Напряжение электрического тока – виды, формула, единица измерения
4.2
Средняя оценка: 4.2
Всего получено оценок: 132.
4.2
Средняя оценка: 4.2
Всего получено оценок: 132.
Электрическое напряжение между двумя точками электрической цепи или электрического поля равно разности потенциалов в этих точках. Эта величина эквивалентна работе, которую производит электрическое поле при перемещении единичного электрического заряда из начальной точки в конечную. В зависимости от вида приложенного напряжения (постоянного или переменного) в электрической цепи формируется ток, величина которого определяется по формуле закона Ома.
Закон Ома
Электрическая цепь состоит из отдельных участков — однородных и неоднородных. Участки цепи, на которых отсутствует действие сторонних сил, т.е.участки, без источников тока, называются однородными. Участки цепи, на которых имеются источники тока, называются неоднородными.
Формула закона Ома для однородного участка цепи выглядит так:
$ I = {U \over R} $ (1).
Полностью формулировка закона Ома звучит следующим образом: сила тока I для проводника на однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению U на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R.
Для неоднородного участка цепи, содержащего источник тока с электродвижущей силой Еэдс ,закон Ома записывается в следующем виде:
$ I = {E_{эдс} \over R + r} $ (2),
где: R — сопротивление цепи, r — сопротивление источника тока. Уравнение (2) называется законом Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна ЭДС источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.
Виды напряжений
В электрических цепях используются два основных напряжения электрического тока: постоянное и переменное.
Рис. 1. Постоянное и переменное напряжение.Постоянное во времени напряжение создается источниками тока (батареи, аккумуляторы), на концах которых долгое время сохраняется одна и та же разность потенциалов (ЭДС).
В России стандартная частота составляет 50 Герц, что соответствует изменениям полярности напряжения (и направления тока) 50 раз в секунду. Эти мерцания (пульсации) человеческий глаз не чувствует при использовании в системах освещения. Но в телевизорах и дисплеях компьютеров эту частоту повышают (от 85 Гц и выше), так как при долгом, пристальном рассматривании глаза начинают уставать.
Переменный ток применяется при передаче электроэнергии на большие расстояния. Для этих целей лучше всего подходят трехфазные сети, которые подключены к электростанциям (тепловым, атомным, гидро-), где турбины генерируют такой переменный вид напряжения электрического тока.
Рис. 3. Трехфазный переменный ток.Единицы измерения
В международной системе единиц (системе СИ) единица измерения напряжения (В) названа в честь итальянского исследователя Алессандро Вольта (1745-1827г.). Так как работа измеряется в джоулях (Дж), а заряд в кулонах (К), то:
$$ [1В] ={ [1 Дж]\over [1 К] } $$
Единица измерения тока — ампер. Это одна из семи базовых единиц в системе СИ. Ток может изменяться (и измеряться) в широчайших пределах, поэтому часто используются такие внесистемные единицы, как:
- 1 наноампер (нА) = 10-9 А;
- 1 микроампер (мкА) = 0,000001 А;
- 1 миллиампер (мА) = 0,001 А;
- 1 килоампер (кА) = 1000 А.
Что мы узнали?
Итак, мы узнали, что величина напряжения равна работе, которую производит электрическое поле при перемещении единичного электрического заряда из начальной точки в конечную. В электрических цепях находят применение два основных вида напряжения электрического тока: постоянное и переменное. Передача электроэнергии на большие расстояния осуществляется с помощью переменного тока.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Пока никого нет. Будьте первым!
Оценка доклада
4.2
Средняя оценка: 4.2
Всего получено оценок: 132.
А какая ваша оценка?
Что такое напряжение, ток, сопротивление: разбираемся на примерах
Содержание
Не имея определенных начальных знаний об электричестве, тяжело себе представить, как работают электрические приборы, почему вообще они работают, почему надо включать телевизор в розетку, чтобы он заработал, а фонарику хватает маленькой батарейки, чтобы он светил в темноте.
И так будем разбираться во всем по порядку.
Электричество
Электричество – это природное явление, подтверждающее существование, взаимодействие и движение электрических зарядов. Электричество впервые было обнаружено еще в VII веке до н.э. греческим философом Фалесом. Фалес обратил внимание на то, что если кусочек янтаря потереть о шерсть, он начинает притягивать к себе легкие предметы. Янтарь на древнегреческом – электрон.
Вот так и представляю себе, сидит Фалес, трет кусок янтаря о свой гиматий (это шерстяная верхняя одежда у древних греков), а затем с озадаченным видом смотрит, как к янтарю притягиваются волосы, обрывки ниток, перья и клочки бумаги.
Данное явление называется статическим электричеством. Вы можете повторить данный опыт. Для этого хорошенько потрите шерстяной тканью обычную пластмассовую линейку и поднесите ее к мелким бумажным кусочкам.
Следует отметить, что долгое время это явление не изучалось.
И только в 1600 году в своем сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле» английский естествоиспытатель Уильям Гилберт ввел термин – электричество. В своей работе он описал свои опыты с наэлектризованными предметами, а также установил, что наэлектризовываться могут и другие вещества.
Далее на протяжении трех веков самые передовые ученые мира исследуют электричество, пишут трактаты, формулируют законы, изобретают электрические машины и только в 1897 году Джозеф Томсон открывает первый материальный носитель электричества – электрон, частицу, благодаря которой возможны электрические процессы в веществах.
Электрон – это элементарная частица, имеет отрицательный заряд примерно равный -1,602·10-19 Кл (Кулон). Обозначается е или е–.
Напряжение
Чтобы заставить перемещаться заряженные частицы от одного полюса к другому необходимо создать между полюсами разность потенциалов или – Напряжение.
Единица измерения напряжения – Вольт (В или V). В формулах и расчетах напряжение обозначается буквой V. Чтобы получить напряжение величиной 1 В нужно передать между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж (Джоуль).
Для наглядности представим резервуар с водой расположенный на некоторой высоте. Из резервуара выходит труба. Вода под естественным давлением покидает резервуар через трубу. Давайте условимся, что вода – это электрический заряд, высота водяного столба (давление) – это напряжение, а скорость потока воды – это электрический ток.
Таким образом, чем больше воды в баке, тем выше давление. Аналогично с электрической точки зрения, чем больше заряд, тем выше напряжение.
Начнем сливать воду, давление при этом будет уменьшаться. Т.е. уровень заряда опускается – величина напряжения уменьшается. Такое явление можно наблюдать в фонарике, лампочка светит все тусклее по мере того как разряжаются батарейки.
Обратите внимание, чем меньше давление воды (напряжение), тем меньше поток воды (ток).
Электрический ток
Электрический ток – это физический процесс направленного движения заряженных частиц под действием электромагнитного поля от одного полюса замкнутой электрической цепи к другому. В качестве частиц, переносящих заряд, могут выступать электроны, протоны, ионы и дырки. При отсутствии замкнутой цепи ток невозможен. Частицы способные переносить электрические заряды существуют не во всех веществах, те в которых они есть, называются
Принято считать направление тока от плюса к минусу, при этом электроны движутся от минуса к плюсу!
Единица измерения силы тока – Ампер (А). В формулах и расчетах сила тока обозначается буквой I
Вновь обратимся к нашей аналогии вода – электричество. Только теперь возьмем два резервуара и наполним их равным количеством воды. Отличие между баками в диаметре выходной трубы.
Откроем краны и убедимся, что поток воды из левого бака больше (диаметр трубы больше), чем из правого. Такой опыт – явное доказательство зависимости скорости потока от диаметра трубы. Теперь попробуем уравнять два потока. Для этого добавим в правый бак воды (заряд). Это даст большее давление (напряжение) и увеличит скорость потока (ток). В электрической цепи в роли диаметра трубы выступает
Проведенные эксперименты наглядно демонстрируют взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Подробнее о сопротивлении поговорим чуть позже, а сейчас еще несколько слов о свойствах электрического тока.
Если напряжение не меняет свою полярность, плюс на минус, и ток течет в одном направлении, то – это постоянный ток и соответственно постоянное напряжение.
Сопротивление
Электрическое сопротивление – физическая величина, определяющая свойство проводника препятствовать (сопротивляться) прохождению тока. Единица измерения сопротивления – Ом (обозначается Ом или греческой буквой омега Ω). В формулах и расчетах сопротивление обозначается буквой R. Сопротивлением в 1 Ом обладает проводник к полюсам которого приложено напряжение 1 В и протекает ток 1 А.
Проводники по-разному проводят ток. Их проводимость зависит, в первую очередь, от материала проводника, а также от сечения и длины. Чем больше сечение, тем выше проводимость, но, чем больше длина, тем проводимость ниже. Сопротивление – это обратное понятие проводимости.
На примере водопроводной модели сопротивление можно представить как диаметр трубы. Чем он меньше, тем хуже проводимость и выше сопротивление.
Сопротивление проводника проявляется, например, в нагреве проводника при протекании в нем тока. Причем, чем больше ток и меньше сечение проводника – тем сильнее нагрев.
Мощность
Электрическая мощность – это физическая величина, определяющая скорость преобразования электроэнергии. Например, вы не раз слышали: «лампочка на столько-то ватт». Это и есть мощность потребляемая лампочкой за единицу времени во время работы, т.е. преобразовании одного вида энергии в другой с некоторой скоростью.
Источники электроэнергии, например генераторы, также характеризуется мощностью, но уже вырабатываемой в единицу времени.
Единица измерения мощности – Ватт (обозначается Вт или W). В формулах и расчетах мощность обозначается буквой P. Для цепей переменного тока применяется термин
И в завершение про Электрическую цепь. Данная цепь представляет собой некоторый набор электрических компонентов, способных проводить электрический ток и соединенных между собой соответствующим образом.
Что мы видим на этом изображении – элементарный электроприбор (фонарик). Под действием напряжения U (В) источника электроэнергии (батарейки) по проводникам и другим компонентам обладающих разными сопротивлениями R (Ом) от плюса к минусу течет электрический ток I (А) заставляющий светиться лампочку мощностью
Фонарик, что представлен на фотографии, собран на базе конструктора «Знаток». Данный конструктор позволяет ребенку в игровой форме познать основы электроники и принцип работы электронных компонентов. Поставляется в виде наборов с разным количеством схем и разного уровня сложности.
Что такое напряжение? | Hioki
Что такое напряжение? Эта страница предлагает простое для понимания объяснение того, чем напряжение отличается от тока, единицы измерения, в которых оно измеряется, и другую информацию.
Обзор
Прежде чем приступить к работе с электронными устройствами, вам необходимо получить хорошее представление о силе тока, сопротивлении, напряжении и связанных с ними темах. Если вы похожи на большинство людей, вы знакомы со словами, но вам не хватает детального понимания лежащих в их основе понятий. На этой странице представлено простое для понимания введение, в котором рассказывается, как определяются напряжение и другие термины, чем отличаются ток и электрический потенциал и как можно измерить напряжение.
Что такое напряжение?
Напряжение описывает «давление», которое толкает электричество. Величина напряжения обозначается единицей измерения, известной как вольт (В), а более высокое напряжение приводит к тому, что к электронному устройству поступает больше электричества. Однако электронные устройства предназначены для работы при определенных напряжениях; чрезмерное напряжение может повредить их схемы.
Напротив, слишком низкое напряжение также может вызвать проблемы, препятствуя работе цепей и делая устройства, построенные вокруг них, бесполезными. Понимание напряжения и того, как устранять связанные с этим проблемы, необходимо для надлежащего обращения с электронными устройствами и выявления основных проблем при их возникновении.
Разница между напряжением и током
Как было сказано выше, простым описанием напряжения будет «способность вызывать ток». Если вы похожи на большинство людей, вам трудно представить себе, что такое напряжение, поскольку вы не можете видеть его непосредственно глазами.
Чтобы понять напряжение, вы должны сначала понять электричество.
Электричество течет как ток. Вы можете представить это как поток воды, как в реке. Вода в реках течет от гор вверх по течению к океану вниз по течению. Другими словами, вода течет из мест с большой высотой воды в места с низкой высотой воды. Точно так же действует электричество: концепция высоты воды аналогична электрическому потенциалу, и электричество течет из мест с высоким электрическим потенциалом в места с низким электрическим потенциалом.
Электричество похоже на поток воды.
Разность потенциалов между двумя точками может быть выражена как напряжение. Напряжение — это, так сказать, «давление», которое заставляет электричество течь. В физике напряжение можно рассчитать с помощью закона Ома, который говорит нам, что напряжение равно сопротивлению, умноженному на ток.
Сопротивление указывает на трудности, с которыми течет электричество. Представьте себе водопровод.
По мере того, как труба становится меньше, сопротивление увеличивается, и воде становится труднее течь; при этом сила течения увеличивается. Напротив, по мере того, как труба становится больше, вода течет с большей готовностью, но сила потока уменьшается. Аналогичная ситуация и с током. Сопротивление и ток пропорциональны напряжению, а это означает, что по мере увеличения любого из них будет увеличиваться и напряжение.
Метод измерения напряжения
Мультиметры (мультитестеры) используются для измерения напряжения. В дополнение к напряжению мультиметры могут выполнять проверку непрерывности и измерять такие параметры, как ток, сопротивление, температура и емкость. Мультиметры выпускаются как в аналоговом, так и в цифровом вариантах, но цифровые модели проще всего использовать без ошибочного считывания значений, поскольку они отображают значения напрямую.
Для измерения напряжения с помощью мультиметра необходимо подключить положительный и отрицательный измерительные провода и выбрать диапазон измерения напряжения.
Затем вы размещаете провода в контакте с обоими концами цепи, которую хотите измерить. При использовании аналогового тестера вы начинаете с самого большого диапазона измерения напряжения.
Если прибор не отвечает, вы пытаетесь постепенно уменьшать диапазоны измерения, пока не достигнете диапазона, в котором можно измерить напряжение цепи. При использовании цифрового тестера многие модели упрощают процесс измерения, автоматически настраивая диапазон измерения.
Разница между постоянным и переменным током
Возможно, вы знаете, что существует два вида тока: постоянный, или постоянный, и переменный, или переменный. Постоянный ток течет без каких-либо изменений в направлении или величине тока или в величине напряжения. Знакомым примером этого типа тока может быть батарея. Батареи производят напряжение и ток в одном направлении.
Если вы подключите миниатюрную лампочку к батарее, лампочка будет генерировать равномерное количество света, пока в батарее остается заряд, а это характеристика постоянного тока.
Постоянный ток течет в виде плоской или пульсирующей волны.
Переменный ток, напротив, характеризуется напряжением и током, направление и величина которых периодически изменяются относительно нулевого положения. Типичным примером может служить ток, подаваемый от бытовых электрических розеток. Напряжение и ток изменяются с заданным ритмом в виде синусоидальной, треугольной или пульсовой волны.
Цепь постоянного тока должна быть правильно подключена к положительной и отрицательной клеммам аккумулятора. Некоторые схемы не будут работать должным образом, если батарея подключена наоборот.
Но с бытовой электрической розеткой электричество будет течь, даже если вы перепутаете левый и правый штыри вилки. Поскольку электричество в переменном токе течет в обоих направлениях, величина электричества меняется от момента к моменту. Эти значения называются мгновенными значениями и могут быть описаны такими значениями, как максимальное значение, минимальное значение, среднее значение, размах и среднеквадратичное значение.
Используйте мультиметр, если вам нужно измерить напряжение.
Напряжение — показатель способности перемещать электричество. Это понятие тесно связано с другими понятиями, такими как разность потенциалов, ток и сопротивление, поэтому важно получить общее представление о предмете. Для измерения напряжения вам понадобится мультиметр. Мультиметры просты в использовании, поэтому обязательно используйте их, когда вам нужно измерить напряжение.
Как использовать
Сопутствующие товары
- Digital Multimeter DT4282
- Precision DC Voltmeter DM7276
- Pencil HiTester 3246-60
- Card HiTester 3244-60
- Compact Digital Multimeter DT4224
Learn More
How to Measure Voltage How is voltage измерено? Напряжение легко измерить с помощью тестера.
Как пользоваться цифровым мультиметром Как пользоваться цифровым мультиметром. Обзор преимуществ и недостатков
Электрическое напряжение
Электрическое напряжение Напряжение – электрическая потенциальная энергия на единицу заряда, измеряемая в джоулях на кулон (= вольт).
| Индекс Концепции напряжения | ||||||||||
|
Его часто называют «электрическим потенциалом», который затем следует отличать от потенциальной электрической энергии, отмечая, что «потенциал» представляет собой величину «на единицу заряда». Подобно механической потенциальной энергии, ноль потенциала можно выбрать в любой точке, поэтому разность напряжений является величиной, имеющей физический смысл. Разница в напряжении, измеренная при перемещении из точки A в точку B, равна работе, которую необходимо совершить на единицу заряда против электрического поля, чтобы переместить заряд из A в B. Когда генерируется напряжение, оно иногда называют «электродвижущей силой» или ЭДС.
ЭДС представляет собой энергию на единицу заряда (напряжения), которая была предоставлена генераторным механизмом, и не является «силой». Термин ЭДС сохранен по историческим причинам. Полезно отличать напряжения, генерируемые от изменений напряжения, возникающих в цепи в результате рассеяния энергии, например, в резисторе.
