Електрична напруга. Вимірювання напруги

Електрична напруга. Вимірювання напруги

 

Мета уроку:

формування предметних компетентностей: ознайомити учнів з поняттям напруги, одиниць її вимірювання, вимірювання напруги  вольтметром.

формування ключових компетентностей:

• учні розуміють суть електричного струму і причин його виникнення;
• учні формулюють визначення  напруги;
• учні застосовують формулу сили струму в процесі розв’язування фізичних задач різних типів;
• учні креслять схеми простих електричних кіл;
• учні складають прості електричні кола;
• користуються вимірювальними приладами для визначення сили струму, напруги.

 

Тип уроку. Урок комбінований.

Хід уроку

І. Організаційний етап.

ІІ.

Актуалізація опорних знань.

Фронтальне опитування:

1. Як визначається сила струму в електричному полі?
2. Яке явище покладено в основу встановлення одиниці сили струму? Що взято за одиницю сили струму?
3. Як виражається електричний заряд через силу струму і час його проходження?
4. Яким приладом визначається сила струму? Як він позначається і вмикається у коло?
5. Як залежать покази амперметра від місця розміщення у електричному колі?

 

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Кожний, напевно, чув застережливе «Не підходь — там висока напруга!», обурене «Знову впала напруга в мережі!», запитальне «На яку напругу розрахований цей прилад?». На цьому уроці ви дізнаєтеся, що таке напруга і чому на всіх електротехнічних пристроях наводять її значення.

 

IV. Вивчення нового матеріалу.

 Електричний струм – це впорядкований рух заряджених частинок. При проходженні електричного по провіднику, електричне поле виконує роботу. Її називають роботою сили струму. В результаті такої роботи енергія електричного поля переходить в інший вид.

 Від чого залежить робота електричного струму? Можемо впевнено сказати: від сили струму, а точніше від заряду, що проходить через провідник за час 1 с. Але не тільки від сили струму залежить робота. Вона залежить від напруги.

 Напруга – фізична величина, що характеризує електричне поле, яке створює струм і чисельно дорівнює відношенню роботи сили струму до електричного заряду, що створює цей струм..

• Напруга у міській мережі більша, ніж напруга у кишеньковому ліхтарі? Чому?

Чим більша робота сил  струму, тим більша напруга.

 Позначається: U.        . Звідси  , .

Електричний струм подібний до течії річки у трубах: чим більший переріз труби, тим швидше тече вода.

Аналогічно, чим більша напруга, тим більшу роботу виконує струм.

На честь італійського вченого Еванжеліста Вольта, одиницю вимірювання напруги назвали вольт.

(вольт).

1 кВ = 10³ В.          1 мВ = 10^-3 В.

Висока напруга небезпечна для життя людини. Для роботи в сирому приміщенні безпечною вважають напругу до 12 В, в сухому – до 36 В. Але потрібно бути обережними під час роботи з низькими напругами.

Для вимірювання напруги використовують прилад – вольтметр.

Види вольтметрів:

лабораторний,

технічний,

демонстраційний.

Вольтметр вмикають безпосередньо до затискачів приладу, напругу на якому треба визначити , — паралельно.

 

V. Закріплення нового матеріалу.

Експериментальна задача. 

Визначити роботу електричного струму лампочки у колі з амперметром, вольтметром за 1 хв.  

      (вимірявши силу струму, обчислити заряд, що проходить через провідник за 1 хв ;   

       вимірявши  напругу на лампі, визначити роботу сили струму  ).

Задача.

 На ділянці кола при проходженні 6 Кл електрики була виконана робота 132Дж. Чому             дорівнює напруга на цій ділянці? (Відповідь. 22 В).

 

Підсумок уроку

• На  уроці мені сподобалося…..
• На уроці мені вдалося…
• На уроці я зрозумів…
• На уроці я не зрозумів….
• На уроці я навчився…

 

Домашнє завдання.  § 28 , вправа 28 (завдання 1,2) .

Ͳ Բ — 6.2. , ,

6.2. Вимірювання напруги, сили струму, опору та потужності

Вимірювання напруги. Напруга вимірюється вольтметром. Умовне позначення вольтметра на електричних схемах приведено на рис. 6.1.а. Вольтметр вмикається паралельно ділянці кола, напруга на якій вимірюється (рис.

1.3).

Рис. 6.1 – Умовні позначення на електричних схемах: а – вольтметр, 
б – амперметр, в – омметр, г – ватметр

Вимірювання сили струму. Сила струму вимірюється амперметром. Умовне позначення амперметра на електричних схемах приведено на рис. 6.1,б. Амперметр вмикається послідовно ділянці кола, сила струму в якій вимірюється (рис. 1.3).

Вимірювання опору. Найбільш просто виміряти опір за допомогою амперметра та вольтметра (рис. 1.3). Амперметром вимірюється сила струму I в опорі. Вольтметром вимірюється напруга U на затискачах опору. За законом Ома розраховується величина опору: .

Другим способом вимірювання опору є застосування спеціального приладу – омметра. Умовне позначення омметра на електричних схемах приведено на рис. 6.1,в. Залежно від конструкції омметр вмикається послідовно або паралельно ділянці кола, опір якої вимірюється.

Третім способом вимірювання опору є застосування мостових схем.

Одинарний вимірювальний міст – прилад для вимірювання електричного опору постійному або змінному струму методом порівняння зі зразковим опором у схемі замкнутого чотирикутника (рис. 6.2). 

Рис. 6.2 – Одинарний міст для вимірювання опору

Плечі з резисторами з опорами R1 і R2 називають плечима відношення. Ці резистори виконуються постійними або ступенево-змінними. Плече з резистором з опором R3 називають плечем виміру. Плече з резистором з опором R4 називають плечем порівняння. Резистор з опором R4 виконують змінним. 

При співвідношеннях між опорами плечей моста 

                                                    (6.3)

напруга на його плечі виміру дорівнює нулю і струм в індикаторі напруги відсутній – міст знаходиться в рівновазі. З умови рівноваги моста, знаючи опір трьох його плечей, можна визначити невідомий опір за формулою: 

.                                                     (6. 4)

За допомогою одинарного вимірювального мосту можна вимірювати опори величиною від одного Ом до десятків МОм. Менші значення опорів (наприклад, перехідні опори електричних контактів) вимірюються за допомогою подвійного вимірювального мосту (рис. 6.3).

На рис. 6.3 позначено: R3 – вимірюваний опір, R4 – зразковий опір. 

Умова рівноваги подвійного мосту: 

,         .                                        (6.5)

Опір Rп до умови рівноваги не входить.

Вимірювання потужності. Активну потужність електричного кола постійного струму або однофазного змінного струму можна виміряти за допомогою амперметра та вольтметра (рис. 1.3). Амперметром вимірюється сила струму І в опорі. Вольтметром вимірюється напруга U на затискачах опору. Активна потужність розраховується за формулою: P = U ⋅ I.

Для безпосереднього вимірювання активної потужності однофазного кола змінного струму застосовують спеціальний прилад – ватметр.

Умовне позначення ватметра на електричних схемах приведено на рис. 6.1,г. Ватметр відноситься до приладів електродинамічної системи, має дві обмотки (струмову обмотку та обмотку напруги) та, відповідно, чотири затискачі (виводи) для підключення в електричне коло. Два затискачі називаються генераторними (позначаються зіркою), інші два затискачі служать для підключення навантаження. При помилковому вмиканні затискачів стрілка ватметра буде відхилятися у зворотному напрямку.

              

Рис. 6.3 – Подвійний міст для вимірювання малих опорів

Рис. 6.4 – Схема вмикання  однофазного ватметра для вимірювання активної потужності однофазного  електричного кола

Схема вмикання однофазного ватметра для вимірювання активної потужності однофазного електричного кола приведена на рис. 6.4.

Для вимірювання реактивної потужності в однофазних колах застосовується спеціальний прилад – варметр. Правила вмикання варметра у електричне коло є аналогічними правилам вмикання ватметра.

Вимірювання потужності трифазних кіл. Вимірювання потужності при симетричному навантаженні здійснюється одним однофазним ватметром, показання якого помножуються на 3. Схема вмикання однофазного ватметра для з’єднання споживача «зіркою» та «трикутником» приведена на рис. 6.5 та рис. 6.6 відповідно. 

Рис. 6.5 – Схема вмикання однофазного ватметра для вимірювання активної потужності трифазного кола при симетричному навантаженні та з’єднанні «зіркою»

Рис. 6.6 – Схема вмикання однофазного ватметра для вимірювання активної потужності трифазного кола при симетричному навантаженні та з’єднанні «трикутником»

При вимірюванні потужності у трифазній мережі зі з’єднанням приймача «зіркою» з нейтральним провідником (несиметричне навантаження) використовують три однофазних ватметри (рис. 6.7). У цьому випадку сумарна потужність мережі буде дорівнювати сумі показань усіх трьох ватметрів.

Рис. 6.7 – Схема вмикання однофазних ватметрів для вимірювання активної потужності трифазного кола при несиметричному навантаженні та з’єднанні споживача «зіркою»

Для вимірювання потужності трифазної мережі при несиметричному навантаженні фаз при з’єднанні «трикутником» застосовують метод двох ватметрів. Схема для застосування методу двох ватметрів подана на рис. 6.8. 

Рис. 6.8 – Схема вимірювання потужності методом двох ватметрів

Перший ватметр вимірює потужність: 

.                                                        (6.6)

Другий ватметр вимірює потужність: 

.                                                    (6.7)

Сумарна потужність дорівнює:

.                  (6.8)

Враховуючи,  що 

,                                            (6. 9)

отримуємо

.                                             (6.10)

Тобто потужність кола дорівнює сумі вимірів двох ватметрів.

На практиці також застосовують трифазні ватметри, які безпосередньо вимірюють потужність, що споживається з мережі.

Что означает отрицательное напряжение на мультиметре?

Если вы новичок в электронике, вам может быть интересно что означает отрицательное напряжение на мультиметре ?

Это может сбить с толку новичков, но важно понять эту ошибку. Если вы хотите, чтобы работал с , используйте мультиметр.

Не волнуйтесь! Вы попали в нужное место, чтобы понять все это.

Готовы узнать больше? Тогда давайте прыгнем прямо в него!

Почему мой мультиметр показывает отрицательное напряжение?

Отрицательное напряжение — это напряжение меньше нуля. Другими словами, это напряжение, направленное в направлении, противоположном положительному. Отрицательное напряжение часто используется в электрических системах для управления потоком энергии.

По вашим показаниям мультиметра – указывает на то, что в настоящее время течет в направлении, противоположном ожидаемому.

Это может ввести в заблуждение и привести к неверным показаниям вашего счетчика. Если вы видите -V на своем измерителе, обязательно устраните проблему, чтобы определить ее причину.

Есть несколько причин, по которым ваш мультиметр может показывать отрицательное напряжение.

1. Измеритель настроен на обратную полярность.

Это самый распространенный случай для новичков при измерении напряжения постоянного тока. Чтобы это исправить, просто поменяйте местами провода в точках измерения. Красный щуп должен быть соединен с положительной точкой измерения, а черный щуп с отрицательной точкой.

2. Обрыв цепи, вызвавший короткое замыкание.

В этом случае вам нужно будет найти и отремонтировать автоматический выключатель. Вы должны сначала посмотреть на трансформатор и диод.

3. Вы измеряете отрицательное напряжение относительно земли.

Например, если вы измеряете разность напряжений между двумя точками в цепи относительно земли, и одна точка имеет потенциал земли, а другая точка находится под напряжением -5 вольт, мультиметр покажет -5 вольт. . Чтобы исправить это, вы можете либо переместить одну из ваших точек на более положительное напряжение, либо использовать внешний источник, например источник питания.

4. Где-то в вольтметре короткое замыкание.

Короткие замыкания в вольтметре могут привести к тому, что он покажет отрицательное значение. Лучшее, что вы должны сделать, это связаться с производителем и попросить о ремонте.

5. Вне диапазона

Счетчик имеет функцию автоматического выбора диапазона. Напряжение в вашей цепи меньше, чем то, что может точно измерить функция автоматического выбора диапазона.

Что означает отрицательное напряжение?

Отрицательное напряжение является мерой потенциала или энергии электрона. Измеряется в вольтах и ​​имеет обозначение «-V». Чем выше отрицательное напряжение, тем больше потенциальной энергии или электронов доступно. Это может быть полезно в электрических цепях для перемещения электронов из одного места в другое.

Например, батареи производят отрицательное напряжение, поэтому они могут питать такие устройства, как фонарики и калькуляторы. Электрические генераторы также создают отрицательное напряжение, которое питает дома и предприятия.

Положительное напряжение, противоположное отрицательному, обозначается символом «+V».

Отрицательное значение (-V) возникает, когда батарея или генератор работают в обратном направлении. Батареи имеют положительные и отрицательные клеммы, причем положительная клемма выше отрицательной.

Электроны перемещаются от нижнего конца батареи к верхнему концу через проводящий провод, называемый потоком электронов или током.

Генератор меняет процесс, вращая проволочные катушки в магнитном поле, чтобы создать движение электронов.

Отрицательное напряжение также измеряется с землей, которая может быть произвольной точкой на пути цепи или другим источником нулевого напряжения, например, отрицательной клеммой аккумулятора.

Когда цепь имеет более отрицательное значение, чем земля, говорят, что она имеет отрицательное напряжение относительно земли.

Что происходит, когда напряжение отрицательное?

Когда напряжение отрицательное, потенциальная электрическая энергия на одной стороне цепи ниже, чем на другой. Это может привести к протеканию тока в противоположном направлении и повреждению электронных компонентов.

Что делать, если напряжение, измеренное мультиметром, отрицательное?

Если напряжение на экране мультиметра отрицательное, следует проверить соединения и убедиться, что щупы правильно подключены к цепи.

Неправильно подключенные датчики часто являются причиной неправильных измерений. Если это не устраняет отрицательные напряжения, возможно, у вас неисправный измеритель или вам необходимо использовать другой измеритель.

Если ваше напряжение по-прежнему отрицательное после проверки соединений и проверки правильности подключения щупов к цепи, вам нужно изменить способ измерения напряжения.

«Положительные» и «отрицательные» символы, используемые для описания напряжения, являются произвольными, и хотя мы обычно говорим, что положительный вывод источника питания должен быть подключен к положительному выводу цепи, а отрицательный вывод источника питания к отрицательный вывод цепи, источники напряжения могут иметь разные положительные и отрицательные выводы.

Как правильно измерить напряжение батареи (напряжение постоянного тока)

Батареи являются неотъемлемой частью многих электронных устройств. Чтобы получить максимальную отдачу от вашей батареи, важно знать, как измерить ее напряжение.

Существует несколько способов измерения напряжения батареи. Самый точный способ — использовать мультиметр.

Чтобы проверить напряжение аккумулятора с помощью мультиметра, сначала убедитесь, что мультиметр настроен на правильный диапазон напряжения. Затем подключите черный провод к отрицательной клемме аккумулятора, а красный провод к положительной клемме. Не замыкайте провода вместе! Наконец, найдите напряжение на экране и запишите его.

Как правильно измерить напряжение в розетке (переменное напряжение)

Чтобы проверить напряжение в розетке, вам понадобится вольтметр.

Сначала найдите гнездо, которое вы хотите измерить. В большинстве случаев он будет помечен напряжением, которое он обеспечивает. Если он не помечен, вы можете проверить его, подключив устройство, для работы которого требуется определенное напряжение.

Как только вы нашли розетку, установите мультиметр на вольт переменного тока (переменный ток). Прикоснитесь щупами мультиметра к двум металлическим штырям на гнезде. Напряжение будет отображаться на экране.

Вам также может пригодиться наше видео на эту тему:

Заключение

Надеемся, что теперь вы понимаете что означает отрицательное напряжение на мультиметре и что вы легко решите эту задачу.

Как измерить падение напряжения на проводе?

Задавать вопрос

спросил 3 года, 2 месяца назад

Изменено 3 года, 2 месяца назад

Просмотрено 362 раза

\$\начало группы\$

Мне нужно измерить падение напряжения на коротком отрезке провода (длиной от 0,25 до 0,30 дюйма). Провод (плавкая вставка) постоянно подключен к батарее, которая постоянно подключена к системе. Нет возможности вставить амперметр. Нет, измерение напряжения батареи не решит мою задачу, потому что каждая батарея является одной из многих, включенных параллельно. Будет ли электрометр (Китли или что-то подобное) полезным устройством для измерения падения напряжения на коротком отрезке провода? Я не использовал и электрометр в течение десятилетий!

• напряжение

\$\конечная группа\$

9

\$\начало группы\$

Обычно я запускаю постоянный ток от внешнего источника питания и измеряю падение напряжения на проводе. Если мой ток равен 1 А, напряжение указывает точное сопротивление провода, поэтому, например, 4,6 мВ будет означать 4,6 мОм.
Если вы не можете измерить напряжение ниже 0,1 мВ (100 мкВ), вы можете увеличить силу тока до 10 А (если ваш блок питания позволяет) и таким образом измерить сопротивление в 10 раз меньше.