Er det mulig å forestille seg livet ditt uten strøm? Det moderne mennesket har tett omgitt seg med husholdningsapparater som hjelper i livet. Vi kan ikke lenger forestille oss oss selv og livene våre uten smarthusassistenter.
Teknologi går stadig mer over til bruk av elektrisitet. Selv transport blir gradvis overført til elektriske motorer, noe som kan redusere betydelig skade på naturen.
I dag vil vi prøve å svare på følgende spørsmål:
- Hva er elektrisk strøm?
- Hva er elektrisk spenning?
- Hvordan bestemmer jeg spenningen?
- Hva måles spenning i?
Hva er gjeldende?
I begynnelsen av studiet av elektrisitet ble det oppnådd ved å gni en kropp mot en annen. En større tilførsel av ladning kunne oppnås under et tordenvær ved å bruke en naturlig utladning - lyn. Det er kjent at denne metoden kostet livet til en student ved M. V. Lomonosov - Richter.
Selve ladningen er vanskelig og irrasjonell å bruke. Det er nødvendig å oppnå sin rettede bevegelse - en elektrisk strøm. Nåværende eiendommer:
- oppvarming av lederen;
- kjemisk handling;
- mekanisk handling;
- magnetisk handling.
De brukes i hverdagen og teknologien. En nødvendig betingelse for eksistensen av strøm er tilstedeværelsen av en strømkilde, gratis elektriske ladninger og en lukket leder.
Bakgrunn
I 1792 ble den berømte italienske fysikeren, fysiologen og oppfinneren Alessandro Volta interessert i konklusjonene til sin landsmann Luigi Galvani om naturen til aktuelle impulser i dyreorganer. Langsiktig observasjon av oppførselen til froskebein, festet på metallkroker, tillot ham å konkludere med at kilden til elektrisitet ikke er en levende organisme, men kontakten med forskjellige metaller. Det er denne omstendigheten som bidrar til strømmen av elektrisitet, og reaksjonen til nerveender er bare en fysiologisk effekt av strømmen.
En unik oppdagelse førte til opprettelsen av verdens første likestrømkilde, k alt Voltaic Pillar. Ulike metaller (Volta hevdet at de burde fjernes fra hverandre i en rekke kjemiske elementer) legges med papir impregnert med en flytende "leder av den andre typen."
Denne enheten var den første kilden til konstant spenning. Enheten for elektrisk spenning udødeliggjorde navnet til Alessandro Volta.
DC-strømforsyning
Hovedelementet i den elektriske kretsen er en strømkilde. Dens formål er å skape et elektrisk felt, under påvirkning av hvilket gratis ladede partikler (elektroner, ioner) kommer i rettet bevegelse. Akkumulert påindividuelle elementer av kildeladningene (de kalles poler) har forskjellige tegn. Selve ladningen omfordeles inne i kilden under påvirkning av krefter av ikke-elektrisk natur (mekanisk, kjemisk, magnetisk, termisk og så videre). Det elektriske feltet som skapes av polene utenfor strømkilden gjør jobben med å flytte ladningen i en lukket leder. Alessandro Volta snakket om behovet for en lukket krets for å skape likestrøm.
Siden ladningen beveger seg i kilder under påvirkning av ikke-elektriske krefter, kan det hevdes at disse kreftene virker. La oss kalle dem outsidere. Forholdet mellom arbeidet til ytre krefter for å overføre ladning inne i strømkilden og størrelsen på ladningen kalles den elektromotoriske kraften.
Matematisk notasjon for dette forholdet:
- Ε=Ast: q,
der E er den elektromotoriske kraften (EMF), Aster arbeidet til eksterne krefter, q er ladningen som bæres av eksterne krefter i kilden.
EMF karakteriserer evnen til en kilde til å skape en strøm, men hovedkarakteristikken til en kilde regnes noen ganger som en elektrisk spenning (potensialforskjell).
Spenning
Forholdet mellom arbeidet i feltet for å flytte ladningen i lederen og størrelsen på ladningen kalles elektrisk spenning.
For å bestemme det, må du dele feltarbeidsverdien med ladningsverdien. La A være arbeidet utført av det elektriske feltet til strømkilden for å flytte ladningen q. U - elektrisk spenning. Matematisk notasjon av den tilsvarende formelen:
U=A: q
Som enhver fysisk størrelse har spenning en måleenhet. Hvordan måles spenning? Ved navnet til oppfinneren av verdens første likestrømkilde, Alessandro Volta, fikk denne verdien sin egen måleenhet. I det internasjonale systemet måles spenning i volt (V).
En spenning på 1 V er spenningen til et elektrisk felt som virker på 1 J for å flytte en ladning på 1 C.
V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).
I grunnleggende SI-enheter, enheten for elektrisk spenning:
kg•m/(A•s3).
Nødvendig verdi
Hvorfor er det ikke nok å karakterisere strømmen å introdusere begrepet strømstyrke? La oss gjøre et tankeeksperiment. La oss ta to forskjellige lamper: en vanlig husholdningslampe og en lampe fra en lommelykt. Når du kobler dem til forskjellige strømkilder (bynett og batteri), kan du få nøyaktig samme strømverdi. Samtidig gir en husholdningslampe mer lys, det vil si at strømmens arbeid i den er mye større.
Ulike strømkilder har forskjellige spenninger. Derfor er denne verdien viktig.
Nyttig analogi
Å forstå den fysiske betydningen av elektrisk spenning kommer fra en interessant analogi. I kommuniserende kar strømmer væske fra rør til rør hvis det er trykkforskjell i dem. Væskestrømmen stopper ved likestillingpress.
Hvis væskestrømmen sammenlignes med strømmen av elektrisk ladning, spiller trykkforskjellen til væskesøylene samme rolle som potensialforskjellen i strømkilden.
Så lenge prosessene som følger med omfordelingen av ladning på polene foregår inne i strømkilden, er den i stand til å skape en strøm i lederen. Elektrisk strømspenning måles i volt, trykkforskjellen har en måleenhet - pascal.
Vekselstrøm
Elektrisk strøm, som periodisk endrer retning, kalles variabel. Den er skapt av en vekselspenningskilde. Oftest er det en generator. La oss prøve å forklare: hva er målingen av AC-spenning?
Selve prinsippet for strømgenerering er basert på fenomenet elektromagnetisk induksjon. Rotasjonen av en lukket krets i et magnetfelt fører til utseendet til en potensiell forskjell i lederen. Spenningen måles i volt og ved varierende strøm.
Kan det hevdes at spenningen ikke endres? Åpenbart, på grunn av en endring i vinkelen mellom konturens plan og normalen til det, endres den genererte spenningen over tid. Verdien vokser fra null til en viss maksimumsverdi, og faller så igjen til null. Det er ikke nødvendig å snakke om en viss verdi. Angi den såk alte effektive spenningsverdien:
- Ud=U: √2.
Hvilket instrument måler spenning?
En enhet for måling av elektrisk spenning - et voltmeter. Prinsippet for driften er basert på samspillet mellom en krets med strøm og et magnetfeltpermanent magnet. Det er kjent at en krets med strøm roterer i et magnetfelt. Avhengig av mengden strøm i kretsen, endres rotasjonsvinkelen.
Hvis du fester en pil til kretsen, så avviker den fra null når det går strøm i kretsen (vanligvis spolen). Avhengig av hva spenningen måles i, er skalaen til enheten gradert. Det er mulig å bruke submultipler og multipler.
Ved lave verdier måles den elektriske spenningen i millivolt eller mikrovolt. Tvert imot, flere enheter brukes i høyspentnettverk.
Et hvilket som helst voltmeter kobles parallelt med den delen av kretsen hvor spenningen måles. Hovedegenskapen til enhetskretsen kan kalles høy ohmsk motstand. Et voltmeter, uansett hva spenningen måles i, skal ikke påvirke strømstyrken i kretsen. Det føres en liten strøm gjennom den, som ikke påvirker hovedverdien nevneverdig.
Spenningstabell
| Fysisk enhet | Spenning på kontaktene, V |
| Voltstang | 1, 1 |
| Lommelyktbatteri | 1, 5 |
| Alkalisk batteri | 1, 25 |
| syrebatteri | 2 |
| Bynettverk | 220 |
| Høy spenningkraftledninger | 500 000 |
| Mellom skyene i tordenvær | Opp til 100 000 000 |
Praktisk bruk av et voltmeter
For å bruke voltmeteret effektivt, bør du lære deg hvordan du bruker det. En nysgjerrig eksperimentator kan rådes til å kontakte skolelærere.
Klasserom i skolefysikk er utstyrt med laboratorie- og demonstrasjonsinstrumenter for måling av spenninger.
Betjen et hvilket som helst voltmeter med forsiktighet, følg enkle regler:
- Voltmeteret har en maksimal målegrense. Dette er den høyeste verdien på skalaen hans. Ikke koble den til en krets som inneholder et høyere spenningselement.
- Hvis det ikke er noen annen kilde eller voltmeter, kan du bruke et system med ekstra motstand. I dette tilfellet må voltmeterets målestokk også endres.
- Elektriske apparater kobles til DC-kretsen avhengig av indikasjonene til ladeskiltet på terminalene. Den positive terminalen til strømkilden må kobles til den positive terminalen på voltmeteret, den negative terminalen til den negative terminalen. Hvis de blandes sammen, kan pilene på enheten bøye seg, noe som er svært uønsket.
- Alle tilkoblinger gjøres utelukkende til en strømløs krets.
usunn
Påvirkningen av elektrisk strøm kan være usikker for mennesker. Mindre enn 24 V anses som ufarlig.
Handlingen av strømmen under spenningen til bynettet (220 V) er ganske merkbar. Berøring av bare kontakter er ledsaget av et betydelig "sjokk".
Spenning under et tordenvær passerer en så høy strøm gjennom menneskekroppen at den truer med å drepe ham. Ikke risiker liv og helse.
