэакцыя нервовых канчаткаў - толькі фізіялагічнае дзеянне току.

Унікальнае адкрыццё прывяло да стварэння першага ў свеце крыніцы пастаяннага току, які атрымаў назву «вольтаў слуп». Разнастайныя металы (Вольта сцвярджаў, што яны павінны быць выдаленыя адзін ад аднаго ў шэрагу хімічных элементаў) пракладваюцца паперай, прасякнутай вадкім «правадніком другога роду».

Гэты прыбор стаў першай крыніцай пастаяннага напружання. Адзінка вымярэння электрычнага напружання ўвекавечылі імя Алесандра Вольта.

Крыніца пастаяннага току

Асноўны элемент электрычнай ланцугу - крыніца току. Яго прызначэнне - ствараць электрычнае поле, пад дзеяннем якога свабодныя зараджаныя часціцы (электроны, іёны) прыходзяць у накіраванае рух. Назапашваецца на асобных элементах крыніцы зарады (іх называюць полюсамі) маюць розныя знакі. Сам зарад пераразмяркоўваецца ўнутры крыніцы пад дзеяннем сіл неэлектрычная прыроды (механічных, хімічных, магнітных, цеплавых і гэтак далей). Электрычнае поле, створанае полюсамі па-за крыніцы току, вырабляе працу па перамяшчэнню зарада ў замкнёным правадыру. Пра неабходнасць замкнёным ланцугу для стварэння пастаяннага току казаў яшчэ Алесандра Вольта.

Паколькі ў крыніцах пад дзеяннем сіл неэлектрычная прыроды адбываецца рух зарада, значыць, можна сцвярджаць, што гэтыя сілы здзяйсняюць працу. Назавем іх іншымі. Стаўленне працы іншых сіл па пераносе зарада ўнутры крыніцы току да велічыні зараду называюць электрарухаючая сілай.

Матэматычная запіс гэтага суадносіны:

• Ε = А _арт: q,

дзе Е - электрарухаючая сіла (ЭРС), А _арт - праца іншых сіл, q - зарад, пераносны іншымі сіламі ў крыніцы.

ЭРС характарызуе здольнасць крыніцы ствараць ток, але асноўнай характарыстыкай крыніцы часам лічаць электрычнае напружанне (рознасць патэнцыялаў).

напружанне

Стаўленне працы поля па перамяшчэнню зарада ў правадыру да велічыні зараду атрымала назву электрычнай напругі.

Каб яго вызначыць, трэба велічыню працы поля падзяліць на велічыню зарада. Хай A - праца, дасканалая электрычным полем крыніцы току па перамяшчэнню зарада q. U - электрычная напруга. Матэматычная запіс адпаведнай формулы:

• U = A: q.

Як любая фізічная велічыня, напружанне мае адзінку вымярэння. У чым вымяраецца напружанне? Па прозвішчы вынаходніка першага ў свеце крыніцы сталага току Алесандра Вольта гэтай велічыні далі ўласную адзінку вымярэння. У сістэме інтэрнацыянальнай напружанне вымяраецца ў вольтах (В).

Напругай у 1 У лічыцца напружанне электрычнага поля, які здзяйсняе працу ў 1 Дж па перамяшчэнню зарада ў 1 Кл.

• У = Дж / Кл = Н • м / (А • с) = кг • м / (А • з ^3).

У асноўных адзінках сістэмы СІ адзінка вымярэння электрычнага напружання:

• кг • м / (А • з ^3).

неабходная велічыня

Чаму недастаткова, характарызуючы ток, ўводзіць паняцце сілы току? Правядзем разумовы эксперымент. Возьмем дзве розныя лямпы: звычайную бытавую лямпу і лямпу ад кішэннага ліхтарыка. Пры падключэнні іх да розных крыніцах току (гарадской сеткі і батарэйцы) можна атрымаць абсалютна аднолькавае значэнне сілы току. Пры гэтым бытавая лямпа дае больш святла, гэта значыць праца току ў ёй значна больш.

Розныя крыніцы току маюць рознае напружанне. Таму гэтая велічыня вельмі неабходная.

карысная аналогія

Разуменне фізічнага сэнсу электрычнага напружання прыходзіць, калі паглыбіцца ў цікавую аналогію. У сазлучаных сасудах вадкасць перацякае з трубкі ў трубку, калі ў іх існуе рознасць ціскаў. Ток вадкасці спыняецца ў выпадку роўнасці ціскаў.

Калі ток вадкасці супаставіць з цягам электрычнага зарада, то рознасць ціскаў слупоў вадкасці гуляе тую ж ролю, што і рознасьць патэнцыялаў ў крыніцы току.

Пакуль ўнутры крыніцы току адбываюцца працэсы, якія суправаджаюць пераразмеркаванне зарада на канцавоссях, ён здольны ствараць ток ў правадыру. Напружанне электрычнага току вымяраецца ў вольтах, рознасць ціскаў мае адзінку вымярэння - паскаль.

Пераменны ток

Электрычны ток, перыядычна змяняе свой кірунак, называецца пераменным. Ствараецца ён крыніцай пераменнага напружання. Часцей за ўсё гэта генератар. Паспрабуем патлумачыць: у чым вымяраецца напружанне пераменнага току?

Сам прынцып генерацыі току заснаваны на з'яве электрамагнітнай індукцыі. Кручэнне замкнёнага контуру ў магнітным полі прыводзіць да з'яўлення рознасці патэнцыялаў ў правадыру. Напружанне току вымяраецца ў вольтах і ў выпадку змяняецца току.

Ці можна сцвярджаць, што напружанне не змяняецца? Відавочна, што з прычыны змены кута паміж плоскасцю контуру і нармаллю да яго, якое ствараецца напружанне змяняецца з цягам часу. Яго значэнне расце ад нуля да некаторага максімальнага значэння, затым падае зноў да нуля. Казаць аб пэўнай велічыні не прыходзіцца. Ўводзяць так званае дзеючае значэнне напружання:

• U _д = U: √2.

Якім прыборам вымяраецца напружанне?

Прыбор для вымярэння электрычнага напружання - вальтметр. Прынцып яго дзеяння заснаваны на ўзаемадзеянні контуру з токам і магнітнага поля пастаяннага магніта. Вядома, што контур з токам круціцца ў магнітным полі. У залежнасці ад велічыні току ў контуры кут павароту змяняецца.

Калі да контуры прымацаваць стрэлку, то яна адхіляецца ад нулявога значэння пры праходжанні току ў контуры (часцей шпульцы). У залежнасці ад таго, у чым вымяраецца напружанне, градуируют шкалу прыбора. Магчыма прымяненне Дольная і кратных велічынь.

У выпадку нізкіх значэнняў электрычнае напружанне вымяраецца ў милливольтах або микровольтах. Наадварот, у высакавольтных сетках выкарыстоўваюць кратныя адзінкі.

Любы вальтметр падключаецца паралельна таму участку ланцуга, на якім праводзіцца вымярэнне напружання. Асноўнай уласцівасцю контуру прыбора можна назваць высокую амічных супраціў. Вальтметр, незалежна ад таго, у чым вымяраецца напружанне, не павінен уплываць на сілу току ў ланцугі. Па ім прапускаецца нязначны ток, істотна не ўплывае на асноўнае значэнне.

табліца высілкаў

фізічны прыбор	Напружанне на яго кантактах, У
вольтаў слуп	1,1
Батарэйка кішэннага ліхтара	1,5
шчолачны акумулятар	1,25
кіслотны акумулятар	2
гарадская сетка	220
Высакавольтныя лініі электраперадачы	500 000
Паміж аблокамі ў навальніцу	Да 100 000 000

Практычнае прымяненне вальтметра

Для эфектыўнага выкарыстання вальтметра варта навучыцца ім карыстацца. Цікаўнаму эксперыментатару можна параіць звярнуцца да школьным педагогам.

Школьныя кабінеты фізікі забяспечаныя лабараторнымі і дэманстрацыйнымі прыборамі для вымярэння высілкаў.

Эксплуатаваць любы вальтметр варта з асцярожнасцю, выконваючы простыя правілы:

1. Вальтметр мае максімальны мяжа вымярэння. Гэта найбольшае значэнне на яго шкале. Не варта падключаць яго ў ланцуг, якая змяшчае элемент большага напружання.
2. Калі няма іншай крыніцы або вальтметра, можна выкарыстоўваць сістэму дадатковых супраціваў. Пры гэтым шкала вальтметра таксама павінна быць зменена.
3. У ланцуг пастаяннага току электрапрыборы падключаюцца ў залежнасці ад указанняў знака зарада на яго клеммах. Станоўчая клема крыніцы току абавязкова падключаецца да станоўчага раз'ём вальтметра, адмоўная - да адмоўнага. Калі пераблытаць, то стрэлкі прыбора могуць пагнуцца, што вельмі непажадана.
4. Ўсё падлучэння робяць выключна да абясточанай ланцуга.

Шкодна для здароўя

Дзеянне электрычнага току можа быць вельмі небяспечны для чалавека. Лічыцца бясшкодным напружанне менш за 24 В.

Дзеянне току пад напругай гарадской сеткі (220 У) дастаткова адчувальна. Дакрананне да аголеных кантактам суправаджаецца істотным «ударам току».

Напружанне падчас навальніцы прапускае гэтак высокі ток праз цела чалавека, што пагражае яму смяротным зыходам. Не варта рызыкаваць сваім жыццём і здароўем.