Како се мери напон? Електрична јединица напона

Да ли је могуће замислити свој живот безелектрична енергија? Савремени човек се чврсто окружио кућним апаратима који помажу у животу. Не можемо више да замислимо себе и своје животе без паметних кућних помоћника.

Технологија све више прелази на коришћење електричне енергије. Чак се и транспорт постепено пребацује на електромоторе, што смањује значајну штету природи.

Данас ћемо покушати да одговоримо на следећа питања:

• Шта је електрична струја?
• Шта је електрични напон?
• Како одредити напон?
• Како се мери напон?

Шта је актуелно?

У зору проучавања електрицитета добија сетрење једног тела о друго. Већа залиха пуњења могла би се добити током грмљавине коришћењем природног пражњења – муње. Познато је да је овај метод коштао живота ученика М. В. Ломоносова, Рихтера.

Сам набој је тежак и нерационалан за употребу. Неопходно је добити његово усмерено кретање - електричну струју. Тренутна својства:

• загревање проводника;
• хемијско дејство;
• механичко дејство;
• магнетно дејство.

Користе се у свакодневном животу и технологији. Неопходан услов за постојање струје је присуство извора струје, слободних електричних наелектрисања и затвореног проводника.

Позадина

Године 1792. познати италијански физичар, физиолога проналазач Алесандро Волта се заинтересовао за закључке свог сународника Луиђија Галванија о природи струјних импулса у животињским органима. Дугогодишње посматрање понашања жабљих ногу причвршћених за металне куке омогућило му је да закључи да извор електричне енергије није живи организам, већ контакт различитих метала. Управо ова околност подстиче проток струје, а реакција нервних завршетака је само физиолошки ефекат струје.

Јединствено откриће довело је до стварања првогсвет извора једносмерне струје, назван „Волта стуб“. Различити метали (Волта је тврдио да морају бити одвојени један од другог у низу хемијских елемената) раздвојени су папиром импрегнираним течним „проводником друге врсте“.

Овај уређај је постао први извор константног напона. Јединица мерења електричног напона овековечила је име Алесандра Волте.

ДЦ извор

Главни елемент електричног кола је изворТренутни Његова сврха је стварање електричног поља, под чијим утицајем слободне наелектрисане честице (електрони, јони) долазе у усмерено кретање. Наелектрисања акумулирана на појединим елементима извора (они се називају полови) имају различите знаке. Сам набој се прераспоређује унутар извора под утицајем сила неелектричне природе (механичке, хемијске, магнетне, термичке и тако даље). Електрично поље које стварају полови изван извора струје ради на померању наелектрисања у затвореном проводнику. Алесандро Волта је говорио о потреби затвореног кола за стварање једносмерне струје.

Пошто у изворима под утицајем силанеелектричне природе, наелектрисање се креће, што значи да можемо рећи да ове силе раде. Назовимо их трећим лицима. Однос рада спољашњих сила за пренос наелектрисања унутар извора струје и количине наелектрисања назива се електромоторна сила.

Математичка нотација за овај однос је:

• Ε = А_ст: к,

где је Е електромоторна сила (ЕМФ), А_ст – рад спољашњих сила, к – наелектрисање које спољне силе преносе у извору.

ЕМФ карактерише способност извора да ствара струју, али се као главна карактеристика извора понекад сматра електрични напон (разлика потенцијала).

Напон

Однос рада поља за померање наелектрисања у проводнику и количине наелектрисања назива се електрични напон.

Да бисте то одредили, потребна вам је величина рада на теренуподелите са износом наплате. Нека је А рад који врши електрично поље извора струје да помери наелектрисање к. У - електрични напон. Математичка нотација одговарајуће формуле:

• У = А : к.

Као и свака физичка величина, напон имајединица мере. Како се мери напон? По имену проналазача првог светског извора једносмерне струје, Алесандра Волте, ова величина је добила своју мерну јединицу. У међународном систему напон се мери у волтима (В).

Напон од 1 В сматра се напоном електричног поља које врши рад од 1 Ј да помери наелектрисање од 1 Ц.

• Б = Ј/Ц = Н•м/(А•с) = кг•м/(А•с³).

У основним јединицама СИ, јединица мере за електрични напон је:

• кг•м/(А•с³).

Потребна вредност

Зашто није довољно окарактерисати струју увођењемконцепт струје? Хајде да спроведемо мисаони експеримент. Узмимо две различите лампе: обичну кућну лампу и лампу за батеријску лампу. Када их повежете на различите изворе струје (градска мрежа и батерија), можете добити апсолутно исту тренутну вредност. Истовремено, лампа за домаћинство даје више светлости, односно рад струје у њему је много већи.

Различити извори струје имају различите напоне. Стога је ова вредност изузетно неопходна.

Корисна аналогија

Разумевање физичког значења електричненапетост долази ако се удубите у занимљиву аналогију. У комуникационим судовима течност тече од цеви до цеви ако постоји разлика у притиску између њих. Проток течности престаје када су притисци једнаки.

Ако се струја течности упореди са протоком електричног наелектрисања, онда разлика притиска између стубова течности игра исту улогу као и разлика потенцијала у извору струје.

Док се процеси одвијају унутар тренутног извора,пратећи прерасподелу наелектрисања на половима, способан је да створи струју у проводнику. Напон електричне струје се мери у волтима, разлика притиска има јединицу мере - паскал.

Наизменична струја

Електрична струја која периодично мења својеправац се назива променљивим. Настаје од извора наизменичног напона. Најчешће је ово генератор. Покушајмо да објаснимо: како се мери наизменични напон?

На феномену се заснива и сам принцип садашње генерацијеелектромагнетна индукција. Ротација затворене петље у магнетном пољу доводи до појаве разлике потенцијала у проводнику. Струјни напон се мери у волтима иу случају променљиве струје.

Можемо ли рећи да се напон не мења?Очигледно је да се услед промене угла између равни контуре и нормале на њу, створени напон мења током времена. Његова вредност расте од нуле до одређене максималне вредности, а затим поново пада на нулу. О конкретној вредности не треба говорити. Унесите такозвану ефективну вредност напона:

• У_д = У : √2.

Који уређај мери напон?

Електрични уређај за мерење напона -волтметар. Принцип његовог рада заснива се на интеракцији кола са струјом и магнетним пољем сталног магнета. Познато је да струјно коло ротира у магнетном пољу. У зависности од количине струје у колу, мења се угао ротације.

Ако причврстите стрелицу на контуру, онда јеодступа од нулте вредности када струја тече у колу (обично калем). У зависности од тога који се напон мери, скала уређаја се калибрише. Могуће је користити подмноже и вишеструке.

У случају ниских вредности, електрични напон се мери у миливолтима или микроволтима. Напротив, у високонапонским мрежама се користи више јединица.

Било који волтметар је повезан паралелно са тимдео кола где се мери напон. Главно својство кола уређаја је висок омски отпор. Волтметар, без обзира на то како се мери напон, не би требало да утиче на јачину струје у колу. Кроз њега се пропушта незнатна струја, која не утиче значајно на главну вредност.

Табела напона

Практична примена волтметра

Да бисте ефикасно користили волтметар, требало би да научите како да га користите. Радозналом експериментатору може се саветовати да се обрати школским наставницима.

Школске учионице физике опремљене су лабораторијским и демонстрационим инструментима за мерење напона.

Било којим волтметром треба радити са опрезом, поштујући једноставна правила:

1. Волтметар има максималну границу мерења. Ово је највећа вредност на његовој скали. Не би требало да га повезујете у коло које садржи елемент вишег напона.
2. Ако не постоји други извор или волтметар, можете користити систем додатних отпора. У овом случају, скала волтметра се такође мора променити.
3. У електричним апаратима кола једносмерне струјесе повезују у зависности од индикација знака пуњења на његовим терминалима. Позитивни терминал извора струје мора бити повезан са позитивним терминалом волтметра, а негативни терминал са негативним терминалом. Ако га помешате, стрелице уређаја се могу савити, што је изузетно непожељно.
4. Сви прикључци се врше искључиво на коло без напона.

Нездраво

Дејство електричне струје може бити небезбедно за људе. Напон мањи од 24 В сматра се безопасним.

Ефекат струје под напоном градске мреже (220 В) је прилично приметан. Додиривање изложених контаката је праћено значајним „електричним ударом“.

Напон током грмљавине пропушта тако велику струју кроз људско тело да може бити фаталан. Нема смисла ризиковати свој живот и здравље.