Voltul este o unitate de măsură a tensiunii din rețea. Unitate de măsură pentru tensiune. Tensiunea este împărțită în mai multe tipuri, în funcție de tipurile de curent

Lecția este dedicată luării în considerare a conceptului de tensiune electrică, desemnării sale și unităților de măsură. A doua parte a lecției este dedicată în principal demonstrării dispozitivelor de măsurare a tensiunii în secțiunea de circuite și a caracteristicilor acestora.

Dacă dăm un exemplu standard despre semnificația inscripției binecunoscute pe orice aparat de uz casnic „220 V”, atunci înseamnă că se lucrează la 220 J pe secțiunea circuitului pentru a muta o sarcină de 1 C.

Formula de calcul a tensiunii:

Lucrul câmpului electric pentru transferul de sarcină, J;

Taxa, Cl.

Prin urmare, unitatea de tensiune poate fi reprezentată după cum urmează:

Există o relație între formulele de calcul a tensiunii și a intensității curentului, la care ar trebui să acordați atenție: și. Ambele formule conțin mărimea sarcinii electrice, care poate fi utilă în rezolvarea unor probleme.

Dispozitivul folosit pentru măsurarea tensiunii se numește voltmetru(Fig. 2).

Orez. 2. Voltmetru ()

Există diverse voltmetre în funcție de caracteristicile aplicării lor, dar principiul funcționării lor se bazează pe acțiunea electromagnetică a curentului. Toate voltmetrele sunt desemnate prin litera latină, care este aplicată pe cadranul instrumentului și este utilizată în reprezentarea schematică a instrumentului.

În condițiile școlare, de exemplu, se folosesc voltmetre, prezentate în Figura 3. Cu ajutorul lor, măsurătorile de tensiune în circuitele electrice sunt efectuate în timpul lucrului de laborator.

()	()	()

Orez. 3. Voltmetre

Elementele principale ale voltmetrului demonstrativ sunt corpul, scara, indicatorul și bornele. Terminalele sunt de obicei semnate cu un plus sau minus și sunt evidențiate în diferite culori pentru claritate: roșu - plus, negru (albastru) - minus. Acest lucru a fost făcut pentru a conecta corect bornele dispozitivului la firele corespunzătoare conectate la sursă. Spre deosebire de un ampermetru, care este conectat în serie, un voltmetru este conectat în paralel.

Desigur, orice dispozitiv de măsurare electrică ar trebui să aibă un efect minim asupra circuitului studiat, prin urmare voltmetrul are astfel de caracteristici de proiectare încât curentul minim curge prin el. Acest efect este asigurat de selecția materialelor speciale care contribuie la fluxul minim de încărcare prin dispozitiv.

Reprezentarea schematică a unui voltmetru (Fig. 4):

Orez. 4.

De exemplu, să descriem un circuit electric (Fig. 5) în care este conectat un voltmetru.

Orez. 5.

Circuitul are un set aproape minim de elemente: o sursă de curent, o lampă cu incandescență, o cheie, un ampermetru conectat în serie și un voltmetru conectat în paralel cu becul.

cometariu. Este mai bine să începeți asamblarea circuitului electric cu toate elementele, cu excepția voltmetrului și să-l conectați la sfârșit.

Există multe tipuri diferite de voltmetre cu scale diferite. Prin urmare, problema calculării prețului dispozitivului în acest caz este foarte relevantă. Sunt foarte frecvente microvoltmetre, milivoltmetre, doar voltmetre etc.. Prin denumirea lor este clar cu ce măsurători multiplicitatea se fac.

În plus, voltmetrele sunt împărțite în dispozitive de curent continuu și curent alternativ. Deși există curent alternativ în rețeaua orașului, dar în această etapă de studiere a fizicii, avem de-a face cu curent continuu, care este furnizat de toate celulele galvanice, prin urmare ne vom interesa voltmetrele corespunzătoare. Faptul că dispozitivul este destinat circuitelor de curent alternativ este de obicei descris pe cadran sub forma unei linii ondulate (Fig. 6).

Orez. 6. Voltmetru AC ()

cometariu. Dacă vorbim despre valorile tensiunii, atunci, de exemplu, o tensiune de 1 V este o valoare mică. În industrie se folosesc tensiuni mult mai mari, măsurate în sute de volți, kilovolți și chiar megavolți. În viața de zi cu zi, se folosește o tensiune de 220 V sau mai puțin.

În lecția următoare, vom afla care este rezistența electrică a unui conductor.

Bibliografie

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Fizica 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A. V. Fizica 8. - M .: Gutarda, 2010.
3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Fizica 8. - M .: Educație.

Suplimentar plink-uri recomandate către resurse de internet

1. Fizica cool ().
2. youtube().
3. youtube().

Teme pentru acasă

De fapt, acest termen se referă la diferența de potențial, iar unitatea de tensiune este voltul. Volt este numele omului de știință care a pus bazele pentru tot ceea ce știm acum despre electricitate. Acest bărbat se numea Alessandro.

Dar asta este ceea ce privește curentul electric, adică. cel cu care lucrează electrocasnicele cunoscute nouă. Dar există și conceptul de parametru mecanic. Un parametru similar este măsurat în pascali. Dar acum nu este vorba despre el.

Ce este un volt

Acest parametru poate fi constant sau variabil. Doar curentul alternativ „curge” în apartamente, clădiri și structuri, case și organizații. Tensiunea electrică este o undă de amplitudine, indicată pe grafice ca o sinusoidă.

Curentul alternativ este indicat în diagrame prin simbolul „~”. Și dacă vorbim despre ceea ce este egal un volt, atunci putem spune că aceasta este o acțiune electrică într-un circuit în care, atunci când curge o sarcină egală cu un pandantiv (C), se efectuează un lucru egal cu un joule (J).

Formula standard prin care poate fi calculată este:

U = A:q, unde U este exact valoarea cerută; „A” este munca pe care o face câmpul electric (în J) pentru a transfera sarcina, iar „q” este sarcina însăși, în coulombs.

Dacă vorbim despre valori constante, atunci acestea practic nu diferă de variabile (cu excepția programului de construcție) și sunt produse și din ele prin intermediul unei punți de diode redresoare. Diodele, fără a trece curentul într-una dintre direcții, împart sinusoida, așa cum ar fi, eliminând semi-undele din ea. Ca urmare, în loc de fază și zero se obțin plus și minus, dar calculul rămâne în aceeași volți (V sau V).

Măsurarea tensiunii

Anterior, pentru măsurarea acestui parametru se folosea doar un voltmetru analogic. Acum, pe rafturile magazinelor de electricitate există o gamă foarte largă de astfel de dispozitive deja în formă digitală, precum și multimetre, atât analogice, cât și digitale, cu ajutorul cărora se măsoară așa-numita tensiune. Un astfel de dispozitiv poate măsura nu numai magnitudinea, ci și puterea curentului, rezistența circuitului și chiar devine posibilă verificarea capacității condensatorului sau măsurarea temperaturii.

Desigur, voltmetrele și multimetrele analogice nu oferă o asemenea acuratețe precum cele digitale, pe afișajul cărora este afișată unitatea de tensiune până la sutimi sau miimi.

La măsurarea acestui parametru, voltmetrul este conectat la circuit în paralel, adică. dacă este necesar, măsurați valoarea dintre fază și zero, sondele sunt aplicate una pe primul fir, iar cealaltă pe al doilea, spre deosebire de măsurarea intensității curentului, unde dispozitivul este conectat la circuit în serie.

În circuite, voltmetrul este notat cu litera V, încercuită. Diferite tipuri de astfel de dispozitive măsoară, pe lângă volt, diferite unități de tensiune. În general, se măsoară în următoarele unități: milivolt, microvolt, kilovolt sau megavolt.

Valoarea tensiunii

Valoarea acestui parametru de curent electric în viața noastră este foarte mare, deoarece depinde dacă corespunde cu cel prescris, cât de luminoase vor arde lămpile incandescente în apartament și dacă sunt instalate lămpi fluorescente compacte, atunci se pune întrebarea dacă vor arde deloc sau nu. Durabilitatea tuturor aparatelor electrice ușoare și de uz casnic depinde de salturile sale și, prin urmare, prezența unui voltmetru sau multimetru acasă, precum și capacitatea de a-l folosi, devin o necesitate în timpul nostru.

Prin tensiune electrică se înțelege munca efectuată de un câmp electric pentru a muta o sarcină de 1 C (pendant) dintr-un punct al conductorului în altul.

Cum apare tensiunea?

Toate substanțele constau din atomi, care sunt un nucleu încărcat pozitiv, în jurul căruia electronii negativi mai mici se rotesc cu viteză mare. În general, atomii sunt neutri deoarece numărul de electroni este același cu numărul de protoni din nucleu.

Cu toate acestea, dacă un anumit număr de electroni este luat de la atomi, atunci aceștia vor tinde să atragă același număr dintre ei, formând un câmp pozitiv în jurul lor. Dacă adăugăm electroni, atunci va exista un exces al acestora și un câmp negativ. Se formează potențiale - pozitive și negative.

Când interacționează, va exista atracție reciprocă.

Cu cât este mai mare valoarea diferenței - diferența de potențial - cu atât electronii din material cu conținutul în exces vor fi atrași de materialul cu deficiența lor mai puternici. Cu cât câmpul electric și tensiunea acestuia vor fi mai puternice.

Dacă conectați potențiale cu sarcini diferite ale conductorilor, atunci va apărea unul electric - o mișcare direcționată a purtătorilor de sarcină, încercând să elimine diferența de potențial. Pentru a deplasa sarcini de-a lungul conductorului, forțele câmpului electric lucrează, care se caracterizează prin conceptul de tensiune electrică.

Ce se măsoară

Temperaturi;

Tipuri de tensiune

Presiune constantă

Tensiunea din rețeaua electrică este constantă, când există întotdeauna un potențial pozitiv pe o parte a acesteia și un potențial negativ pe cealaltă. Electricul în acest caz are o singură direcție și este constant.

Tensiunea dintr-un circuit DC este definită ca diferența de potențial la capetele sale.

Când conectați o sarcină la un circuit de curent continuu, este important să nu amestecați contactele, altfel dispozitivul se poate defecta. Bateriile sunt un exemplu clasic de sursă de tensiune constantă. Rețelele sunt folosite atunci când nu este necesară transmiterea energiei pe distanțe mari: în toate tipurile de transport - de la motociclete la nave spațiale, în echipamente militare, energie electrică și telecomunicații, cu alimentare de urgență, în industrie (electroliza, topirea în cuptoare cu arc electric). , etc.).

Tensiune AC

Dacă schimbați periodic polaritatea potențialelor sau le mutați în spațiu, atunci cel electric se va repezi în direcția opusă. Numărul de astfel de schimbări de direcție într-un anumit timp este indicat de o caracteristică numită frecvență. De exemplu, standardul 50 înseamnă că polaritatea tensiunii din rețea se modifică de 50 de ori pe secundă.

Tensiunea din rețelele electrice de curent alternativ este o funcție temporară.

Cel mai des este folosită legea oscilațiilor sinusoidale.

Acest lucru se datorează faptului că are loc în bobina motoarelor asincrone din cauza rotației unui electromagnet în jurul acesteia. Dacă extindeți rotația în timp, obțineți o sinusoidă.

Este format din patru fire - trei faze și una zero. tensiunea dintre firele zero și faza este de 220 V și se numește fază. Există și o tensiune între faze, numită liniară și egală cu 380 V (diferență de potențial între două fire de fază). În funcție de tipul de conexiune într-o rețea trifazată, se poate obține fie tensiune de fază, fie tensiune liniară.

Ce este tensiunea și curentul

Tensiunea și curentul sunt concepte cantitative care ar trebui să fie întotdeauna reținute atunci când vine vorba de circuite electronice. De obicei se schimbă în timp, altfel funcționarea circuitului nu prezintă interes.

Voltaj(simbol: U, uneori E). Tensiunea dintre două puncte este energia (sau munca) care merge în mutarea unei singure sarcini pozitive de la un punct cu potențial scăzut la un punct cu potențial ridicat (adică primul punct are un potențial mai negativ decât al doilea). Cu alte cuvinte, este energia care este eliberată atunci când o unitate de sarcină „alunecă” de la un potențial ridicat la unul scăzut. Se mai numește și tensiune diferența de potențial sau forța electromotoare(e.d.s). Unitatea de măsură pentru tensiune este voltul. De obicei, tensiunea se măsoară în volți (V), kilovolți (1 kV = 10 3 V), milivolți (1 mV = 10 -3 V) sau microvolți (1 μV = 10 -6 V). Pentru a muta o sarcină de 1 coulomb între punctele care au o diferență de potențial de 1 volt, este necesar să se efectueze un lucru de 1 joule. (Coulombul este o unitate de sarcină electrică și este egal cu sarcina de aproximativ 6*10 18 electroni.) Tensiunea măsurată în nanovolți (1 nV = 10 -9 V) sau megavolți (1 MV = 10 6 V) este rară.

Actual(simbol: I). Curentul este viteza cu care o sarcină electrică se mișcă într-un punct. Unitatea de măsură a curentului este amperul. De obicei curentul se măsoară în amperi (A), miliamperi (1 mA = 10 -3 A), microamperi (1 μA = 10 -6 A), nanoamperi (1 nA = 10 -9 A) și uneori în picoamperi (1 pkA = 10 -12 A). Un curent de 1 amper este creat prin deplasarea unei sarcini de 1 coulomb într-un timp de 1 s. Am convenit să considerăm că curentul din circuit curge dintr-un punct cu un potențial mai pozitiv într-un punct cu un potențial mai negativ, deși electronul se mișcă în sens opus.

Rețineți: tensiunea este întotdeauna măsurată între două puncte din circuit, curentul curge întotdeauna prin punct din circuit sau prin orice element al circuitului.

Este imposibil să spui „tensiune în rezistor” - acesta este analfabet. Cu toate acestea, se vorbește adesea despre tensiune în orice punct al circuitului. În acest caz, tensiunea dintre acest punct și „pământ” este întotdeauna implicită, adică un astfel de punct al circuitului, al cărui potențial este cunoscut de toată lumea. În curând te vei obișnui cu acest mod de măsurare a tensiunii.

Tensiunea este creată prin acționarea asupra sarcinilor electrice din dispozitive precum baterii (reacții electrochimice), generatoare (interacțiunea forțelor magnetice), celule solare (efectul fotovoltaic al energiei fotonilor), etc. Obținem curent prin aplicarea tensiunii între punctele circuitului.

Aici, poate, poate apărea întrebarea: ce este tensiunea și curentul, de fapt, cum arată ele? Pentru a răspunde la această întrebare, cel mai bine este să utilizați un dispozitiv electronic, cum ar fi un osciloscop. Poate fi folosit pentru a observa tensiunea (și uneori curentul) în funcție de timp.

În circuitele reale, conectăm elementele împreună folosind fire, conductori metalici, fiecare dintre ele având aceeași tensiune în fiecare dintre punctele sale (în raport, de exemplu, la masă). În regiunea frecvențelor înalte sau a impedanțelor scăzute, această afirmație nu este în întregime adevărată. Acum să luăm această presupunere despre credință. Am menționat acest lucru pentru a înțelege că circuitul real nu trebuie să arate ca reprezentarea sa schematică, deoarece firele pot fi conectate în moduri diferite.

Amintiți-vă câteva reguli simple referitoare la curent și tensiune:

Suma curenților care curg într-un punct este egală cu suma curenților care ies din acesta (conservarea sarcinii). Această regulă este uneori numită legea lui Kirchhoff pentru curenți. Inginerilor le place să numească un astfel de punct din circuit un nod. Din această regulă rezultă o consecință: într-un circuit în serie (care este un grup de elemente care au două capete și sunt conectate între ele prin aceste capete), curentul este același în toate punctele.

Când elementele sunt conectate în paralel (Fig. 1), tensiunea pe fiecare dintre elemente este aceeași. Cu alte cuvinte, suma căderilor de tensiune între punctele A și B, măsurată de-a lungul oricărei ramuri a circuitului care leagă aceste puncte, este aceeași și egală cu tensiunea dintre punctele A și B. Uneori această regulă este formulată după cum urmează: suma a căderilor de tensiune în orice circuit închis al circuitului este zero. Aceasta este legea lui Kirchhoff pentru stres.

Puterea (munca efectuată pe unitatea de timp) consumată de circuit este definită după cum urmează:

P=UI

Amintiți-vă cum am determinat tensiunea și curentul și obținem că puterea este egală cu: (muncă / sarcină) * (încărcare / unitate de timp). Dacă tensiunea U este măsurată în volți și curentul I este măsurat în amperi, atunci puterea P va fi exprimată în wați. Puterea de 1 watt este munca a 1 joule realizată în 1 s (1 W = 1 J/s).

Puterea este disipată sub formă de căldură (de obicei) sau uneori consumată în lucrări mecanice (motoare), convertită în energie de radiație (lămpi, non-radiatoare) sau acumulată (baterii, condensatoare). La proiectarea unui sistem complex, una dintre principalele probleme este determinarea încărcăturii sale termice (să luăm, de exemplu, un computer în care rezultatul mai multor pagini de rezolvare a problemei sunt mulți kilowați de energie electrică disipată în spațiu sub formă de căldură).

În viitor, când studiem curenții și tensiunile în schimbare periodică, vom generaliza expresia simplă P=UI. În această formă, este valabilă pentru determinarea valorii instantanee a puterii. Apropo, amintiți-vă că nu trebuie să numiți curentului puterea curentă - acesta este analfabet.

Unitatea de tensiune este numită volt (V) în onoarea savantului italian Alessandro Volta, care a creat prima celulă galvanică.

Unitatea de tensiune este o astfel de tensiune electrică la capetele conductorului, la care munca pentru deplasarea unei sarcini electrice de 1 C de-a lungul acestui conductor este de 1 J.

1 V = 1 J/C

Pe lângă volt, se folosesc submultipli și multipli ai acestuia: milivolt (mV) și kilovolt (kV).

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

Tensiunea mare (mare) pune viața în pericol. Să presupunem că tensiunea dintre un fir al unei linii de transmisie de înaltă tensiune și pământ este de 100.000 V. Dacă acest fir este conectat de un conductor la pământ, atunci când o sarcină electrică de 1 C trece prin el, se lucrează egal cu Se vor face 100.000 J. Aproximativ aceeași lucrare va face o sarcină de 1000 kg la căderea de la o înălțime de 10 m. Poate provoca pagube mari. Acest exemplu arată de ce curentul de înaltă tensiune este atât de periculos.

Volta Alessandro (1745-1827)
Un fizician italian, unul dintre fondatorii teoriei curentului electric, a creat prima celulă galvanică.

Dar trebuie avut grijă atunci când lucrați cu tensiuni mai mici. Chiar și câteva zeci de volți pot fi periculoase în funcție de condiții. Pentru lucrul în interior, o tensiune de cel mult 42 V este considerată sigură.

Celulele galvanice creează o tensiune scăzută. Prin urmare, rețeaua de iluminat folosește curent electric de la generatoare care creează tensiuni de 127 și 220 V, adică produc mult mai multă energie.

Întrebări

1. Care este unitatea de tensiune?
2. Ce tensiune se folosește în rețeaua de iluminat?
3. Care este tensiunea la polii unei celule uscate și ai unei baterii cu acid?
4. Ce unități de tensiune, altele decât volt, sunt folosite în practică?