+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Электрическое напряжение — это… Что такое Электрическое напряжение?

У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение.

Электри́ческое напряже́ние между точками A и B электрической цепи или электрического поля — физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B, к величине пробного заряда.

При этом считается, что перенос пробного заряда не изменяет распределения зарядов на источниках поля (по определению пробного заряда). В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд. В этом случае электрическое напряжение между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними.

Альтернативное определение —

— интеграл от проекции поля эффективной напряжённости поля (включающего сторонние поля) на расстояние между точками A и B вдоль заданной траектории, идущей из точки A в точку B

. В электростатическом поле значение этого интеграла не зависит от пути интегрирования и совпадает с разностью потенциалов.

Единицей измерения напряжения в системе СИ является вольт.

Напряжение в цепях постоянного тока

Напряжение в цепи постоянного тока определяется так же, как и в электростатике.

Напряжение в цепях переменного тока

Для описания цепей переменного тока применяются следующие понятия:

Мгновенное напряжение

Мгновенное напряжение есть разность потенциалов между двумя точками, измеренная в данный момент времени. Оно является функцией времени:

Амплитудное значение напряжения

Амплитуда напряжения есть максимальное по модулю значение мгновенного напряжения за весь период колебаний:

Для гармонических (синусоидальных) колебаний напряжения мгновенное значение напряжения выражается как:

Для сети переменного синусоидального напряжения со среднеквадратичным значением 220 В амплитудное равно приблизительно 311,127 В.

Амплитудное напряжение можно измерить с помощью осциллографа.

Среднее значение напряжения

Среднее значение напряжения (постоянная составляющая напряжения) определяется за весь период колебаний, как:

Для чистой синусоиды среднее значение напряжения равно нулю.

Среднеквадратичное значение напряжения

Среднеквадратичное значение (устаревшее наименование: действующее, эффективное) наиболее удобно для практических расчётов, так как на линейной активной нагрузке оно совершает ту же работу (например, лампа накаливания имеет ту же яркость свечения, нагревательный элемент выделяет столько же тепла), что и равное ему постоянное напряжение:

Для синусоидального напряжения справедливо равенство:

В технике и быту при использовании переменного тока под термином «напряжение» имеется в виду именно эта величина, и все вольтметры проградуированы исходя из её определения. Однако конструктивно большинство приборов фактически измеряют не среднеквадратичное, а средневыпрямленное (см.

ниже) значение напряжения, поэтому для несинусоидального сигнала их показания могут отличаться от истинного значения.

Средневыпрямленное значение напряжения

Средневыпрямленное значение есть среднее значение модуля напряжения:

Для синусоидального напряжения справедливо равенство:

На практике используется редко, однако большинство вольтметров переменного тока (те, в которых ток перед измерением выпрямляется) фактически измеряют именно эту величину, хотя их шкала и проградуирована по среднеквадратичным значениям.

Напряжение в цепях трёхфазного тока

В цепях трёхфазного тока различают фазное и линейное напряжения. Под фазным напряжением понимают среднеквадратичное значение напряжения на каждой из фаз нагрузки, а под линейным — напряжение между подводящими фазными проводами. При соединении нагрузки в треугольник фазное напряжение равно линейному, а при соединении в звезду (при симметричной нагрузке или при глухозаземлённой нейтрали) линейное напряжение в раз больше фазного.

На практике напряжение трёхфазной сети обозначают дробью, в знаменателе которой стоит линейное напряжение, а в числителе — фазное при соединении в звезду (или, что то же самое, потенциал каждой из линий относительно земли). Так, в России наиболее распространены сети с напряжением 220/380 В; также иногда используются сети 127/220 В и 380/660 В.

Стандарты

Объект Тип напряжения Значение (на вводе потребителя) Значение (на выходе источника)
Электрокардиограмма Импульсное 1-2 мВ
Телевизионная антенна Переменное высокочастотное 1-100 мВ
Батарейка AA («пальчиковая») Постоянное 1,5 В
Литиевая батарейка Постоянное 3 В — 1,8 В (в исполнении пальчиковой батарейки , на примере Varta Professional Lithium, AA)
Управляющие сигналы компьютерных компонентов
Импульсное 3,5 В, 5 В
Батарейка типа 6F22 («Крона») Постоянное 9 В
Силовое питание компьютерных компонентов Постоянное 12 В
Электрооборудование автомобиля Постоянное 12/24 В
Блок питания ноутбука и жидкокристаллических мониторов Постоянное 19 В
Сеть «безопасного» пониженного напряжения для работы в опасных условиях Переменное 36-42 В
Напряжение наиболее стабильного горения свечи Яблочкова Постоянное 55 В
Напряжение в телефонной линии (при опущенной трубке) Постоянное 60 В
Напряжение в электросети Японии Переменное трёхфазное 100/172 В
Напряжение в домашних электросетях США Переменное трёхфазное 120 В / 240 В (сплит-фаза)
Напряжение в электросети России Переменное трёхфазное 220/380 В 230/400 В
Разряд электрического ската Постоянное до 200—250 В
Контактная сеть трамвая и троллейбуса
Постоянное
550 В 600 В
Разряд электрического угря Постоянное до 650 В
Контактная сеть метрополитена Постоянное 750 В 825 В
Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, постоянный ток) Постоянное 3 кВ 3,3 кВ
Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощности Переменное трёхфазное 6-20 кВ 6,6-22 кВ
Генераторы электростанций, мощные электродвигатели Переменное трёхфазное 10-35 кВ
Анод кинескопа Постоянное 7-30 кВ
Статическое электричество Постоянное 1-100 кВ
Свеча зажигания автомобиля Импульсное 10-25 кВ
Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, переменный ток) Переменное 25 кВ 27,5 кВ
Пробой воздуха на расстоянии 1 см 10-20 кВ
Катушка Румкорфа Импульсное до 50 кВ
Пробой трансформаторного масла на расстоянии 1 см 100-200 кВ
Воздушная линия электропередачи большой мощности Переменное трёхфазное 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ 38 кВ, 120 кВ, 240 кВ, 360 кВ
Электрофорная машина Постоянное 50-500 кВ
Воздушная линия электропередачи сверхвысокого напряжения (межсистемные) Переменное трёхфазное 500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ 545 кВ, 800 кВ, 1250 кВ
Трансформатор Тесла Импульсное высокочастотное до нескольких МВ
Генератор Ван де Граафа Постоянное до 7 МВ
Грозовое облако Постоянное От 2 до 10 ГВ

См.

также

Ссылки

Измерение электрических параметров тока, напряжения, сопротивления.

Попробуем разобраться и чётко уяснить, каким образом осуществляется измерение таких первостепенных электрических параметров, как напряжение, сила тока и сопротивление. Между собой они взаимозависимые. К примеру, если в электрической цепи имеется постоянное значение напряжения, а сила тока увеличилась, то обязательно в этой цепи уменьшилось сопротивление. Либо же при понижении величины напряжения, но при постоянном сопротивлении, будет понижаться и сила тока в электрической цепи. Зная это можно не проводить все три измерения электрических параметров сопротивления, тока и напряжения, а измерив два — посчитать третье. Следует использовать закон Ома.

А теперь о самих электрических измерениях. Начнём с измерения напряжения. Итак, как известно, электрическое напряжение — это разность потенциалов между двумя точками, оно обуславливает непосредственное различие в величинах силы электрических зарядов, находящихся на разных участках цепи.

Следовательно, и измерять напряжение следует относительно этих двух точек, что бы выяснить наличие и числовое значение данной разности в потенциалах. Для этого на специальных измерительных приборах, называемые вольтметрами, прежде выставляют диапазон измерений (так как на практике встречаются рабочие напряжения от милливольт и до киловольт, что представляет собой довольно широкий спектр мерности). Далее касаются щупами вольтметра измеряемых контактом, где проводится снятие значений электрического напряжения. Данное измерение проводится в параллель цепи схемы. Учтите, что измерение постоянного и переменного напряжения, это не одно и тоже.

Измерение электрических параметров силы тока отличается от рассмотренного выше измерения напряжения. Если в первом случае щупы просто прикладывались к двум точкам электрической схемы, то в случае с силой тока возникает необходимость разрыва того участка электрической цепи, где проводятся измерения, а к месту разрыва и присоединяются измерительные щупы прибора. Этот прибор, для измерения силы тока, называется амперметром. Данный разрыв цепи можно не делать, если у вы имеете дело с переменным током, и у вас имеется специальные токовые клещи. При таком измерении достаточно обхватить токовыми клещами тот проводник с током, где имеется необходимость в проведении измерения и выяснения значений электрического параметра. Следует учитывать, постоянный и переменный ток — разные вещи, и измеряют их по разному.

Теперь что касается измерения электрических параметров сопротивления. Измерительный прибор называется омметр. Для проведения измерений сопротивления следует также выбрать наиболее подходящий диапазон (предел) на приборе и щупами прикоснутся к измеряемому элементу. Если заранее не известно примерное значение измеряемого сопротивление, то начинайте с максимально возможного. То есть, выставляете на омметре (мультиметре, тестере) наибольший предел измерения (это обычно мегаомы) и смотрите на индикатор. Нет показаний, ставите на более низкий предел измерения, и так пока измеритель не выдаст конкретное значение величины сопротивления. Измерения сопротивления следует проводить независимо от электрической цепи, то есть прежде чем померить сопротивления детали, элемента, проводника его следует отсоединить от имеющейся схемы, так как велика вероятность, что омметр покажет неверное значение из-за захвата лишних участков электрической цепи.

В целом же, в настоящее время существует огромное количество электронных универсальных измерительных устройств, имея под рукой которые можно легко при необходимости измерить тот или иной электрический параметр с максимальной скоростью, точностью и удобством. Приобретите, если у вас ещё нет, обычный электронно-цифровой мультиметр (стоимость у него вполне доступная). На нём имеются все «жизненно» необходимые функции — измерения постоянного и переменного тока и напряжения, сопротивления, проводимости полупроводниковых элементов (проверка работоспособности диодов, транзисторов), прозвонка наличия обрыва в цепи. На более совершенных моделях помимо основных возможностей измерения электрических параметров имеются вдобавок — измерение ёмкости, частоты, индуктивности, температуры и т. д.

P.S. Без измерения тока, напряжения и сопротивления не обходится практически не одна работа электрика, если он конечно не на дежурстве и на смене всё спокойно. При любой поломки или неисправности первым делом возникает острая необходимость в проверки основных электрических параметров.

Единицы измерения электрического напряжения u. Измерение напряжения. Виды и принцип измерений. Особенности. Сила, движущая заряженные частицы

Урок посвящен рассмотрению понятия электрического напряжения, его обозначению и единицам измерения. Вторая часть урока отведена преимущественно для демонстрации приборов измерения напряжения на участке цепи и их особенностям.

Если привести стандартный пример о смысле всем известной надписи на любых домашних бытовых приборах «220 В», то она означает, что на участке цепи совершается работа 220 Дж по перемещению заряда 1 Кл.

Формула для расчета напряжения:

Работа электрического поля по перенесению заряда, Дж;

Заряд, Кл.

Следовательно, единицу измерения напряжения можно представить так:

Между формулами для вычисления напряжения и силы тока существует взаимосвязь, на которую следует обратить внимание: и . В обеих формулах присутствует величина электрического заряда , что может оказаться полезным при решении некоторых задач.

Для измерения напряжения используют прибор, который называется вольтметр (рис. 2).

Рис. 2. Вольтметр ()

Существуют различные вольтметры по особенностям их применения, но в основе принципа их работы лежит электромагнитное действие тока. Обозначаются все вольтметры латинской буквой , которая наносится на циферблат приборов и используется в схематическом изображении прибора.

В школьных условиях используются, например, вольтметры, изображенные на рисунке 3. С их помощью проводятся измерения напряжения в электрических цепях при проведении лабораторных работ.

Рис. 3. Вольтметры

Основными элементами демонстрационного вольтметра являются корпус, шкала, стрелка и клеммы. Клеммы обычно подписаны плюсом или минусом и для наглядности выделены разными цветами: красный — плюс, черный (синий) — минус. Сделано это с целью того, чтобы заведомо правильно подключать клеммы прибора к соответствующим проводам, подключенным к источнику. В отличие от амперметра, который включается в разрыв цепи последовательно, вольтметр включается в цепь параллельно.

Безусловно, любой электрический измерительный прибор должен минимально влиять на исследуемую цепь, поэтому вольтметр имеет такие конструктивные особенности, что его через него идет минимальный ток. Обеспечивается такой эффект подбором специальных материалов, которые способствуют минимальному протеканию заряда через прибор.

Схематическое изображение вольтметра (рис. 4):

Рис. 4.

Изобразим для примера электрическую схему (рис. 5), в которой подключен вольтметр.

Рис. 5.

В цепи почти минимальный набор элементов: источник тока, лампа накаливания, ключ, амперметр, подключенный последовательно, и вольтметр, подключенный параллельно к лампочке.

Замечание . Лучше начинать сборку электрической цепи со всех элементов, кроме вольтметра, а его уже подключать в конце.

Существует множество различных видов вольтметров с различающимися шкалами. Поэтому вопрос о вычислении цены прибора в данном случае очень актуален. Очень распространены микровольтметры, милливольтметры, просто вольтметры и т. д. По их названиям понятно, с какой кратностью производятся измерения.

Кроме того, вольтметры делят на приборы постоянного тока и переменного тока. Хотя в городской сети и переменный ток, но на данном этапе изучения физики мы занимаемся постоянным током, который подают все гальванические элементы, поэтому нас и будут интересовать соответствующие вольтметры. То, что прибор предназначен для цепей переменного тока, принято изображать на циферблате в виде волнистой линии (рис. 6).

Рис. 6. Вольтметр переменного тока ()

Замечание . Если говорить о значениях напряжений, то, например, напряжение 1 В является небольшой величиной. В промышленности используются гораздо большие значения напряжений, измеряемые сотнями вольт, киловольтами и даже мегавольтами. В быту же используется напряжение 220 В и меньшее.

На следующем занятии мы узнаем, что такое электрическое сопротивление проводника.

Список литературы

  1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. — М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А. В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. — М.: Просвещение.

Дополнительные р екомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Классная физика ().
  2. YouTube ().
  3. YouTube ().

Домашнее задание

То есть электрическое поле должно было «протащить» электроны через нагрузку, и энергия, которая при этом израсходовалась, характеризуется величиной, называемой электрическим напряжением. Эта же энергия потратилась на какое-то изменение состояния вещества нагрузки. Энергия, как мы знаем, не пропадает в никуда и не появляется из ниоткуда. Об этом гласит Закон сохранения энергии . То есть, если ток потратил энергию на прохождение через нагрузку, эту энергию приобрела нагрузка и, например, нагрелась.

То есть, приходим к определению: напряжение электрического тока – это величина, показывающая, какую работу совершило поле при перемещении заряда от одной точки до другой. Напряжение в разных участках цепи будет различным. Напряжение на участке пустого провода будет совсем небольшим, а напряжение на участке с какой-либо нагрузкой будет гораздо большим, и зависеть величина напряжения будет от величины работы, произведенной током. Измеряют напряжение в вольтах (1 В). Для определения напряжения существует формула:

где U — напряжение, A – работа, совершенная током по перемещению заряда q на некий участок цепи.

Напряжение на полюсах источника тока

Что касается напряжения на участке цепи – все понятно. А что же тогда означает напряжение на полюсах источника тока ? В данном случае это напряжение означает потенциальную величину энергии, которую может источник придать току. Это как давление воды в трубах. Эта величина энергии, которая будет израсходована, если к источнику подключить некую нагрузку. Поэтому, чем большее напряжение у источника тока, тем большую работу может совершить ток.

2) Диэлектрики в электрическом поле

В отличие от проводников, в диэлектриках нет свободных зарядов. Все заряды являются

связанными: электроны принадлежат своим атомам, а ионы твёрдых диэлектриков колеблются

вблизи узлов кристаллической решётки.

Соответственно, при помещении диэлектрика в электрическое поле не возникает направлен-ного движения зарядов

Поэтому для диэлектриков не проходят наши доказательства свойств

проводников — ведь все эти рассуждения опирались на возможность появления тока. И дей-ствительно, ни одно из четырёх свойств проводников, сформулированных в предыдущей статье,

не распростаняется на диэлектрики.

2. Объёмная плотность заряда в диэлектрике может быть отличной от нуля.

3. Линии напряжённости могут быть не перпендикулярны поверхности диэлектрика.

4. Различные точки диэлектрика могут иметь разный потенциал. Стало быть, говорить о

«потенциале диэлектрика» не приходится.

Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.

Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации . Физический смысл вектора электрической поляризации — это дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией.

    Вектор поляризации применим для описания макроскопического состояния поляризации не только обычных диэлектриков, но и сегнетоэлектриков, и, в принципе, любых сред, обладающих сходными свойствами. Он применим не только для описания индуцированной поляризации, но и спонтанной поляризации (у сегнетоэлектриков).

Поляризация — состояние диэлектрика, которое характеризуется наличием электрического дипольного момента у любого (или почти любого) элемента его объема.

Различают поляризацию, наведенную в диэлектрике под действием внешнего электрического поля, и спонтанную (самопроизвольную) поляризацию, которая возникает в сегнетоэлектриках в отсутствие внешнего поля. В некоторых случаях поляризация диэлектрика (сегнетоэлектрика) происходит под действием механических напряжений, сил трения или вследствие изменения температуры.

Поляризация не изменяет суммарного заряда в любом макроскопическом объеме внутри однородного диэлектрика. Однако она сопровождается появлением на его поверхности связанных электрических зарядов с некоторой поверхностной плотностью σ. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле c напряжённостью , направленное против внешнего поля с напряжённостью . В результате напряжённость поля внутри диэлектрика будет выражаться равенством:

В зависимости от механизма поляризации, поляризацию диэлектриков можно подразделить на следующие типы:

    Электронная — смещение электронных оболочек атомов под действием внешнего электрического поля. Самая быстрая поляризация (до 10 −15 с). Не связана с потерями.

    Ионная — смещение узлов кристаллической структуры под действием внешнего электрического поля, причем смещение на величину, меньшую, чем величина постоянной решетки. Время протекания 10 −13 с, без потерь.

    Дипольная (Ориентационная) — протекает с потерями на преодоление сил связи и внутреннего трения. Связана с ориентацией диполей во внешнем электрическом поле.

    Электронно-релаксационная — ориентация дефектных электронов во внешнем электрическом поле.

    Ионно-релаксационная — смещение ионов, слабо закрепленных в узлах кристаллической структуры, либо находящихся в междуузлие.

    Структурная — ориентация примесей и неоднородных макроскопических включений в диэлектрике. Самый медленный тип.

    Самопроизвольная (спонтанная) — благодаря этому типу поляризации у диэлектриков, у которых он наблюдается, поляризация проявляет существенно нелинейные свойства даже при малых значениях внешнего поля, наблюдается явление гистерезиса. Такие диэлектрики (сегнетоэлектрики) отличаются очень высокими значениями диэлектрической проницаемости (от 900 до 7500 у некоторых видов конденсаторной керамики). Введение спонтанной поляризации, как правило, увеличивает тангенс угла потерь материала (до 10 −2)

    Резонансная — ориентация частиц, собственные частоты которых совпадают с частотами внешнего электрического поля.

    Миграционная поляризация обусловлена наличием в материале слоев с различной проводимостью, образованию объемных зарядов, особенно при высоких градиентах напряжения, имеет большие потери и является поляризацией замедленного действия.

Поляризация диэлектриков (за исключением резонансной) максимальна в статических электрических полях. В переменных полях, в связи с наличием инерции электронов, ионов и электрических диполей, вектор электрической поляризации зависит от частоты.

Наверняка, у каждого из нас, хотя бы раз в жизни, возникали вопросы о том, что такое ток, напряжение тока , заряд и др. Все это составляющие одного большого физического понятия — электричество. Давайте, на простейших примерах, попробуем изучить основные закономерности электрических явлений.

Что такое электричество.

Электричество — это совокупность физических явлений, связанных с возникновением, накоплением, взаимодействием и переносом электрического заряда . По мнению большинства историков науки, первые электрические явления были открыты древнегреческим философом Фалесом в седьмом веке до нашей эры. Фалес наблюдал действие статического электричества: притяжение к натертому шерстью янтарю легких предметов и частичек. Чтобы повторить этот опыт самостоятельно вам необходимо потереть о шерстяную или хлопковую ткань любой пластиковый предмет (например, ручку или линейку) и поднести его к мелконарезанным кусочкам бумаги.

Первой серьезной научной работой, в которой описаны исследования электрических явлений стал трактат английского ученого Уильяма Гилберта «О магните, магнитных телах и большом магните — Земле» изданный в 1600 г. В этой работе автор описал результаты своих опытов с магнитами и наэлектризованными телами. Здесь же впервые упоминается термин электричество.

Исследования У. Гилберта дали серьезный толчок развитию науки об электричестве и магнетизме: за период с начала 17 до конца 19 века было проведено большое количество экспериментов и сформулированы основные законы, описывающие электромагнитные явления. А в 1897 году английский физик Джозеф Томсон открыл электрон — элементарную заряженную частицу, которая определяет электрические и магнитные свойства вещества. Электрон (на древнегреческом языке электрон — это янтарь) имеет отрицательный заряд примерно равный 1,602*10-19 Кл (Кулона) и массу равную 9,109*10-31 кг. Благодаря электронам и другим заряженным частицам происходят электрические и магнитные процессы в веществах.

Что такое напряжение.

Различают постоянный и переменный электрические токи. Если заряженные частицы постоянно движутся в одном направлении, то в цепи — постоянный ток и, соответственно, постоянное напряжение тока . Если направление движения частиц периодически меняется (они перемещаются то в одном, то в другом направлении), то это — переменный ток и возникает он, соответственно, при наличии переменного напряжения (т. е. когда разность потенциалов меняет свою полярность). Для переменного тока характерно периодическое изменение величины силы тока: она принимает то максимальное, то минимальное значения. Эти значения силы тока являются амплитудными, или пиковыми. Частота изменения полярности напряжения может быть разной. Например, в нашей стране эта частота равна 50 Герц (т. е. напряжение меняет свою полярность 50 раз в секунду), а в США частота переменного тока — 60 Гц (Герц).

Основной единицей измерения электрического напряжения является вольт. В зависимости от величины напряжение может измеряться в вольтах (В), киловольтах (1 кВ = 1000 В), милливольтах (1 мВ = 0,001 В), микровольтах (1 мкВ = 0,001мВ = 0,000001 В). На практике, чаще всего, приходится сталкиваться с вольтами и милливольтами.

Существует два основных вида напряжений – постоянное и переменное . Источником постоянного напряжения служат батареи, аккумуляторы. Источником переменного напряжения может служить, например, напряжение в электрической сети квартиры или дома.

Для измерения напряжения используют вольтметр . Вольтметры бывают стрелочные (аналоговые) и цифровые .

На сегодняшний день стрелочные вольтметры уступают пальму первенства цифровым, так как вторые более удобны в эксплуатации. Если при измерении стрелочным вольтметром показания напряжения приходится вычислять по шкале, то у цифрового результат измерения сразу высвечивается на индикаторе. Да и по габаритам стрелочный прибор проигрывает цифровому.

Но это не значит, что стрелочные приборы совсем не применяются. Есть некоторые процессы, которые цифровым прибором увидеть нельзя, поэтому стрелочные больше применяются на промышленных предприятиях, лабораториях, ремонтных мастерских и т.п.

На электрических принципиальных схемах вольтметр обозначается кружком с заглавной латинской буквой «V » внутри. Рядом с условным обозначением вольтметра указывается его буквенное обозначение «PU » и порядковый номер в схеме. Например. Если вольтметров в схеме будет два, то около первого пишут «PU 1 », а около второго «PU 2 ».

При измерении постоянного напряжения на схеме указывается полярность подключения вольтметра, если же измеряется переменное напряжение, то полярность подключения не указывается.

Напряжение измеряют между двумя точками схемы: в электронных схемах между плюсовым и минусовым полюсами, в электрических схемах между фазой и нулем . Вольтметр подключают параллельно источнику напряжения или параллельно участку цепи — резистору, лампе или другой нагрузке, на которой необходимо измерить напряжение:

Рассмотрим подключение вольтметра: на верхней схеме напряжение измеряется на лампе HL1 и одновременно на источнике питания GB1 . На нижней схеме напряжение измеряется на лампе HL1 и резисторе R1 .

Перед тем, как измерить напряжение, определяют его вид и приблизительную величину . Дело в том, что у вольтметров измерительная часть рассчитана только для одного вида напряжения, и от этого результаты измерений получаются разными. Вольтметр для измерения постоянного напряжения не видит переменное, а вольтметр для переменного напряжения наоборот, постоянное напряжение измерить сможет, но его показания будут не точными.

Знать приблизительную величину измеряемого напряжения также необходимо, так как вольтметры работают в строго определенном диапазоне напряжений, и если ошибиться с выбором диапазона или величиной, прибор можно повредить. Например. Диапазон измерения вольтметра составляет 0…100 Вольт, значит, напряжение можно измерять только в этих пределах, так как при измерении напряжения выше 100 Вольт прибор выйдет из строя.

Помимо приборов, измеряющих только один параметр (напряжение, ток, сопротивление, емкость, частота), существуют многофункциональные, в которых заложено измерение всех этих параметров в одном приборе. Такой прибор называется тестер (в основном это стрелочные измерительные приборы) или цифровой мультиметр .

На тестере останавливаться не будем, это тема другой статьи, а сразу перейдем к цифровому мультиметру. В основной своей массе мультиметры могут измерять два вида напряжения в пределах 0…1000 Вольт. Для удобства измерения оба напряжения разделены на два сектора, а в секторах на поддиапазоны: у постоянного напряжения поддиапазонов пять, у переменного — два.

У каждого поддиапазона есть свой максимальный предел измерения, который обозначен цифровым значением: 200m , 2V , 20V , 200V , 600V . Например. На пределе «200V» измеряется напряжение, находящееся в диапазоне 0…200 Вольт.

Теперь сам процесс измерения .

1. Измерение постоянного напряжения.

Вначале определяемся с видом измеряемого напряжения (постоянное или переменное) и переводим переключатель в нужный сектор. Для примера возьмем пальчиковую батарейку, постоянное напряжение которой составляет 1,5 Вольта. Выбираем сектор постоянного напряжения, а в нем предел измерения «2V», диапазон измерения которого составляет 0…2 Вольта.

Измерительные щупы должны быть вставлены в гнезда, как показано на нижнем рисунке:

красный щуп принято называть плюсовым , и вставляется он в гнездо, напротив которого изображены значки измеряемых параметров: «VΩmA»;
черный щуп называют минусовым или общим и вставляется он в гнездо, напротив которого стоит значок «СОМ». Относительно этого щупа производятся все измерения.

Плюсовым щупом касаемся положительного полюса батарейки, а минусовым — отрицательного. Результат измерения 1,59 Вольта сразу виден на индикаторе мультиметра. Как видите, все очень просто.

Теперь еще нюанс. Если на батарейке щупы поменять местами, то перед единицей появится знак минуса, сигнализирующий, что перепутана полярность подключения мультиметра. Знак минуса бывает очень удобен в процессе наладке электронных схем, когда на плате нужно определить плюсовую или минусовую шины.

Ну а теперь рассмотрим вариант, когда величина напряжения неизвестна. В качестве источника напряжения оставим пальчиковую батарейку.

Допустим, мы не знаем напряжение батарейки, и чтобы не сжечь прибор измерение начинаем с самого максимального предела «600V», что соответствует диапазону измерения 0…600 Вольт. Щупами мультиметра касаемся полюсов батарейки и на индикаторе видим результат измерения, равный «001 ». Эти цифры говорят о том, что напряжения нет или его величина слишком мала, или выбран слишком большой диапазон измерения.

Опускаемся ниже. Переключатель переводим в положение «200V», что соответствует диапазону 0…200 Вольт, и щупами касаемся полюсов батарейки. На индикаторе появились показания равные «01,5 ». В принципе этих показаний уже достаточно, чтобы сказать, что напряжение пальчиковой батарейки составляет 1,5 Вольта.

Однако нолик, стоящий впереди, предлагает снизиться еще на предел ниже и точнее измерить напряжение. Снижаемся на предел «20V», что соответствует диапазону 0…20 Вольт, и снова производим измерение. На индикаторе высветились показания «1,58 ». Теперь можно с точностью сказать, что напряжение пальчиковой батарейки составляет 1,58 Вольта.

Вот таким образом, не зная величину напряжения, находят ее, постепенно снижаясь от высокого предела измерения к низкому.

Также бывают ситуации, когда при измерении в левом углу индикатора высвечивается единица «1 ». Единица сигнализирует о том, что измеряемое напряжение или ток выше выбранного предела измерения. Например. Если на пределе «2V» измерить напряжение равное 3 Вольта, то на индикаторе появится единица, так как диапазон измерения этого предела всего 0…2 Вольта.

Остался еще один предел «200m» с диапазоном измерения 0…200 mV. Этот предел предназначен для измерения совсем маленьких напряжений (милливольт), с которыми иногда приходится сталкиваться при наладке какой-нибудь радиолюбительской конструкции.

2. Измерение переменного напряжения.

Процесс измерения переменного напряжения ни чем не отличается от измерения постоянного. Отличие состоит лишь в том, что для переменного напряжения соблюдать полярность щупов не требуется.

Сектор переменного напряжения разбит на два поддиапазона 200V и 600V .
На пределе «200V» можно измерять, например, выходное напряжение вторичных обмоток понижающих трансформаторов, либо любое другое находящееся в диапазоне 0…200 Вольт. На пределе «600V» можно измерять напряжения 220 В, 380 В, 440 В или любое другое находящееся в диапазоне 0…600 Вольт.

В качестве примера измерим напряжение домашней сети 220 Вольт.
Переводим переключатель в положение «600V» и щупы мультиметра вставляем в розетку. На индикаторе сразу появился результат измерения 229 Вольт. Как видите, все очень просто.

И еще один момент.
Перед измерением высоких напряжений ВСЕГДА лишний раз убеждайтесь в исправности изоляции щупов и проводов вольтметра или мультиметра , а также дополнительно проверяйте выбранный предел измерения . И только после всех этих операций производите измерения . Этим Вы убережете себя и прибор от неожиданных сюрпризов.

А если что осталось не понятно, то посмотрите видеоролик, где показано измерение напряжения и силы тока с помощью мультиметра.

Под электрическим напряжением понимают работу, совершаемую электрическим полем для перемещения заряда напряженностью в 1 Кл (кулон) из одной точки проводника в другую.

Как возникает напряжение?

Все вещества состоят из атомов, представляющих собой положительно заряженное ядро, вокруг которого с большой скоростью кружатся более мелкие отрицательные электроны. В общем случае атомы нейтральны, так как количество электронов совпадает с числом протонов в ядре.

Однако если некоторое количество электронов отнять из атомов, то они будут стремиться притянуть такое же их количество, формируя вокруг себя плюсовое поле. Если же добавить электронов, то возникнет их избыток, и отрицательное поле. Формируются потенциалы – положительный и отрицательный.

При их взаимодействии возникнет взаимное притяжение.

Чем больше будет величина различия – разность потенциалов – тем сильнее электроны из материала с их избыточным содержанием будут перетягиваться к материалу с их недостатком. Тем сильнее будет электрическое поле и его напряжение.

Если соединить потенциалы с различными зарядами проводников, то возникнет электрический – направленное движение носителей заряда, стремящееся устранить разницу потенциалов. Для перемещения по проводнику зарядов силы электрического поля совершают работу, которая и характеризуется понятием электрического напряжения.

В чем измеряется

Температуры;

Виды напряжения


Постоянное напряжение

Напряжение в электрической сети постоянно, когда с одной ее стороны всегда положительный потенциал, а с другой – отрицательный. Электрический в этом случае имеет одно направление и является постоянным.

Напряжение в цепи постоянного тока определяется как разность потенциалов на его концах.

При подключении нагрузки в цепь постоянного тока важно не перепутать контакты, иначе устройство может выйти из строя. Классическим примером источника постоянного напряжения являются батарейки. Применяют сети , когда не требуется передавать энергию на большие расстояния: во всех видах транспорта – от мотоциклов до космических аппаратов, в военной технике, электроэнергетике и телекоммуникациях, при аварийном электрообеспечении, в промышленности (электролиз, выплавка в дуговых электропечах и т.д.).

Переменное напряжение

Если периодически менять полярность потенциалов, либо перемещать их в пространстве, то и электрический устремится в обратном направлении. Количество таких изменений направления за определенное время показывает характеристика, называемая частотой. Например, стандартные 50 означают, что полярность напряжения в сети меняется за секунду 50 раз.


Напряжение в электрических сетях переменного тока является временной функцией.

Чаще всего используется закон синусоидальных колебаний.

Так получается за счет того, что возникает в катушке асинхронных двигателей за счет вращения вокруг нее электромагнита. Если развернуть вращение по времени, то получается синусоида.

Состоит из четырех проводов – трех фазных и одного нулевого. напряжение между проводами нулевым и фазным равно 220 В и называется фазным. Между фазными напряжение также существует, называется линейным и равно 380 В (разность потенциалов между двумя фазными проводами). В зависимости от вида подключения в трехфазной сети можно получить или фазное напряжение, или линейное.

Электрическое напряжение

Цели:

  • образовательная: учащиеся знакомятся с физической величиной, называемой электрическим напряжением. Узнают обозначение напряжения, единицу измерения, формулу для расчета.
  • развивающая: учащиеся устанавливают, что напряжение на двух последовательно соединенных резисторах равно сумме напряжений на каждом резисторе, что электрическое поле совершает различную работу по перемещению единичного заряда в лампах, горящих по разному.
  • воспитательная: учащиеся убеждаются в необходимости знаний о напряжении.

Учебная задача: Узнать обозначение напряжения, формулу для его вычисления, единицы измерения, способ измерения. Выяснить, одинаковую ли работу совершает электрическое поле по перемещению единичного заряда в наших лампах.

Оборудование: мультимедийная приставка, компьютер, две лампы, 13 источников тока, 13 ключей, 13 вольтметров (лабораторных), 1 лабораторный амперметр, соединительные провода, 2-4 демонстрационных и технических вольтметров и амперметров, 24 резистора (сопротивлением 1 Ом, 2 Ом,), раздаточный материал.

Тип урока: Комбинированный (технология развивающего обучения)

Ход урока

I  Мотивационно-ориентировочный этап (9 мин)

1. Вхождение в контакт.
2. Создание ситуации успеха (Проверка домашнего задания) (7 мин)

а) Анализ выполнения лабораторной работы №3 “Сборка электрической цепи и измерение силы тока в ее различных участках

б) Выполнение индивидуального задания

Ученик № 5 выполняет самостоятельную работу по карточке №1 на демонстрационном столе учителя.

Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, амперметра, ключа, двух ламп,

Дополнительное задание: определите цену деления амперметра и измерьте силу тока в цепи.

в) Проверка домашнего задания (беседа)

П: Что вы знаете о силе тока?

У: Сила тока определяется электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника за единицу времени. Для вычисления силы тока необходимо заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за промежуток времени t, поделить на этот промежуток времени. I = q/t

За единицу силы тока принимают силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1м на расстоянии 1м в вакууме взаимодействуют с силой 2*10-7 Н. Эту единицу называют ампером, в честь французского физика и математика Андре Мари Ампера. Обозначение: 1А.

Для измерения силы тока используют прибор, который называют амперметром, Чтобы его отличить от других приборов, на шкале ставят букву А. Амперметр включают последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют. Клемма «+» амперметра соединяют с проводником, идущим от положительного полюса источника тока.

Устно проверяется выполнение заданий упр.15(1,2)

При включении в цепь амперметра так, как показано на рисунке 62, а, сила тока была 0,5 А. Каковы будут показания амперметра при включении его в ту же цепь так, как изображено на рисунке 62, б?

Как можно проверить правильность показаний амперметра с помощью другого амперметра, точность показаний которого проверена?

Проверка выполнения задания карточки №1.

3. Постановка учебной задачи (2 мин.)

П: Вспомните, какой исследовательский путь мы проделали с вами?

У: Подключив две лампы последовательно к источнику тока, убедились, что лампы загораются, но одна лампа горит ярче другой. Мы выдвинули гипотезу: разный ток течет через лампы. Однако, измерив силу тока в различных участках цепи, убедились, что сила тока во всех последовательно соединенных участках одинакова. Мы так и не выяснили почему лампы горели по-разному.

П: Что такое электрический ток?

У: Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц.

П: Что заставляет заряженные частицы двигаться упорядоченно?

У: Свободные электрические заряды в проводнике могут перемещаться под действием электрического поля.

П: Т.е. электрическое поле совершает работу по перемещению заряженных частиц.

Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. В процессе работы электрическая энергия превращается в другой вид энергии – механическую, внутреннюю и др. Физическая величина напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле по перемещению заряда в 1 Кл.

П: Что же предстоит нам узнать?

У: Должны узнать

  • как обозначается напряжения;
  • как можно вычислить напряжение;
  • единицы измерения напряжения;
  • как можно измерить напряжение;
  • выяснить, одинаковую ли работу совершает электрическое поле по перемещению единичного заряда в наших лампах.

Учебная задача: Узнать обозначение напряжения, формулу для его вычисления, единицы измерения, способ измерения. Выяснить, одинаковую ли работу совершает электрическое поле по перемещению единичного заряда в наших лампах.

П: Какова же тема нашего урока?

У: Электрическое напряжение, измерение напряжения.

II Исполнительский этап (27 мин)

1. Групповая самостоятельная работа (3 мин)

Учащиеся выбирают задание, делятся на группы. (Учащиеся работают с текстом учебника А.В.Перышкин “Физика” 8 кл. п.39, 40, 41)

I группа выясняет, как обозначается напряжение, находит формулу для его вычисления.
II группа выясняет, что принято за единицу измерения напряжения.
III группа выясняет как измеряют напряжение.

2. Взаимообучение (7 мин)

От группы выступает 1 ученик.

Первая группа: Напряжение обозначается – U. Зная работу тока на данном участке цепи и весь электрический заряд, прошедший по этому участку, можно определить напряжение, т.е. работу тока при перемещении единичного электрического заряда: U = A/q.

Вторая группа: Единица измерения напряжения названа вольтом (В) в честь итальянского ученого Алессандро Вольта, создавшего первый гальванический элемент. За единицу напряжения принимают такое электрическое напряжение на концах проводника, при котором работа по перемещению электрического заряда в 1 Кл по этому проводнику равна 1 Дж. 1В = 1Дж/Кл

Кроме вольта применяют дольные и кратные ему единицы: милливольт (мВ) и киловольт (кВ).

1мВ = 0,001В;
1кВ = 1000В.

Третья группа: Для измерения напряжения на полюсах источника тока или на каком-нибудь участке цепи применяют прибор, называемый вольтметром. На приборе ставят букву V. На схемах вольтметр изображают кружком с буквой V внутри. Зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение. Такое включение называют параллельным, кроме того необходимо соблюдать полярность.

П: Выберите из всех приборов вольтметры.

Учащиеся выбирают демонстрационные, лабораторные вольтметры.

П: Почему так важно знать какое напряжение в сети, либо на данном участке?

У: Высокое напряжение опасно для жизни.

П: Осторожность нужно соблюдать и в работе с небольшими напряжениями. В зависимости от условий напряжение даже в несколько десятков вольт может оказаться опасным. Для работы в сыром помещении безопасным считают напряжение до 12 В, в сухом помещении – до 36 В.

Учащимся представляется таблица с напряжениями, встречающимися на практике (используется мультимедийная приставка).

П: Что же необходимо научиться делать?

У: Необходимо научиться измерять напряжение на различных участках цепи.

Учитель проводит инструктаж по технике безопасности.

3. Выполнение лабораторной работы (14 мин)

Учащиеся выполняют лабораторную работу №4 “Измерение напряжения на различных участках электрической цепи” по описанию учебника.

П: К какому выводу вы пришли?

У: Мы научились измерять электрическое напряжение на различных участках цепи. Напряжение на двух последовательно соединенных резисторах равно сумме напряжений на каждом резисторе. U = U1+ U2

П: Что же нам предстоит сделать, чтобы проверить одинаковую ли работу совершает электрическое поле по перемещению единичного заряда в наших лампах?

У: Необходимо измерить напряжение на первой и второй лампе.

П: Покажите на схеме как будет подключаться вольтметр. Укажите на схеме полярность клемм у вольтметра.

Учащиеся вычерчивают присоединение вольтметра для измерения напряжения на лампах. (Схема цепи уже имеется у учащихся в тетрадях с прошлого урока) Один ученик выполняет работу на доске.

Взаимопроверка.

4. Практическая работа учащихся проводится на демонстрационном столе (3 мин).

Ученик измеряет напряжение на лампах. Фиксирует результат измерений.

П: К какому выводу вы пришли?

У: Напряжение на наших лампах различно, значит электрическое поле совершает различную работу по перемещению одинакового заряда в этих лампах.

III. Рефлексивно-оценочный этап (4 мин)

У: Учебную задачу мы выполнили полностью. Узнали обозначение напряжения, формулу для его вычисления, единицы измерения, способ измерения. Научились измерять напряжение. Выяснили, что электрическое поле совершает различную работу по перемещению единичного заряда в наших лампах.

П: Почему важно было узнать новую физическую величину напряжение?

У: Высокое напряжение опасно для жизни. Осторожность нужно соблюдать и в работе с небольшими напряжениями. В зависимости от условий даже небольшое напряжение может оказаться опасным.

У: Осталось не ясным, почему работа электрического поля по перемещению единичного заряда в данных лампах различна.

П: На данный вопрос мы постараемся дать ответ на следующем уроке.

IV. Домашнее задание

§ 39, 40, 41. Упр. 16

Взаимооценка работы учащихся на уроке.
Каждый ученик получает оценку за выполнение лабораторной работы после проверки тетрадей учителем.

Что это — электрическое напряжение

С понятием «электрическое напряжение» всем нам приходится сталкиваться практически каждый день, ведь область его использования не ограничивается одними только электроприборами. Это и грозовые разряды во время дождя, и искры на пластмассовой расческе и одежде из синтетических тканей и пр.

Сухой академический язык дает следующее определение данному явлению: электрическое напряжение — это физическая величина, указывающая на величину совершаемой зарядом в 1 Кл (Кулон) работы. Кулон, в свою очередь, указывает на величину заряда, пропущенную по проводящему материалу за 1 секунду при силе тока в 1 А.

Также допустимо другое определение, согласно которому электрическое напряжение представляет собой отношение работы, выполняемой электрическим полем по перемещению тестового (пробного) заряда между двумя точками, к численному значению данного заряда. При этом принято считать, что перенос заряда не влияет на разность потенциалов (не изменяет напряжения), а траектория движения может быть проигнорирована. В виде формулы данное определение записывается следующим образом:

U=A/q,

где U – напряжение, A – работа, q – заряд.

Чтобы запомнить, в чем измеряется электрическое напряжение, нет необходимости в заучивании, ведь подсказка всегда под рукой, так как на всех источниках тока указывается значение напряжения и его размерность: достаточно взглянуть на любую батарейку. Единица измерения – Вольт (В, V).

Понятия «электрическое напряжение» для цепей постоянного и переменного тока различаются. В переменном токе, характеризующемся периодическим прохождением синусоиды через нулевую отметку, для расчетов используется не мгновенное, а действующее значение. Это возможно благодаря тому, что его работа при активной линейной нагрузке численно соответствует постоянному напряжению.

Тот, кому довелось сталкиваться с трехфазными электродвигателями, наверняка обратил внимание на странную запись в паспортных характеристиках. Там через знак дроби указывается два напряжения, например, 220/380 В. Никакой опечатки нет, действительно, оборудование способно работать на двух разных действующих значениях. Откуда же в сети 380 В может взяться 220? Оказывается, напряжение может быть как фазным, так и линейным, в зависимости от способа измерения. Фазное определяют, измеряя значение между каждой фазой и нулевым проводом, а линейное – между фазными проводниками. Соединив цепь нагрузки в треугольник, можно получить равенство линейного и фазного напряжений, а для схемы «звезда» фазное в 1,73 раза меньше линейного.

Для измерения напряжения используется специальный прибор – вольтметр. Главная его особенность – это необходимость подключения токоснимающих щупов параллельно нагрузке. Высокое внутреннее сопротивление не вносит шунтирующих искажений. Именно поэтому, например, в бытовом применении возможно прямое подключение к розетке (в отличие от амперметра, включающегося в разрыв цепи).

Но оставим трехэтажные формулы академикам и разберемся, что же такое «напряжение электрического тока», говоря простым человеческим языком. Итак, это разность зарядов (потенциалов) между двумя произвольными точками проводника или электрического поля. Источник, вызывающий движение электронов по проводнику (генератор, батарея), создает на одном его конце их избыток, а на другом – недостаток. Соответственно, значение зарядов также отличается. Достаточно соединить эти точки любой проводящей средой, и возникнет электрический ток – движение заряженных частиц, стремящееся нивелировать указанное различие. Другими словами, природа тока подразумевает стремление атомов к устойчивому состоянию, нарушенному магнитными полями генератора. Напряжение может существовать и без тока, если сопротивление между точками велико. Это объясняет тот факт, что привычные батарейки не «бьются током».

Напряжение электрического тока, измерение — Справочник химика 21

    Развитие количественных методов анализа исторически тесно связано с созданием новой измерительной техники. Так, возможность разложения света в спектр обусловила появление разнообразных и чрезвычайно ценных оптических методов анализа, дальнейшая разработка которых продолжается и, в настоящее время. В свою очередь, применение этих методов в количественном анализе вызвало необходимость точных электрических способов измерения интенсивности светового потока. Изучение закономерностей электрических процессов и создание точных приборов для измерения силы тока и напряжения стало основой возникновения и развития электрохимических методов анализа. Затем появились термические методы, анализа, основанные на точном измерении температуры с помощью термоэлементов и термисторов, и радиохимические методы анализа, в которых осуществляется чувствительная регистрация радиоактивных излучений. [c.254]
    Напряжение электрического тока измеряют в вольтах (в). Прибором для измерения электродвижущей силы и электрического напряжения служит вольтметр. [c.129]

    Электрическая энергия определяется тремя факторами — напряжением, силой тока и временем его протекания. Единицы измерения электрической энергии по размерности совпадают с единицами измерения тепловой и механической энергии. Все 36 [c.36]

    Количество использованного тепла q равно расходу мощности Р (в тех же единицах измерения). Как известно, мощность электрического тока связана с напряжением U и сопротивлением R зависимостью  [c.367]

    Измерение э. д. с. Измерение э. д. с. элементов можно производить прн помощи компенсационной установки. Установка состоит из аккумулятора 1 — источника постоянного электрического тока напряжением 1,8 — 2,0 и нормального элемента Вестона 2, который представляет собой Н-образный стеклянный сосуд. В одном колене сосуда налита ртуть, на поверхность которой помещен слой иасты, состоящей из металлической ртути, сернокислой [c.219]

    Измерение температуры. Температуру измеряют термоэлектрическими приборами, принцип действия которых основан на свойстве спая двух разнородных металлов давать при нагревании электрическое напряжение (термоэлектричество). Две проволоки из разных металлов или различных сплавов спаивают концами вместе, свободные кон-ды соединяют с гальванометром— прибором, измеряющим малые напряжения электрического тока (рис. 32). [c.71]

    Сопротивление растеканию электрического тока для защитного заземления при питании от сетей с напряжением до 1000 В должно быть не более 4 Ом. Исправность защитного заземления станций катодной защиты проверяют контрольными измерениями и внешним осмотром при пуске станции в эксплуатацию. [c.156]

    Если взять два проводника из различных металлов (рис. Х1-3) и сварить их в точке 1, а к другим их концам 2 ж 3 присоединить с помощью проводов 4 милливольтметр 5 (прибор, служащий для измерения напряжения электрического тока), то при нагреве точки спая 1 в цепи возникнет электрический ток, вызываемый термоэлектродвижущей силой (т. э. д. с.). Величина т. э. д. с. зависит от материала проводников и от разности температур между точкой спая и неспаянными концами. Чем выше нагрев спая, тем сильнее отклонится стрелка милливольтметра, показывающая сразу искомую температуру, так как шкала его обычно градуируется в градусах Цельсия. - [c.411]


    Для испытания защитных свойств изоляционных покрытий на металлах в электролитах служит также ячейка, схема которой изображена на рис. 357. Оценку защитных свойств изоляционных покрытий и изменение этих свойств во времени проводят путем регистрации электрического тока, возникающего в паре между изолированным и неизолированным стальными образцами, при наложении на них напряжения Е. На изолированный образец накладывают или катодный, или анодный ток, а также испытывают образцы без воздействия на них тока, накладывая катодную поляризацию только в момент измерения. Появление тока в исследуемой паре дает время электролиту проникнуть к поверхности металла через поры и капилляры покрытия. Изменение тока во времени характеризует скорость разрушения изоляционного покрытия. [c.465]

    Приложенное напряжение ограничивается пробоем или искрением через слой частиц. Пробивная прочность слоев частиц обычно колеблется от нескольких тысяч В/м до 1000—20 000 кВ/м, причем последние являются более характерными. Так как ток через слой частиц обычно увеличивается несколько быстрее, чем прилагаемое напряжение, измеренное удельное сопротивление будет меньще при более высоких напряжениях. Поэтому измерение удельного сопротивления обычно проводят при напряжении, близком к пробойному, или, по крайней мере, при значениях, соответствующих напряженности электрического поля порядка нескольких киловольт на сантиметр. [c.466]

    Если же экспериментатор делает подряд все измерения для одного объекта, потом для другого и третьего, то результаты могут включать в себя ошибку, вызванную изменением внешних условий (температура, давление, освещенность и т. п.). Часто на численные значения измеряемых величин может накладываться медленное и плавное изменение (дрейф) характеристик прибора и изучаемой системы, вызванное изменением-температуры прибора и установки в целом, непостоянством напряжения электрических источников тока, влажностью воздуха и т. п. Желательно исключить или свести к минимуму эти влияния. [c.71]

    Тепловое значение калориметрической системы определяют, вводя в систему точно известное количество теплоты с помощью электрического тока. Для этого используют нагреватель 3, который питается током от стабилизатора напряжения У-1136 или аккумулятора. Нагреватель включают через два ключа К1 и Кг первый К1 служит для переключения стабилизатора на нагрузочное сопротивление или на цепь нагревателей калориметров, а второй служит для переключения питающего напряжения последовательно на одну или другую работающую установку. В цепь нагревателя 3 включен миллиамперметр для измерения силы тока, параллельно включен вольтметр для измерения напряжения на зажимах нагревателя. [c.397]

    В состав ДПР входят высокотемпературная камера ВК, являющаяся собственно ячейкой детектора, к которой присоединяется выход колонки, и выносной блок ВБ, содержащий ионизационную камеру ИК и сопротивления, участвующие в формировании электрического сигнала. Блок-схема, поясняющая включение детектора и измерение сигнала, приведена на рис. П.54. Блок питания осуществляет подачу стабильного постоянного отрицательного напряжения на один из электродов ионизационной камеры. Ионизационная камера, работая в режиме тока насыщения, формирует стабильный электрический ток в пределах (1,5 — 2,0)-10 А. При изменении концентрации анализируемого вещества в ячейке детектора ВК изменяется электрическое сопротивление и на входе резисторов й, и R[c.127]

    Сигнал рассогласования между и Гз моделируется так, как показано на рис. Х1-.5. Измеренное рассогласование передается управляющему элементу регулятора механически (посредством пружин и рычагов), электрически (в виде напряжения или тока) или пневматически (давлением сжатого воздуха). Сигнал рассогласования преобразуется управляющим элементом в регулирующее воздействие. [c.252]

    Если на электроды камеры подать напряжение, то в результате движения свободных электронов и ионов, создаваемых при ионизации газа, в камере возникает электрический ток. Этот ток между электродами камеры может быть измерен (рис. 28). Сила тока будет зависеть только от сечения ионизации молекул газа, если напряженность электрического поля исключает возможность как рекомбинации ионов с электронами, так и ионизации [c.137]

    При протекании в цепи с черной пленкой постоянного электрического тока она характеризуется лишь активной составляющей сопротивления (проводимостью). Сопротивление черных пленок при малых напряжениях обычно носит омический характер, т. е. ток в цепи линейно зависит от напряжения. Так как сопротивление обычных черных пленок высоко, то для измерения падения напряжения на них используют электрометру с высоким входным сопротивлением. Это требует тщательной экранировки всей электрической цепи и учета возможного вклада различных шунтирующих сопротивлений (сопротивления утечки), нанример, возникающих вследствие неплотного контакта углеводородной фазы и гидрофобной стенки, на отверстии которой образуется пленка. Типичная схема измерения сопротивления черной пленки по постоянному току приведена на рис. 19. [c.71]


    При измерении по этому методу необходимо заранее знать напряженность электрического поля необходимую для роста пленки при минимальной плотности тока, например 10 мкА/см , позволяющую производить наблюдение, и равновесный потенциал [c.194]

    Главная проблема, которую необходимо решить при конструировании ячеек — определение оптимального местоположения электродов. Как уже отмечалось выше, при электрохимических измерениях регистрируются изменяющиеся во времени электрический ток или разность потенциалов. Если через ячейку протекает большой ток или она имеет большое сопротивление, то измеряемая разность потенциалов будет зависеть от положения электрода сравнения относительно индикаторного электрода, поскольку ее величина включает в себя падение напряжения в объеме раствора /Лу между этими электродами. При этом следует иметь ввиду, что потенциал индикаторного электрода в дополнение к фактическому потенциалу включает в себя разности потенциалов, возникающие в солевом мостике, в том числе потенциалы жидкостного соединения обоих концов солевого мостика. Необходимо учесть также, что ве- [c.77]

    Практические измерения по определению опасности коррозии или эффективности катодной защиты являются преимущественно электрическими по своей природе. В принципе вопрос всегда сводится к измерению трех наиболее известных величин в электротехнике напряжения, силы тока и сопротивления. Определение потенциалов металлов в грунте или в растворах электролитов является измерением (не создающим нагрузки на цепь тока) падения напряжения между объектом и электродом сравнения, находящимися в среде с высоким сопротивлением (см. раздел 2.2). [c.81]

    Эксперимент проводили следующим образом. На никелевый диск и медный электрод, расположенный на дне тигля, подавали напряжение, которое обеспечивало режим предельного тока ( 7 = 0,65 в) и осуществляли измерение величины электрического тока, протекающего через диск. Такие измерения проводили с дисками раз- [c.57]

    Единицей измерения разности потенциальной энергии электронов в двух различных точках пространства является вольт. Для того чтобы между двумя точками пространства возник электрический ток, между ними должно существовать некоторое напряжение. Для определения напряжения электрического поля используется механический эквивалент потенциальной энергии, единицей измерения которого является джоуль эта единица энергии измеряется работой, которую необходимо выполнить, чтобы на пути длиной 1 м придать телу массой 1 кг ускорение 1 м/с . Вольт представляет собой напряжение между двумя точками электрического поля, при перемещении между которыми заряда в 1 Кл выполняется работа в [c.285]

    В воде. Калориметр подобного типа калибруется путем пропускания электрического тока через проволочный нагреватель с известным сопротивлением и перевода измеренной электрической энергии в тепловую энергию. Электрическая энергия, как указано выше, определяется произведением напряжения Е на силу тока I и время его протекания с, т. е. E l t. Поскольку, согласно закону Ома, Е = 1R, электрическая энергия, выделяющаяся в нагревателе с сопротивлением R за время f, должна быть равна Pkt. Например, при пропускании тока силой 0,5 А через сопротивление 50 Ом в течение 10 с, выделяется энергия [c.305]

    Наиболее прямой метод определения электрической подвижности состоит в измерении скорости перемещения границы раздела между двумя растворами электролитов в трубе постоянного поперечного сечения, через которую пропускается электрический ток. Например, если 0,1 М раствор хлористого калия налит в трубу над раствором хлористого кадмия, как показано на рис. 11.3, а, и через трубу пропускают электрический ток i, то ионы калия начнут двигаться вверх по направлению к отрицательному электроду, удаляясь от начальной границы раздела. Их будут сопровождать более медленно движущиеся ионы кадмия, так что в столбе электролита не возникнет разрыва. Поскольку концентрация ионов кадмия над первоначальной границей раздела ( d b) будет вообще отличаться от исходной, образуется зона изменения концентрации хлористого кадмия (на рис. 11.3,6 она заштрихована). Чтобы рассчитать электрическую подвижность ионов калия по скорости их движения в растворе КС1, необходимо знать напряженность электрического поля Е в растворе КС1. Напряженность электрического поля Е равна градиенту электрического потенциала ф со знаком минус. Если электрический потенциал изменяется только в направлении X, то [c.348]

    Метод квадратно-волновой полярографии впервые применили Баркер и Дженкинс [289]. Этот метод основан на наложении на электродный потенциал переменного напряжения квадратной формы малой амплитуды. Измерению подлежит переменная составляющая электролизного тока в зависимости от потенциала, который меняется, как и в обычной полярографии, линейно во времени. Для устранения емкостной составляющей переменного тока измерение производится в конце каждого полупериода тока, когда двойной электрический слой на поверхности электрода успевает приобрести новый электрический заряд. Согласно Баркеру и Дженкинсу [289], могут быть определены концентрации восстанавливающихся обратимо веществ порядка 2-10 М. Аналитическое применение метода описано в работах [398—401], а его теория — в работе [484]. [c.244]

    При компьютерной обработке результатов за искомое значение температуры можно принимать ее среднее значение по площади или выбранному участку объекта. Следует иметь в виду, что температура на поверхности фарфоровых покрышек определяется как нагревом обмотки вследствие прохождения электрического тока, так и диэлектрическими потерями в изоляции, которые характеризуются тангенсом угла потерь tg5. Для того, чтобы оценить вклад tg5, следует выполнить тепловизионные измерения без нагрузки, то есть при нахождении объекта только под рабочим напряжением. [c.300]

    Различают абсолютные коэффициенты Пельтье П и Попределение которого должно проводиться в изотермических условиях температура исследуемого спая должна быть одинаковой при прямом и обратном направлениях тока). Постоянство температуры следует обеспечивать при постоянном отношении плотностей электрического тока и теплового потока, что связано с дополнительными экспериментальными трудностями. Гораздо проще осуществляется измерение коэффициента Пельтье (Пг), при определении которого должны выполняться изоэлектрические условия напряжение на спае должно быть одинаковым при обоих направлениях тока). Измерение коэффициента П , предпочтительнее, чем измерение термоэлектрической способности S, так как величина П стремится к постоянному значению по мере приближения температуры к абсолютному нулю, тогда как величина S при тех же условиях стремится к нулю. Кроме того, по чисто практическим причинам измерение коэффициента П при низких температурах оказывается более точным. В дальнейщем, употребляя символ П при обозначении коэффициента Пельтье, будем иметь в виду величину П ,. [c.603]

    Процессу деполяризации на полярографической кривой соответствует увеличение тока при определенном напряжении, величина которого зависит от химической природы деполяризатора. При дальнейшем увеличении напряжения рост тока замедляется, он достигает максимального значения, после чего уже не меняется с ростом напряжения. Этот не зависящий от напряжения ток называется предельным, а участок кривой от начала увеличения тока до предельного значения называется полярографической волной. Высота волны соответствует величине предельного тока, измеренного от начала увеличения тока (способы измерения высоты волн см. в гл. VI, разд. 3). По мере увеличения тока деполяризатор в непосредственной близости от электрода расходуется пока его концентрация у поверхности электрода становится равной нулю при этом ток достигает предельного значения. Величина предельного тока определяется только скоростью подачи деполяризатора из раствора к поверхности электрода. Если деполяризатором являются электрически нейтральные молекулы, то такая подача осуществляется только путем диффузии. Предельные токи, величина которых определяется только диффузией, рассмотрены в гл. VI. [c.57]

    Условность разделения заключается в том, что электрические свойства пластмасс сильно зависят от внешних условий — температуры, влажности, степени ионизации окружающей среды, напряженности электрического поля, силы тока и других. При станд ти-зованных измерениях частота электромагнитного поля — 10 Гц, температура — 20 С, относительная влажность воздуха — 60 %. Образец имеет форму диска диаметром 100 мм. [c.150]

    Измерения удельных объемного и поверхностного сопротивлений проводят методом измерения токов, проходящих через образец (р или по поверхности образца (р при приложении к нему постоянного по напряжению электрического поля. [c.156]

    Измерение температуры термоэлектрическими приборами основано на свойстве сплава двух разнородных металлов давать нри нагревании электрическое напряжение (термоэлектричество). Возьмем две проволочки из разных металлов или из различных сплавов, спаяем одни концы этих проволочек вместе, а другие, свободные, соединим с гальванометром — прибором, измеряющим малые напряжения электрического тока (рис. 69). Есл теперь нагреть место спая, то стрелка гальвано- 69. Схема термоэлектри метра отклонится, что указывает на ческого пирометра, возникновение электрического тока различные металлы термопары  [c.121]

    Электрические методы измерения механических параметров. Для измерения механических параметров нпгроко используют электрические методы. Их преимущества — малая инерционность измерительных устройств, что особенно важно при изучении быстро протекающих процессов в машинах, высокая чувствительность, возможность дистанционного измерения, простота хранения и обработки информации. Система измерения в этом случае состоит из датчика, преобразующего измеряемый импульс в электрический сигнал, усилителя электрического сигнала (напряжения или силы тока), измерительного устройства, включающего регистрирующие приборы (различные самописцы или осциллографы). По нрннцину работы [c.20]

    Теоретические исследования поведения органических веществ в неводных растворах при наложении неоднородного электрического поля [117, 118] позволяют объяснить поведение частиц твердых углеводородов петролатума в таком поле. При сравнительно малых напряженностях электрического поля вследствие поляризации двойного слоя частицы движутся в область большего градиента потенциала. При увеличении напряженности, когда происходит поляризация материала частиц, возникает пондеромотор-наясила, которая изменяет направление частиц в зависимости от диэлектрической проницаемости дисперсной фазы и дисперсионной среды. Измерения при помощи моста переменного тока Р-570 на частоте 1000 Гц показали, что диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды больше, чем дисперсной фазы (2,00 и 1,93 [c.189]

    Для определения электропроводности по методу ASTMD3114 отбирают не менее 1 л пробы топлива в канистру с эпоксидным покрытием или в стеклянную бутыль. Тару, предназначенную для отбора пробы топлива, тщательно подготавливают — промывают последовательно горячей водой, холодной дистиллированной водой, ацетоном, хлороформом, продувают сухим азотом, ополаскивают несколько раз исследуемым топливом и затем отбирают пробу. Хранить пробы топлива отобранные для измерения электропроводности, не рекомендуется. Основным узлом прибора для определения по методу ASTMD3114 является электродная ячейка. В стакан из нержавеющей стали емкостью 250 мл помещены цилиндрические электроды. Расстояние между стенкам электродов должно быть не менее 1 мм. Электропроводность топлива измеряют при напряженности электрического поля от 0,8 до 1,6 В/мм. Переключением клеммы на ячейку от батареи подается напряжение 1,5 В, и в этот момент на приборе фиксируется величина электрического тока, проходящего через ячейку. Электропроводность топлива рассчитывают по закону Ома  [c.130]

    При наладке катодной защиты. После окончания строительства i монтажа катодной защиты перед включением ее под напряжение тщательно лроверяют все элементы, производят измерение сопротивлений растекания анодного И защитных заземлений, переходного сопротивления защищаемое сооружение—земля, полного сопротивления цепи и полученные данные заносят в паспорт. Подают напряжение переменного тока на выпрямитель, включают нагрузку и, регулируя напряжение и ток источника защиты, устанавливают эффективную полноту катодной защиты по миллиамперметру в электрической цепи диод—миллиамперметр— 1И0Д. С этой целью наблюдают за показанием стрелки в процессе регулирования, [c.123]

    Измерение б производят при напряженности электрического поля ие менее 1 кв1мм при 20, 70 и 90 С на мосте переменного тока (Р-525) или любого другого прибора, обеспечивающего измерения tg б в соответствующих пределах при заданием напряжении и пригодного для работы с трехэлектродной схемой. Применяемые приборы должны иметь пределы измерения, перекрывающие значения измеряемой величины tg б примерно в 2 раза. [c.216]

    Хотя электропроводность растворов электролитов рассматривается только в гл. 16, ее предварительное обсуждение позволяет понять суть экспериментального метода определения данных, с помощью которых вычисляются значения констант и К . Чистая вода является плохим проводником электрического тока, но растворы Na l или какого-либо другого типично ионного вещества очень хорошо проводят ток. Растворы слабых электролитов занимают промежуточное положение между плохими и хорошими проводниками электрического тока, так как частичная ионизация этих веществ способна обеспечить лишь слабую или не слишком больщую электропроводность. Принцип действия приборов, предназначенных для измерения электропроводности, основан на том, что наличие электрического потенциала вызывает протекание тока, сила которого связана с потенциалом и сопротивлением R проводящей среды законом Ома Напряжение (вольты) = [c.266]

    Величину 2= РоС называют удельным акустическим (волновым) сопротивлением среды. Она имеет важнейшее значение для описания распространения, излучения и отражения упругих волн. Выражение (2.7) иногда называют акус -тическим законом Ома. В самом деле, если поставить в соответствие электрическому напряжению акустическое давление, электрическому току — колебательную скорость, электрическому сопротивлению — удельное акустическое сопротивление, то можно сопоставить электрический закон Ома и = Ш п акус-. тический закон Ома р = vZ. В соответствии с этой аналогией единица измерения 2 получила название акустического Ома (1 акОм = 1 кг/(м с)). [c.35]


Электрические измерения силы тока, напряжения и сопротивления

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ И СОПРОТИВЛЕНИЯ  [c.81]

Диагностирование рабочих характеристик сварочных линий осуществляется с помощью измерения или записи электрических характеристик силы тока, напряжения, сопротивления цепи. Здесь может применяться также дистанционное измерение температуры. В автоматическом оборудовании для точечной и стыковой  [c.151]


Количество подведенной от электрического нагревателя теплоты определяется по напряжению 11 и силе тока I. Напряжение измеряется вольтметром класса точности 0,1. Сила тока определяется по падению напряжения на образцовой катушке сопротивления. Считая погрешность электрического сопротивления образцовой катушки пренебрежимо малой по сравнению с погрешностью определения падения напряжения, принимаем относительную погрешность измерения силы тока такой же, как и погрешность измерения падения напряжения. Падение напряжения измеряется тем же самым вольтметром, что и напряжение и-. Во  [c.134]

Электрические свойства такого диэлектрика—-диэлектрическая проницаемость и потери определяются в основном путем расчета с использованием силы тока, напряжения, сопротивления, емкости и частоты, которые измеряются путем непосредственного отсчета по прибору. Поэтому, на наш взгляд, является весьма целесообразным для измерения неэлектрических величин использовать емкость, определяемую с помощью емкостных преобразователей. Измерение плотности или содержания отдельных компонентов в стеклопластике с помощью емкостных преобразователей основано на изменении емкости преобразователя за счет изменения содержания связующего или стеклонаполнителя в стеклопластике. Однако следует отметить, что емкость преобразователя в значительной степени зависит от типа преобразователя, его геометрических размеров, диэлектрической проницаемости материала, используемой частоты переменного тока, температуры и других параметров. Поэтому при расчете и конструировании датчика, а также при составлении корреляционной связи между плотностью стеклопластика и емкостью датчика, необходимо все это учитывать.  [c.101]

Понятие об электрическом токе. Проводники и изоляторы электрического тока. Напряжение. Единицы измерения напряжения — вольт. Сила тока. Единица измерения силы тока — ампер. Сопротивление. Единица измерения сопротивления — ом. Закон Ома.  [c.551]

В качестве источника электрической энергии использована аккумуляторная батарея, развивающая электродвижущую силу Е и имеющая собственное внутреннее сопротивление г. Потребителем, имеющим сопротивление К, может служить электродвигатель, лампочка, нагревательное устройство и др. Для измерения силы тока и напряжения в цепи имеются амперметр и вольтметр.  [c.5]


Для проверки собранной электрической части лифта применяются приборы для измерения силы тока (амперметры), напряжения тока (вольтметры) и сопротивления изоляции между проводами разных фаз и между каждым проводом и землей (мегомметры или меггеры) .  [c.95]

Мощность электрического нагревателя может быть измерена ваттметром сейчас имеются ваттметры класса 0,5 и даже 0,2. При необходимости повысить точность измерения мощности применяют схему с потенциометром. Эта электрическая схема в точности повторяет схему измерения сопротивления термометра сопротивления (см. рис. 3.13), где вместо термометра ставится нагреватель. Питание электрического нагревателя проводится от мощной батареи аккумуляторов или от сети переменного тока через выпрямитель так как сила тока в такой схеме весьма велика, то это надо учесть при выборе образцового сопротивления Кы- Измерение падения напряжения на образцовом сопротивлении дает возможности рассчитать силу тока /, проходящего через нагреватель падение напряжения на самом нагревателе А6 также измеряется потенциометром и мощность определяется как  [c.170]

Принято различать прямые и косвенные измерения. При прямом измерении мы непосредственно сравниваем величину нашего объекта с величиной единичного объекта, например, прикладывая образцовый метр к измеряемой длине либо определяя искомое число прямо по показаниям измерительного прибора — силу тока по амперметру, вес по показаниям пружинных весов и т.д. Однако гораздо чаще измерения проводят косвенно, например, площадь прямоугольника -по измерению его сторон, электрическое сопротивление — по измерениям сипы тока и напряжения, концентрацию примеси — по интенсивности ее спектральных пиний и т.д. Во всех этих случаях интересующее нас значение измеряемой величины получается путем соответствующих расчетов.  [c.6]

Практические измерения по определению опасности коррозии или эффективности катодной защиты являются преимущественно электрическими по своей природе. В принципе вопрос всегда сводится к измерению трех наиболее известных величин в электротехнике напряжения, силы тока и сопротивления. Определение потенциалов металлов в грунте или в растворах электролитов является измерением (не создающим нагрузки на цепь тока) падения напряжения между объектом и электродом сравнения, находящимися в среде с высоким сопротивлением (см. раздел 2.2).  [c.81]

Электролизер для получения алюминия — сложный электрометаллургический агрегат. Конструктивное и технологическое состояние процесса оценивается параметрами — геометрическими (длина, ширина, площадь, объем и т.д.), электрическими (напряжение, сила тока, мощность, электрическое сопротивление), магнитными (напряженность и индукция магнитного поля электромагнитная сила и т.д). Тепловые характеристики определяются тепловыми и энергетическими параметрами — температурой, теплопроводностью, теплоемкостью и пр. Значение каждого из этих параметров позволяет оценить те или иные особенности работы электролизера. Для измерения каждого из этих параметров применяются различные методы, специальные приборы и приспособления.  [c.355]

Для измерения различных электрических величин пользуются электроизмерительными приборами. Напряжение измеряют вольтметром, силу тока — амперметром, сопротивление —омметром и т. д.  [c.199]

Через 81 год после изобретения электрометра Георг Ом экспериментально открыл основной закон электрической цепи (закон Ома), связавший между собой напряжение, силу тока и сопротивление. Соотношение этих величин можно было открыть и без измерений, теоретически. Но, чтобы соотношение стало законом, его обязательно нужно подтвердить экспериментами. С законом Ома, кстати, было наоборот теоретический вывод последовал через год после экспериментального открытия.  [c.10]

Исследованиями ЭНИМСа установлено, что наиболее подверженными воздействию токов, текущих во вспомогательном контуре станка при ПМО, оказываются подшипники шпинделя. Прохождение тока через них может вызвать образование электрической дуги и, как следствие, выход узла из строя. Расчетный ресурс работы подшипника сохраняется, если падение напряжения на нем не превышает 0,8 В. Эту величину и следует принимать в качестве исходной при проектировании системы защиты станка от паразитных токов, связанных с ПМО. Падение напряжения на подвижных узлах станка существенно возрастает с увеличением частоты вращения шпинделя. Так, при одной и той же силе тока дуги падение напряжения на подшипниках карусельного станка 1540 составляло 0,16 В при частоте вращения шпинделя п==3 мин-, а возрастало до 0,45 В при п=80 мин-. Контроль падения напряжения на подшипниках станка, модернизируемого для ПМО, должен проводиться при максимальном токе дуги, наибольшей частоте вращения шпинделя и неработающем резце. В цепь между шпинделем и корпусом станка должен включаться вольтметр с внутренним сопротивлением порядка 10 Ом. Измерение падения напряжения должно производиться при запуске станка в эксплуатацию, а далее периодически  [c.175]


Весьма точным прибором, пригодным для измерения не только осредненных по времени скоростей, но также и мгновенных скоростей пульсирующего турбулентного потока, является термоанемометр, представляющий собой тонкую короткую проволочку, нагреваемую пропускаемым через нее электрическим током. При погружении в поток газа или жидкости проволочка охлаждается тем сильнее, чем больше скорость потока. С уменьшением же температуры проволочки увеличивается ее электрическое сопротивление, которое определяется по разности напряжений на ее концах, измеряемой милливольтметром или осциллографом. Проволочку изготовляют из платины, учитывая постоянство ее электрических и термических свойств, а также высокую температуру плавления. При измерении скоростей движения воды ввиду ее электропроводности (вследствие имеющегося в ней обычно загрязнения) проволочку запаивают в стеклянную трубку, толщину которой принимают с учетом величины и изменчивости измеряемых скоростей, а также силы тока, пропускаемого через проволочку. Диаметр проволочки должен быть равен примерно 0,1 мм, внешний диаметр стеклянной трубки составляет 0,25—0,3 мм, длина проволочки — около 10 мм. Такие малые размеры прибора позволяют измерять распределение скоростей в очень малых моделях и, что особенно ценно, в непосредственной близости от ограничивающих поток стенок.  [c.66]

Как видно, более острые выступы значительно скорее и легче осуществляют пробой промежутка и вслед за этим металлический контакт, чем сильно закругленные, тупые полированные микровыступы. Но отсюда следует и еще один вывод о неопределенности электрических сопротивлений холодных контактов, если их измерение производится при различной разности потенциалов, или, что тоже самое, при различных силах тока, пропускаемых через контакт. Это имеет место при измерении падения напряжения на контакте и определения средней величины полного сопротивления контакта.  [c.37]

Контрольные измерения тока. Для контрольных измерений напряжения и силы переменного и постоянного, тока, а также для измерения сопротивлений постоянному току предназначается ампервольтметр Ц-315. Он является переносным прибором, с помощью которого электромеханик или электромонтер может проверить напряжение и установить его падение при пуске лифтового электродвигателя, а также проверить величину изоляции электрических цепей.  [c.160]

Если искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, найденными прямыми измерениями, то этот вид измерений называют косвенным. Например, объем параллелепипеда находят умножением трех линейных величин (длины, ширины и высоты) электрическое сопротивление — делением падения напряжения на силу электрического тока. Уравнение косвенного измерения у =f x ,x ,…,xn), где х, — i-Pi результат прямого измерения.  [c.118]

На практике нагревание калориметра проводят при помощи электрического тока, а количество теплоты рассчитывают исходя из данных измерения силы тока, напряжения и времени протекания тока. Обычно точность этих измерений настолько высока, что обработка полученных кривых не вызывает затруднений (см. разд. 6.2.1). Часто вместо параметров электрического тока измеряют изменение температуры калориметрической системы при помощи термометра сопротивления. Чувствительность измерений в таких экспериментах вьпие на порядок. Удельную теплоемкость рассчитывают как Ср =AQ/(ATm), если измерения выполняют при постоянном давлении, или Су=АОЦАТт), если измерения выполняют при постоянном объеме.  [c.67]

Разделение котодного и анодного пространств при измерении силы тока контактной пары с помощью электрического ключд приводит к созданию условий, чаще всего отсутствующих на практике, поэтому падение напряжения на ключе также необходимо компенсировать по принципу схемы с нулевым сопротивлением, иначе результаты будут занижены. Уменьщить сопротивление между электродами можно, разделяя их электрохимическим мостиком, не имеющим шлифов. Концы такого мостика заполняются агар-агаром.  [c.145]

В квазимонохромати-ческнх пирометрах используют лампы с вольфрамовой нитью, обладающей значительным температурным коэффициентом сопротивления. Таким образом, сила тока через лампу, напряжение на ее зажимах либо электрическое сопротивление нити лампы могут служить мерой ее яркостной температуры. В соответствии с этим в квазимонохроматических пирометрах в качестве показывающего прибора используют амперметр, включенный последовательно с лампой вольтметр, измеряющий падение напряжения на зажимах лампы логометр или мост, показания которых зависят от сопротивления лампы. В лабораторных и образцовых пирометрах силу тока в лампе обычно измеряют компенсационным методом. На нижнем пределе измерения сила тока в пирометрической лампе равна примерно половине величины, соответствующей верхнему пределу измерения ( 400 С). В связи с этим в пирометрах применяют амперметры с подавленным нулем или дифференциальные амперметры. Аналогичный принцип осуществляется при использовании вольтметров неиспользованной остается первая треть шкалы. Применение логометра или уравновешенного моста позволяет использовать всю шкалу показывающего при-бора. Точность отсчета и измерения значительно повышается при использовании уравновешенного моста.  [c.337]

Для измерения электрических параметров в бортовой цепи в продаже имеются так называемые комбинированные измерительные приборы, которые в одном устройстве объединяют вольтметр для измерения напряжения, амперметр для измерения силы тока и омметр для измерения сопротивления. Имеющиеся в продаже измерительные устройства различаются между собой главным образом диапазоном и точностью измерений. Диапазоном измерения устанавливается, в какой области должны находиться ре-тстрируемьй напряжение и сопротивление  [c.160]


Во время опыта калориметр герметически соединяется с печью через охлаждаемый фланец, имеющий отверстие для затвора 5, через которое ампула с исследуемой жидкостью попадает в калориметр. Перед началом измерений теплоемкости проводится определение теплового значения А калориметра расчетным или экспериментальным путем. При экспериментальном определении Ср,кк1ГА/(кг-град) значения А количество 0,5 тепла, вводимого в калориметр за время нагревания т, определяется по силе тока, проходящего через нагреватель, и падению напряжения на нем. Измерение электрических величин осуществляется при помощи потенциометрической схемы измерений. По показаниям термометра сопротивления находится зависимость температуры калориметра от времени. Графическая обработка этой зависимости дает возможность учесть поправку на теплообмен с окружающей средой [Л. 140]. Тепловое значение А калориметра определялось в интервале температур от 20 до 45°С. Погрешность в измерении теплового значения калориметра составляла 0,25—0,3%.  [c.145]

На рис. 21 ириведена функциональная схема батареи конденсаторов с элек1ромагнитиым устройством для калибровки ударных акселерометров. Это устройство может работать как по методу изменения скорости, так и по методу измерения силы. Принцип действия устройства основан на преобразовании накопленной электрической энергии в механическую при разряде батареи конденсаторов на выталкивающую катушку, которая возбуждает магнитное поле, взаимодействующее с расположенными вблизи выталкивающей катушки проводпиком-спа-рядом, сообщая ему мощный импульс ускорения. В исходном состоянии проводник-снаряд / устанавливают на. электромагнит батареи кондепсаторов2. При зарядке от источника постоянного тока 5 электронный выключатель 4 замкнут, через ограничивающий блок сопротивлений 5 заряжаются конденсаторы ё. Напряжение на конденсаторах контролируют при помощи специального измерительного контура. По достижении требуемого напряже-  [c.368]

Четыре первых члена этой формулы характеризуют влияние погрешностей электрических величин, необходимых для вычисления количества тепла, выделяемого электрическим током. Ясно, что для уменьшения этих погрешностей надо использовать амперметр и вольтметр высокой точности, причем сопротивление обмотки вольтметра должно быть большим. Однако для проведения наиболее точных экспериментов следует вообще отказаться от схемы, использующей амперметр и вольтметр, и применить метод компенсации. При этом калориметрический нагреватель включается по четырехпроводной системе и вся измерительная схема выглядит аналогично схеме для измерения сопротивления термометра сопротивления (рис. 3-11). только в случае необходимости к потенциометру добавляется делитель напряжения. Применение метода компенсации позволяет существенно уменьшить ошибки измерения напряжения и силы тока нагревателя, а ошибка, зависящая от сопротивлений вольтметра и нагревателя, выпадает совсем.  [c.271]

Измерение электрического сопротивления систем с клеевыми соединениями г производилось путем определения силы тока через образец и падения напряжения на участке образца. В целях проверки пригодности полученных расчетных зависимостей для термического сопротивления наполненной клеевой прослойки, обработанной в магнитном поле, была проведена серия экспериментальных исследований. Объектами исследования были клеевые композиции на основе полиэфирной смолы ПН-1 со стиролом в качестве полимеризуюш его растворителя, а также на основе эпоксидной смолы ЭД-5 и ПЭПА с диспергированными в них железным (карбонильный) Р-50 или никелевым (карбонильный) ПНК порошками. Склеивались стандартные образцы из стали 45 с поверхностями, обработанными шлифованием с последующей зачисткой шкуркой до 7а класса чистоты. Давление отверждения поддерживалось на у]ровне (2—3)-10 Па. Толщина клеевой прослойки выдерживалась в пределах 0,3 мм.  [c.216]

При проведении электрических стендовых испытаний источников питания измерения производят измерительными приборами класса не ниже 0,5 при государственных испытаниях и не ниже 1,5 при приемо-сдаточных. Во всех случаях снимаются внешние статические характеристики или их характерные точки, в частности, значения напряжения холостого хода и силы тока при нормированном рабочем напряжении. Изоляцию силовых развязывающих трансформаторов испытывают на сопротивление и электрическую прочность между обмотками, а также между каждой обмоткой и корпусом. Прочность проверяют повышенным переменным напряжением 2. .. 4 кВ, а межвит-ковую прочность — двойным (к номинальному напряжению) при повышенной частоте 100. .. 400 Гц. Источники питания, режим работы которых предполагает или допускает короткие замыкания нагрузок, испытывают на прочность единичными кратковременными, имитирующими замыкания, нагрузками с нормированным сопротивлением (обычно 10 МОм).  [c.48]

Измерение электрического сопротивления и излучательных характеристик металлов производится на цилиндрических образцах длиной 300 и диаметром 1 мм, нагреваемых постоянным током в вакууме. Измеряется сила тока, протекающего через образец, падения напряжения на рабочем участке и его температура. По этим данным определяется электрическое сопротивление и излучательная способность. Указанные характеристики исследованы для вольфрама, молибдена и других элементов в интервале от 800 до 2400 3000° С. Таблиц 4, библиогр. И назв.  [c.183]

Для определения электрических свойств лакокрасочных материалов и покрытий существуют гостированные методы и приборы. В частности, удельное объемное сопротивление определяют по ГОСТ 6433.2—71, диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь в зависимости от частоты — по ГОСТ 6433.4—71 или ГОСТ 22372—77, а электрическую прочность — по ГОСТ 6433.3—71. Для определения р1/ пользуются приборами типа ПУС-1, М-218, или тераомметром Е6-3 (МОМ-4). Принцип измерения основан на оценке напряжения и силы тока, который проходит через образец, находящийся между двумя электродами. В случае порошковых красок применяют таблети-рованные образцы. Значение ру рассчитывают по формуле  [c.138]

ОММЕТР, прибор для измерения электрического (омического) сопротивления. В зависимости от диапазона измерений различают микроомметры, мегомметры, тераомметры. В простейших О. с магнитоэлектрическим измерительным механизмом реализуется метод вольтметра-амперметра при пост, напряжении источника питания сила тока, протекающего через подвижную рамку механизма, и отклонение указателя определяются измеряемым сопротивлением. Осн. недостаток таких О.— зависимость их показаний от напряжения источника питания, поэтому перед применением рассматриваемого О. нач. положение указателя обязательно корректируется. О. с логометром нечувствительны к отклонению напряжения питания от номин. значения (в пределах примерно  [c.486]

Предусилители для пьезодатчиков. Пьезоэлектрические датчики ускорениий н сил наиболее часто используют в аппаратуре для измерения параметров механических колебаний. Пьезоэлектрический преобразователь этих датчиков имеет емкостное внутреннее сопротивление и вырабатывает электрический заряд, пропорциональный измеряемому сигналу. Пьезоэлектрический преобразователь момшо рассматривать как источник заряда, тока или напряжения. Соответственно различаюг предусилители заряда, тока и напряжения. Выходные сигналы пропорциональны соответственно указанным входным величинам. Наибольшее применение находят предуси-  [c.234]


Для своих опытов по кипению мы несколько видоизменили метод Джеффри. Использованная в настоящей работе схема показана на фиг. 2. Постоянный ток силой около 30 а пропускали через трубку с паром и стандартное манганиновое сопротивление 0,0005 ом. Падение напряжения на трубке составляло около 0,007 в. Эти показания регистрировались с точностью 10 в потенциометром типа К-2 ( Лидс и Нортрап ) с гальванометром, 1 мм шкалы которого соответствовал 0,5 10″ в. Тепло, выделяемое электрическим током, составляло всего 0,2 вт, что представляло собой малую величину по сравнению с теплом, выделяющимся при конденсации пара. Максимальная погрешность измерения температуры металла вследствие электрических и прочих источников неточности оценивается приблизительно величиной 2,2°С.  [c.262]

Электроизмерительные приборы — Университетская физика, том 2

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

  • Опишите, как подключить вольтметр в цепь для измерения напряжения
  • Опишите, как подключить амперметр в цепь для измерения тока
  • Опишите использование омметра
Закон

Ома и метод Кирхгофа полезны для анализа и проектирования электрических цепей, предоставляя вам значения напряжения, проходящего тока и сопротивления компонентов, составляющих цепь.Для измерения этих параметров требуются инструменты, и эти инструменты описаны в этом разделе.

Вольтметры и амперметры постоянного тока

В то время как вольтметр с измеряет напряжение, амперметр с измеряет ток. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях на самом деле являются вольтметрами или амперметрами ((рисунок)). Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дает более полное представление о применениях последовательного и параллельного подключения.

Датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый, соответственно) в этом Volkswagen 1996 года выпуска представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «передающих» устройств. Эти единицы пропорциональны количеству бензина в баке и температуре двигателя. (Источник: Кристиан Гирсинг)

Измерение тока с помощью амперметра

Чтобы измерить ток через устройство или компонент, амперметр подключается последовательно с устройством или компонентом. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них.(См. (Рисунок), где амперметр обозначен символом A.)

(a) Когда амперметр используется для измерения тока через два резистора, подключенных последовательно к батарее, одиночный амперметр помещается последовательно с двумя резисторами, потому что ток через два последовательно соединенных резистора одинаков. (b) Когда два резистора подключены параллельно к батарее, необходимы три метра или три отдельных показания амперметра для измерения тока от батареи и через каждый резистор.Амперметр подключается последовательно к рассматриваемому компоненту.

Амперметры должны иметь очень низкое сопротивление, доли миллиома. Если сопротивлением нельзя пренебречь, установка амперметра в цепь изменит эквивалентное сопротивление цепи и изменит измеряемый ток. Поскольку ток в цепи проходит через измеритель, амперметры обычно содержат плавкий предохранитель для защиты измерителя от повреждения слишком высокими токами.

Измерение напряжения с помощью вольтметра

Вольтметр подключается параллельно к любому устройству, которое он измеряет.Параллельное соединение используется, потому что объекты, находящиеся параллельно, испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. (Рисунок), где вольтметр обозначен символом V.)

Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещается параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между положительной клеммой и отрицательной клеммой аккумулятора или источника напряжения. Невозможно подключить вольтметр напрямую через ЭДС без учета внутреннего сопротивления батареи.

Поскольку вольтметры подключаются параллельно, вольтметр должен иметь очень большое сопротивление. Цифровые вольтметры преобразуют аналоговое напряжение в цифровое значение для отображения на цифровом индикаторе ((рисунок)). Недорогие вольтметры имеют сопротивление порядка, тогда как у высокоточных вольтметров сопротивление порядка. Значение сопротивления может варьироваться в зависимости от того, какая шкала используется на измерителе.

(a) Аналоговый вольтметр использует гальванометр для измерения напряжения.(b) Цифровые счетчики используют аналого-цифровой преобразователь для измерения напряжения. (кредит: модификация произведений Джозефа Дж. Траута)

Аналоговые и цифровые счетчики

В лаборатории физики вы можете встретить два типа измерителей: аналоговые и цифровые. Термин «аналоговый» относится к сигналам или информации, представленной непрерывно изменяющейся физической величиной, такой как напряжение или ток. Аналоговый измеритель использует гальванометр, который по сути представляет собой катушку провода с небольшим сопротивлением, в магнитном поле с прикрепленной стрелкой, указывающей на шкалу.Ток течет через катушку, заставляя катушку вращаться. Чтобы использовать гальванометр в качестве амперметра, параллельно катушке помещают небольшое сопротивление. У вольтметра большое сопротивление ставится последовательно с катушкой. Цифровой измеритель использует компонент, называемый аналого-цифровым (аналого-цифровым) преобразователем, и выражает ток или напряжение как серию цифр 0 и 1, которые используются для работы цифрового дисплея. Большинство аналоговых счетчиков заменено цифровыми.

Проверьте свое понимание Цифровые измерители способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые измерители, использующие гальванометры.Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые счетчики, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики. Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. Обратитесь к (Рисунок) и (Рисунок) и их обсуждение в тексте.

Омметры

Омметр — это прибор, используемый для измерения сопротивления компонента или устройства.Работа омметра основана на законе Ома. Традиционные омметры содержат внутренний источник напряжения (например, аккумулятор), который подключается к проверяемому компоненту, создавая ток через компонент. Затем для измерения тока использовался гальванометр, а сопротивление вычислялось по закону Ома. Современные цифровые измерители используют источник постоянного тока для пропускания тока через компонент, и измеряется разность напряжений на компоненте. В любом случае сопротивление измеряется по закону Ома, где известно напряжение и измеряется ток, либо известен ток и измеряется напряжение.

Интересующий компонент должен быть изолирован от цепи; в противном случае вы будете измерять эквивалентное сопротивление цепи. Омметр никогда не следует подключать к «активной» цепи, к которой подключен источник напряжения и через нее проходит ток. Это может повредить глюкометр.

Сводка

  • Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток. Аналоговые счетчики основаны на комбинации резистора и гальванометра, устройства, которое дает аналоговые показания тока или напряжения.Цифровые измерители основаны на аналого-цифровых преобразователях и обеспечивают дискретное или цифровое измерение тока или напряжения.
  • Вольтметр помещается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
  • Амперметр подключается последовательно, чтобы получить полный ток, протекающий через ответвление, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
  • Стандартные вольтметры и амперметры изменяют схему, к которой они подключены, и поэтому их точность ограничена.
  • Омметры используются для измерения сопротивления. Компонент, в котором должно быть измерено сопротивление, должен быть изолирован (удален) от цепи.

Концептуальные вопросы

Что произойдет, если вы включите вольтметр последовательно с проверяемым компонентом?

Вольтметр включит большое сопротивление последовательно с цепью, что значительно изменит схему. Это, вероятно, дало бы толкование, но это было бы бессмысленно.

Каковы основные действия омметра при измерении сопротивления резистора?

Почему не следует подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения, как показано ниже?

Амперметр имеет малое сопротивление; следовательно, будет образовываться большой ток, который может повредить измеритель и / или перегреть аккумулятор.

Проблемы

Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах щелочного элемента на 1,585 В, имеющего внутреннее сопротивление, путем подключения вольтметра к его клеммам (см. Ниже). а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. (c) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.

Глоссарий

амперметр
прибор для измерения силы тока
вольтметр
прибор для измерения напряжения

Основы измерения электроэнергии

Основные измерения электрической мощности

Понимание выработки электроэнергии, потерь мощности и различных типов измеряемой мощности может быть пугающим.Ниже приведен обзор основных измерений электрической и механической мощности.

Электрический ток, напряжение и сопротивление

Любое обсуждение электричества неизбежно приводит к электрическому току, напряжению и сопротивлению. Эти концепции показаны ниже на рисунке 1. Электрический ток — это сам поток электричества, который измеряется в единицах, называемых амперами (A). Напряжение — это сила, которая заставляет электричество течь, и измеряется в единицах, называемых вольтами (В или U). Сопротивление выражает трудности, с которыми течет электричество, и измеряется в единицах, называемых омами (Ом).

На рисунке ниже эти взаимосвязи показаны в виде электрических цепей. В электрической цепи электрический ток проходит через различные типы нагрузки, включая сопротивление, индуктивность и емкость, от положительных полярностей источников питания, таких как батареи, а затем возвращается к отрицательным полярностям на источнике питания. Нагрузка — это термин, который обычно используется для обозначения чего-то, что получает электричество от источника питания и действительно работает (обеспечивает свет, в случае лампочки).


Рисунок 1 — Основные элементы электрической схемы
Мощность

Электрическая энергия может быть преобразована в другие виды энергии и использована.Например, его можно преобразовать в тепло в электронагревателе, в крутящий момент в двигателе или в свет люминесцентной или ртутной лампы. В таких примерах работа, которую электричество выполняет за определенный период (или затраченная электрическая энергия), называется электрической мощностью. Единица измерения электрической мощности — ватт (Вт). 1 ватт эквивалентен 1 джоуля работы, выполняемой за 1 секунду.

В электрических системах напряжение — это сила, необходимая для перемещения электронов. Ток — это скорость потока заряда в секунду через материал, к которому приложено определенное напряжение.Умножив напряжение на соответствующий ток, можно определить мощность.

Постоянный ток (DC) Мощность

Постоянный ток или постоянный ток относится к системам питания, в которых используется одна полярность напряжения и тока, однако амплитуда может изменяться (циклическая или случайная).


Рисунок 2 — Базовая схема, показывающая напряжение и ток с источником постоянного напряжения
Закон Ома

При расчетах электрических цепей используется ряд формул, но именно закон Ома показывает наиболее фундаментальную взаимосвязь: взаимосвязь между электрическим током, напряжением и сопротивлением.Закон Ома гласит, что электрический ток течет пропорционально напряжению. Ниже показана формула для выражения отношения между током (I) и напряжением (U).

По этой формуле ток (I) уменьшается при увеличении значения R и, наоборот, ток (I) увеличивается при уменьшении значения R. R здесь представляет собой сопротивление (или электрическое сопротивление). Другими словами, мы видим, что по мере увеличения или уменьшения сопротивления (R) ток течет с большей или меньшей легкостью.Эту формулу можно переписать, как показано ниже. Если известны два значения: ток, напряжение и сопротивление, вы можете получить оставшееся значение.

Мощность постоянного тока (DC) P (W) определяется умножением приложенного напряжения (U) на ток I (A), как показано выше. В приведенном ниже примере количество электроэнергии, определенное предыдущим уравнением, извлекается из источника питания и потребляется сопротивлением R (в омах) каждую секунду. По закону Ома формулу можно переписать следующим образом:

Электрические цепи постоянного тока поддерживают постоянный ток и напряжение без циклических изменений ни в одном из них.Таким образом, получить мощность постоянного тока (P) с полученной формой волны, представленной ниже, очень просто.

Переменный ток (AC) Мощность

Электропитание, обычно используемое в Японии, работает от 100 В переменного тока. Эти 100 В представляют собой напряжение, выраженное как среднеквадратичное значение (СКЗ).

100 В от настенных розеток воспринимаются как чистые синусоидальные волны, как показано на рисунке ниже. Мы можем видеть, что полярность меняется циклически, и что напряжения постоянно колеблются.Волны переменного напряжения имеют чистые синусоидальные волны, как график на рисунке 3, а также множество других волн, таких как искаженные волны, такие как обычные формы, такие как треугольная и прямоугольная волна. Чтобы определить размер этих волн переменного тока и напряжения, нам нужны значения, соответствующие одному стандарту. Поэтому используется среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение), которое было получено на основе постоянного тока и напряжения.


Рисунок 3 — Полярность переменного напряжения циклически меняется в синусоидальной, треугольной и прямоугольной форме
Среднеквадратичное значение (СКЗ)

Среднеквадратичное значение чаще всего используется при выражении значений переменного тока и напряжения и измеряется в Армейских единицах и Урм.В приведенном выше примере 100 В — это напряжение, выраженное как среднеквадратичное значение (СКЗ).

Простое среднее значение синусоиды равно нулю, поэтому требуется другое уравнение. Вот почему используется среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение), которое было определено на основе постоянного тока и напряжения. Он основан на объеме работы, выполняемой определенным количеством постоянного тока и напряжения, и выражает — используя те же значения, что и постоянный ток и напряжение — величину переменного тока и напряжения, которые выполняют такой же объем работы.

Если теплотворная способность при подаче напряжения постоянного тока на резистор такая же, как теплотворная способность при подаче переменного тока другой формы волны, действующее значение этого напряжения переменного тока будет таким же, как и для напряжения постоянного тока.

Например, теплотворная способность при приложении постоянного напряжения 100 В к резистору 10 Ом такая же, как теплотворная способность при подаче переменного тока 100 В на тот же резистор. Концепция среднеквадратичного значения для электрического тока такая же.


Рисунок 4 — Равная теплотворная способность между сигналами постоянного и переменного тока

Теплотворная способность — это объем выполненной работы, поэтому по следующей формуле мощность рассчитывается как теплотворная способность.

В качестве примера на следующей диаграмме показаны колебания мощности в зависимости от времени, когда на резистор 10 Ом подается постоянный ток 1 А и переменный ток 1 Ампер.


Рисунок 5 — Зависимость мощности от времени при постоянном и переменном токе

Поскольку при постоянном токе нет колебаний значения тока, значение мощности остается постоянным 10 Вт.Однако, поскольку значение тока постоянно колеблется вместе с переменным током, значение мощности колеблется со временем. То, что эти два типа мощности (теплотворная способность) равны, равносильно утверждению, что средние значения Pdc и P1 — Pn равны. Это выражается нижеприведенной формулой.


Здесь резистор (R) постоянный, поэтому им можно пренебречь. Следующее выражает результирующую взаимосвязь между постоянным током и переменным током.

Делая интервал между I1 и In как можно меньшим в этой формуле, в конечном итоге Irms дает квадратный корень из площади части, заключенной в форме волны, деленной на время.Это выражается нижеприведенной формулой.

Важно знать, что постоянный ток 1 А выполняет ту же работу, что и переменный среднеквадратичный ток 1 Ампер. При постоянном и установившемся постоянном токе вы можете получить значение мощности, просто умножив ток на напряжение.

Однако переменный ток не так прост, как постоянный, из-за разницы фаз между током и напряжением. Ниже приведены три типа питания переменного тока.Обычно мощность и потребляемая мощность относятся к активной мощности.

Питание в системах переменного тока

Как и в случае постоянного тока, значение мощности (мгновенное значение мощности) в определенный момент времени для переменного тока может быть получено путем умножения напряжения и тока для этого момента времени.

При переменном токе, поскольку и ток, и напряжение периодически меняются, значения мощности также постоянно меняются. Это показано на следующей диаграмме.

В качестве энергии в секунду мощность может быть получена из среднего значения мгновенной энергии, то есть площади участка, заключенного в форме волны, по времени. Формула выглядит следующим образом:

Например, если к резистору приложен ток 1 Ампер и напряжение 100 Ом, как показано ниже, мощность станет 100 Вт при вычислении по приведенной выше формуле.

При подаче тока и напряжения на резистор результирующие формы сигналов показаны на Рисунке 6 ниже.


Рисунок 6 — Отсутствие разности фаз в чисто резистивной нагрузке

Считается, что ток и напряжение находятся «в фазе» по полярности и времени, когда формы тока и напряжения проходят нулевое значение. Ток и напряжение всегда в фазе, когда нагрузка состоит только из сопротивления.

Когда нагрузка имеет катушку в дополнение к сопротивлению, происходит фазовый сдвиг между сигналом напряжения и тока. Это отставание называется разностью фаз, как показано на рисунке 7.


Рисунок 7 — Разности фаз, характерные для индуктивной и емкостной нагрузки

Разность фаз обычно выражается как Φ (фи), а единица измерения — радианы, но часто указывается в градусах.В приведенном ниже примере точка A начинается из точки P и делает один оборот по окружности круга O. Расстояние между точкой A и прямой линией, проходящей через центр O и точку P (красная линия) как ось Y, и ∠AOP (φ), поскольку ось X дает синусоидальную волну ниже.


Рисунок 8 — Синусоидальная волна с фазой

На рис. 9 показаны кривые тока и напряжения, сдвинутые по фазе на 60 °. При рассмотрении положения на окружности напряжения (u) и тока (i), как в приведенном выше примере, ∠uoi постоянна в каждый момент времени.Угол этой ∠uoi указывает величину разности фаз между напряжением (u) и током (i).


Рисунок 9 — Синусоидальные волны напряжения и тока с разностью фаз

Три типа нагрузки цепи переменного тока показаны на рисунке 10. Как показано ниже, разность фаз между током и напряжением возникает в зависимости от типа нагрузки.


Рисунок 10 — Фазовое и векторное представление цепей переменного тока с резистивной, индуктивной или емкостной нагрузкой

При использовании фаз ток может отставать от напряжения или опережать его.Ток отстает на 90 °, когда нагрузка состоит только из индуктивности, и опережает на 90 °, когда только емкость. Когда существуют все три типа, разность фаз колеблется в соответствии с соотношением размеров каждого компонента. Затем давайте посмотрим на мощность, когда есть разность фаз между током и напряжением.

Питание переменного тока с разностью фаз

Когда существует разность фаз между током и напряжением, происходит мгновенное изменение энергии, как показано на рисунке 11.

Когда ток или напряжение равны 0, мгновенная мощность становится равной 0.Поскольку полярности тока и напряжения в промежутках между ними меняются, мгновенная мощность становится отрицательной. Мощность — это среднее значение мгновенной энергии, поэтому мощность становится меньше, чем когда ток и напряжение совпадают по фазе (пунктирная линия).


Рисунок 11 — Мгновенная энергия, когда напряжение и ток имеют разность фаз

Треугольник мощности и коэффициент мощности

Цепи переменного тока, содержащие емкость, индуктивность или и то, и другое, содержат активную и реактивную мощность.Треугольник мощности, показанный на рисунке 12, помогает проиллюстрировать потребление энергии в индуктивной или емкостной цепи. Треугольник мощности представляет собой прямоугольный треугольник, показывающий соотношение четырех основных элементов, активной мощности, реактивной мощности, полной мощности и коэффициента мощности.


Рисунок 12 — Треугольник мощности показывает соотношение активной и реактивной мощности.

Активная мощность

Активная мощность (P) — это истинная мощность, которую устройство потребляет и выполняет реальную работу в электрической цепи.Активная мощность рассчитывается ниже в ваттах (Вт).

Реактивная мощность

Реактивная мощность (Q) — это мощность, которая не потребляется устройством и передается между источником питания и нагрузкой. Реактивная мощность, которую иногда называют мощностью без мощности, забирает мощность из цепи из-за фазового сдвига, создаваемого емкостными и / или индуктивными компонентами. Этот фазовый сдвиг уменьшает количество активной мощности для выполнения работы и усложняет расчет мощности.Реактивная мощность рассчитывается ниже и измеряется в вольт-амперах реактивной мощности (ВАр). В цепи постоянного тока нет реактивной мощности.

Полная мощность

Полная мощность (S) — это гипотенуза треугольника мощности, состоящая из векторного сложения активной мощности (P) и реактивной мощности (Q). Расчет полной мощности представляет собой умножение действующего напряжения на среднеквадратичный ток с единицей измерения вольт-ампер (ВА).

Коэффициент мощности

При определении коэффициента мощности для синусоидальных волн коэффициент мощности равен косинусу угла между напряжением и током (Cos Φ).Это определяется как коэффициент мощности «смещения» и подходит только для синусоидальных волн. Для всех других форм сигналов (несинусоидальных волн) коэффициент мощности определяется как мощность в ваттах, деленная на полную мощность в амперах напряжения. Это называется «истинным» коэффициентом мощности и может использоваться для всех форм сигналов, как синусоидальных, так и несинусоидальных, с использованием квалификатора λ (лямбда).

Коэффициент мощности (λ) увеличивается или уменьшается в зависимости от величины разности фаз (φ). Рисунок 13 иллюстрирует это явление.


Рисунок 13 — Коэффициент мощности при различных разностях фаз

Для идеальных синусоидальных волн ток и напряжение совпадают по фазе, полная мощность и активная мощность становятся равными, а коэффициент мощности равен 1. Коэффициент мощности уменьшается по мере увеличения разности фаз; коэффициент мощности равен 0,5 (активная мощность равна 1/2 полной мощности) при разности фаз 60 ° и 0 при разности фаз 90 °. Коэффициент мощности 0 означает, что ток течет к нагрузке, но она не работает.

Векторное отображение переменного тока

Временной сдвиг между напряжением и током называется разностью фаз, а Φ — фазовым углом. Смещение по времени в основном вызвано нагрузкой, на которую подается питание. Как правило, разность фаз равна нулю, когда нагрузка является чисто резистивной. Ток отстает от напряжения, когда нагрузка индуктивна. Когда нагрузка емкостная, ток опережает напряжение.


Рисунок 14 — Сдвиг фаз между напряжением и током при чисто индуктивной или емкостной нагрузке

Векторный дисплей используется для четкого отображения зависимости величины и фазы между напряжением и током.Положительный фазовый угол представлен углом против часовой стрелки по отношению к вертикальной оси.


Рисунок 15. Векторная диаграмма показывает соотношение амплитуды и фазы между напряжением и током

Системы питания переменного тока

Питание

переменного тока может быть однофазным или многофазным. Однофазное электричество используется для питания обычных бытовых и офисных электроприборов, но для распределения электроэнергии и подачи электричества непосредственно на оборудование более высокой мощности почти повсеместно используются трехфазные системы переменного тока.

Однофазные электрические схемы

Существуют две распространенные схемы подключения для однофазных цепей. Наиболее распространена однофазная двухпроводная схема. Другой — однофазная трехпроводная схема, обычно встречающаяся в бытовых приборах.

Однофазная 2-проводная система (1P2W)

Обеспечивает однофазное питание переменного тока по двум проводам. Самая простая система, она используется при подключении источников питания ко многим электрическим устройствам, например, бытовой электронике.При подключении ваттметра к однофазной двухпроводной системе необходимо учесть несколько моментов перед подключением.


Рисунок 16. Различные электрические схемы однофазной двухпроводной системы

Влияние паразитной емкости

При измерении однофазного устройства влияние паразитной емкости на точность измерения можно свести к минимуму, подключив токовый вход прибора к стороне, которая ближе всего к потенциалу земли источника питания.


Рисунок 17 — Схема подключения для минимизации паразитной емкости
Влияние измеренных амплитуд напряжения и тока

Если измеряемый ток относительно велик, подключите клемму измерения напряжения между клеммой измерения тока и нагрузкой. Когда измеренный ток относительно невелик, подключите клемму измерения тока между клеммой измерения напряжения и нагрузкой.


Рисунок 18 — Схема подключения при относительно большом измеряемом токе

Двухфазная трехпроводная система (1P3W)

Обеспечивает однофазное питание переменного тока по трехпроводным проводам.Однофазная трехпроводная система является наиболее распространенной системой распределения электроэнергии. Электроэнергия, подаваемая в большинство домохозяйств, поставляется с использованием этой системы. В следующем примере требуются два ваттметра для измерения двух напряжений (U1, U2) и двух токов (I1, I2).


Рисунок 19 — Трехпроводная система с разделением фаз

Трехфазные электрические схемы

В отличие от однофазных систем, каждый из проводников трехфазного источника питания пропускает переменный ток той же частоты и амплитуды напряжения относительно общего эталона, но с разностью фаз в одну треть периода.Трехфазные системы имеют преимущества перед однофазными, что делает их пригодными для передачи энергии и в таких приложениях, как асинхронные двигатели.

Характеристики трехфазных систем
  • Ток и напряжение на каждой фазе имеют разность фаз 120 ° в сбалансированной системе.
  • Линейное напряжение — это напряжение, измеренное между любыми двумя линиями в трехфазной цепи.
  • Фазное напряжение — это напряжение, измеренное на нагрузке в фазе
  • .
  • Линейный ток — это ток через любую одну линию между трехфазным источником и нагрузкой.
  • Фазный ток — это ток через любой компонент трехфазного источника или нагрузки.
  • При соединении треугольником линейное напряжение совпадает с фазным напряжением. Для синусоидальных волн линейный ток в √3 раз больше фазного тока.
  • При соединении звездой линейное напряжение в √3 раз больше фазного напряжения, а токи такие же.
  • Трехфазные источники питания могут передавать в три раза больше мощности, используя всего в 1,5 раза больше проводов, чем однофазные источники питания (т.е.е., три вместо двух). Таким образом, соотношение емкости к материалу проводника увеличивается вдвое.
  • Трехфазные системы также могут создавать вращающееся магнитное поле с заданным направлением и постоянной величиной, что упрощает конструкцию электродвигателей.

До сих пор мы обсуждали, что источник питания и нагрузка соединены двумя проводниками. Это известно как однофазная двухпроводная система. При питании от переменного тока существует однофазное и трехфазное питание, доступны следующие системы электропитания.Трехфазное питание может использоваться в трех- или четырехпроводной конфигурации в звездообразном или треугольном режиме.

Диаграммы на Рисунке 20 показывают источник и нагрузку в конфигурации треугольником или звездой (WYE).


Рисунок 20 — Конфигурации трехфазного треугольника и звезды (WYE)

Теорема Блонделя

Обсуждая измерение мощности с помощью ваттметров, часто ссылаются на теорему Блонделя при определении правильного метода подключения ваттметров и количества, необходимого для наиболее точного измерения.Теорема утверждает, что мощность, подаваемая в систему из N проводников, равна алгебраической сумме мощности, измеренной N ваттметрами. Кроме того, если общая точка находится на одном из проводов, счетчик этого проводника может быть удален, и потребуется только N-1 счетчик.

Трехфазное соединение звездой (3P4W)

Измерение относительно просто, если объектом измерения является трехфазная 4-проводная система. Как показано на схеме ниже, трехфазный 4-проводный включает в себя подключение ваттметров к каждой фазе на основе нейтрального проводника.Получите мощность для каждой фазы путем измерения напряжения (фазного напряжения) и тока (фазного тока) для каждой фазы с помощью разных ваттметров. Суммирование даст значение мощности трехфазного переменного тока. Для измерения трехфазной 4-проводной мощности требуется три ваттметра.


Рисунок 21 — Трехфазное соединение звездой (3P4W)

Полная мощность, активная мощность и реактивная мощность для трехфазной мощности — это сумма каждой фазы.

Трехфазный треугольник, два ваттметра (3P3W)

Измерение в трехфазной трехпроводной системе немного сложнее, поскольку нейтральный проводник, который использовался в качестве основы для трехфазной четырехпроводной системы, отсутствует и фазное напряжение невозможно измерить.Измерение в трехфазной трехпроводной системе включает получение значения мощности трехфазного переменного тока с использованием метода, называемого методом 2-ваттметра.

Применяя теорему Блонделя и используя метод двух ваттметров, мы можем получить значения мощности трехфазного переменного тока. Схема подключения метода двух ваттметров и векторная карта показаны ниже.

Вывод теоремы Блонделя приводится ниже.

Приведенный выше расчет показывает, что мы можем получить значения мощности трехфазного переменного тока из значений мощности в двух линиях и значений тока в двух фазах.Поскольку этот метод требует контроля только двух значений тока и двух напряжений вместо трех, установка и конфигурация проводки упрощаются. Он также может точно измерять мощность в сбалансированной или несбалансированной системе. Его гибкость и низкая стоимость установки делают его подходящим для производственных испытаний, когда требуется измерение только мощности или нескольких других параметров.

Другими словами, для измерения трехфазной мощности мощность может быть получена путем измерения мощности для каждой фазы и вычисления общей мощности.Для метода двух ваттметров уравнение показано ниже.

Трехфазное соединение по схеме треугольник (3V3A)

Существует еще один метод измерения при трехфазной трехпроводной системе: измерение трех напряжений и трех токов (3V3A). Как и метод двух ваттметров, этот метод измеряет ток фазы T и линейное напряжение между R и S. Ниже представлена ​​схема подключения.


Рисунок 22 — Трехфазное соединение треугольником (3V3A)

Поскольку метод трех напряжений и трех токов (3V3A) измеряет ток фазы T, он позволяет увидеть баланс тока между фазами, что было невозможно при использовании метода двух ваттметров.Для инженерно-исследовательских и опытно-конструкторских работ трехфазный

Трехпроводный метод

с использованием трех ваттметров лучше всего, поскольку он предоставляет дополнительную информацию, которая может использоваться для балансировки нагрузки и определения истинного коэффициента мощности. В этом методе используются все три напряжения и все три тока. Измеряются все три напряжения (R — T, S — T, R — S).

Векторный дисплей измерений трехфазного переменного тока

Мы будем использовать трехфазную систему Y «звезда», чтобы проиллюстрировать концепцию трехфазного векторного дисплея.В звездообразной системе напряжения и токи каждой фазы смещены на 120 °. Нейтральная точка Y-системы находится в центре, где все напряжения и токи теоретически равны нулю.

При измерениях в звездообразной системе, где присутствует физический нейтральный провод; напряжения будут измеряться относительно этой нейтральной точки, это называется «фазным напряжением». При проведении измерений в звездообразной системе, где физический нейтральный провод отсутствует; напряжения будут измеряться относительно друг друга, это называется «линейное напряжение» или «соединение треугольником».Соединение по схеме «треугольник» образует равносторонний треугольник с интервалом между напряжениями 60 градусов, в отличие от соединения по схеме «звезда», где напряжения изменяются на 120 градусов. Величина линейных напряжений в √3 раз превышает фазные напряжения. Токи в звездной системе всегда измеряются последовательно относительно нейтральной точки, причем угловые измерения относительно векторов напряжения обозначаются Φ. Рисунок 23 иллюстрирует взаимосвязь между измерениями напряжений при подключении по схеме «треугольник» и «звездой» с помощью векторной диаграммы.


Рисунок 23 — Векторная диаграмма измерений трехфазного треугольника и звезды.

Измерение трехфазного коэффициента мощности

Общий коэффициент мощности для 3-фазной цепи определяется суммированием общего ватта, разделенного на общее измерение в ВА.

Используя метод двух ваттметров, сумма общих ватт (W1 + W2) делится на измерения VA. Однако, если нагрузка несимметрична (фазные токи разные), это может привести к ошибке при вычислении коэффициента мощности, поскольку в расчете используются только два измерения ВА.Два VA усредняются, потому что предполагается, что они равны; однако, если это не так, будет получен ошибочный результат. Следовательно, для несимметричных нагрузок лучше всего использовать метод трех ваттметров, поскольку он обеспечит правильный расчет коэффициента мощности как для сбалансированных, так и для несбалансированных нагрузок.

При использовании метода трех ваттметров в приведенном выше вычислении коэффициента мощности используются все три измерения ВА.

Гармоники

Гармоники относятся ко всем синусоидальным волнам, частота которых является целым кратным основной волны (обычно это синусоидальный сигнал линии электропередачи с частотой 50 или 60 Гц или от 0 до 2 кГц для вращающихся машин).Гармоники — это искажение нормальных форм сигналов электрического тока, обычно передаваемых нелинейными нагрузками. В отличие от линейных нагрузок, где потребляемый ток пропорционален форме волны входного напряжения и следует за ней, нелинейные нагрузки, такие как двигатели с регулируемой скоростью, потребляют ток короткими резкими импульсами. Когда основная волна и последующие гармонические составляющие объединяются, формы волны искажаются и возникает интерференция.


Рисунок 24 — Искаженные формы сигналов состоят из нескольких гармонических составляющих

Гармоники

необходимо контролировать, поскольку они могут вызывать аномальный шум, вибрацию, нагрев или неправильную работу устройств и сокращать их срок службы.Внутренние и международные стандарты, такие как IEC61000-3, существуют для контроля гармоник. Поэтому инженерам необходимо обнаруживать гармоники и оценивать их влияние на компоненты, системы и подсистемы в приложении. Размер и разность фаз следует измерять не только для основной частоты, но и для каждой более высокочастотной составляющей. Высокоточные анализаторы мощности могут измерять гармоники выше 500-го порядка.

Для вращающихся машин основные амплитуды являются единственными составляющими, которые эффективно способствуют вращению оси, все остальные гармонические составляющие приводят к потерям в виде тепла и вибрации.

Измерение гармоник

Используя режим измерения гармоник, можно измерить размер и разность фаз для каждой основной частоты, а также гармоники для каждого градуса, включенного в ток, напряжение и мощность. В случае основной частоты (основной составляющей) 50 Гц, например, третья составляющая составляет 150 Гц, пятая составляющая — 250 Гц и так далее, и возможно измерение до 500-й составляющей на частоте 2,5 кГц.


Рисунок 25. Сумма нечетных гармонических составляющих в искаженный сигнал

Для отображения результатов измерения гармоник анализатор мощности может отображать размер каждого градуса, как показано на рисунке 26 ниже, или отображать такие параметры, как размер, соотношение содержания и фаза в списке.


Рисунок 26 — Гистограмма, показывающая зависимость энергии гармоник от порядка

Заключение

При измерении мощности необходимо учитывать множество факторов, включая входную мощность, КПД инвертора, КПД, гармоники и коэффициент мощности. Эти измерения включают сложные уравнения, поэтому большинство компаний используют анализаторы мощности для автоматического получения результатов.

Прецизионный высокочастотный анализатор мощности — важный инструмент для измерения как механической, так и электрической мощности.Его функции анализа и показания могут помочь улучшить работу и даже продлить срок службы двигателя. Выбор подходящего анализатора и его правильная реализация требуют знаний; однако при правильном использовании данные анализатора мощности предоставят точные и очень ценные данные.

Измерение высокого напряжения или «статического электричества» на вашем теле.

2. Длина искры
Для измерения высокого напряжения прикрепите два больших полированных латунных шарика (2 дюйма). диам.или больше) к изолирующей пластине, чтобы оставалось 1/2 миллиметра разрыв между ними. Вы можете проверить напряжение пробоя 2800 вольт этого искровой разрядник с использованием высоковольтного источника постоянного тока для образования искр между шарами. Теперь отключите питание, заземлите один латунный шарик, прижать палец к другому и начать безумно царапать свой обувь на коврике. Искры прыгают через пропасть. Ваше тело заряжается до 3 киловольт, и вызывает пробой искрового разрядника, как и источник питания сделал.(Я делал вариации этого метода измерения много раз, поскольку это делает ненужным дорогостоящий электрометр.) Иногда, когда влажность очень низкая и коврик полностью высох, вы можете расширить расстояние между зазорами довольно велико, что означает, что напряжение человеческого тела превышает 2800 вольт — это немного. Подсказка: вместо того, чтобы использовать большие и дорогие латунные сферы, используйте две емкости для смешивания из нержавеющей стали. Смонтируйте их на некоторых своего рода пластиковых изоляторов так, чтобы круглые днища были обращены друг к другу поперек крошечный разрыв.


3. Искра дверной ручки, относительная боль
Используйте регулируемый, откалиброванный источник постоянного тока высокого напряжения источник питания для зарядки вашего тела от различных напряжений ( КРАЙНЯЯ ОПАСНОСТЬ! Ограничьте ток ниже нескольких сотен мкА при использовании последовательной цепи резисторов. Если вы не знаете, как безопасно использовать высоковольтные источники питания постоянного тока, тогда не связываться с ними. ЕСЛИ ВЫ ДЕЛАЕТЕ ЭТО НЕПРАВИЛЬНО, ОНА МОЖЕТ УБИТЬ ВАС.) Используйте сила источник питания, чтобы зарядить себя до 3 кВ, 5 кВ, 7 кВ, и прикоснитесь к заземленной ручке каждый время.Электрометр не нужен, но вы только что проверили длину, звук и уровень боли от искры на кончике пальца, которая появляется, когда ваше тело был вынужден выдерживать определенное высокое напряжение. Эта процедура отличный способ узнать типы искр, производимых различными напряжения на вашем теле, поэтому в следующий раз, когда вы столкнетесь с дверью машины, вы может сказать «Ага!» напряжение порядка семи киловольт »:)

4. Величина переменного поля, размахивающего руками
Примерно измерьте напряжение вашего тела с помощью осциллограф, чтобы сравнить его с высоковольтным источником питания.Сначала подключите вход осциллографа на металлическую пластину. Потертости на ковре (во время день с низкой влажностью), помашите рукой возле металлической пластины и посмотрите, сколько кривая на осциллографе отклоняется. Отрегулируйте вертикальное положение прицела усиление, чтобы дать довольно большое отклонение во время махания рукой. (Не ПРИКАСАТЬСЯ к пластине, пока ваше тело заряжено, иначе вы можете взорвать входной усилитель на прицеле!)

Затем используйте высоковольтный источник питания постоянного тока с большой токоограничивающей последовательный резистор для зарядки вашего тела до 5000 вольт.( КРАЙНЯЯ ОПАСНОСТЬ! Ты ДОЛЖЕН ограничить ток до уровня ниже нескольких сотен микроампер, используя серию цепь резистора. Если вы не знаете, как обращаться с высоковольтным постоянным током Принадлежности безопасно, тогда не связывайтесь с ними. ЕСЛИ ВЫ ДЕЛАЕТЕ ЭТО НЕПРАВИЛЬНО, ЭТО МОЖЕТ УБИТЬ ВАС.) Помашите заряженной рукой возле металлической пластины, пока видя, как куда отклоняется осциллограмма. Отрегулируйте напряжение питания ВН до тех пор, пока отклонение примерно такое же, как когда ваше тело было заряжено коврик-потертости. Прочтите настройку напряжения источника питания, и вы знать приблизительное напряжение тела, возникающее при протирании ковра.


5. Сырая и простая «полевая мельница»
Более точная версия №. 4 выше … Постройте неочищенный датчик электронного поля «полевая мельница». Для этого сначала используйте небольшой двигатель постоянного тока. закружить заземленный провод, затем поместите щуп осциллографа за вращающийся провод, чтобы он поочередно экранированный и неэкранированный, смонтируйте всю сборку на дюйм или Итак, с большого, электрически плавающего латунного шара, затем наблюдайте за прицелом след. Наблюдаемое напряжение переменного тока будет пропорционально любому напряжению постоянного тока на изолированный латунный шарик относительно земли.Подайте известное напряжение в киловольтах. к латунному шару, чтобы откалибровать его по показаниям переменного тока на прицела (например, подача 1000 вольт на латунный шар вызовет определенное значение переменного напряжения на осциллографе и любое другое напряжение, приложенное к латунный шар будет пропорционален.) Теперь потрите коврик, сохраняя одним пальцем на латунном шарике и посмотрите, какое напряжение обнаруживает система. (Осциллографа нет? Попробуйте поместить небольшой металлический диск за вращая провод, затем подключите цифровой вольтметр к пластине и к земля, затем установите измеритель на чувствительную шкалу напряжения переменного тока.Откалибровать чтение напряжения на измеритель от известного высокого напряжения постоянного тока, приложенного к латунному шарику.)

Чтобы измерить ДЕЙСТВИТЕЛЬНО высокие напряжения (например, производимые VandeGraaff machine), вы можете использовать описанную выше технику, но использовать саму сферу VDG вместо «латунного шара», а полевую мельницу и осциллограф в нескольких футах от сферы VDG. Откалибруйте его как раньше. Если 1кВ искусственно приложенный к сфере VDG производит определенную форму волны напряжение, затем 100кВ будет производить переменное напряжение ровно в 100 раз выше.


6. Матрица электрометров
Build 300 грубых электрометров, управляющих отдельными светодиодами. Используйте их, чтобы построить «панель детектора видимого электронного поля». При приближении заряженных предметов на панели светящееся поле светодиодов темнеет по узору вокруг объект. Потереться о коврик, поднять руку вверх и наблюдать затемненное поле. вокруг твоей руки. Какое напряжение на теле это означает? Чтобы узнать, иди возьмите старый источник питания 7 кВ, возьмите терминал под напряжением, затем помашите рукой вокруг сенсорной панели.Ого! Затемненное поле больше, чем раньше. Решите, что напряжение тела при истирании ковра должно быть, должно быть, наполовину ниже тело напряжение, создаваемое источником питания 7кВ, может быть 3500 вольт.

ДРУГИЕ СПОСОБЫ ПРОВЕРКИ, ЧТО «СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» ИМЕЕТ ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Прочтите книги, в которых говорится, что сначала появляются обычные «статические электрические» искры. когда напряжение на вашем теле превышает 500 В постоянного тока. Используйте источник питания постоянного тока высокого напряжения для проверьте это и обнаружите, что их оценка слишком занижена, что искры не могут быть видны вообще до 750V, а их очень трудно заметить до напряжения на вашем теле выше 1кв.

Подсчитайте, что происходит, когда заряженный воздушный шар снято с твоей руки. Получите значение 100кВ. Звучит разумно. Обычно Генератор Вандеграафа понадобится, чтобы волосы на руках встали дыбом, яростно.

Прочтите исследования людей, которые измеряют такие вещи. Вот один из J. Chubb Inc:
Контроль напряжения тела при выходе из автомобиля Их размеры для разной одежды и различных автокресел дают впечатляюще высокие напряжения, и это происходило при уровне влажности выше 50%.Напряжение должно быть НАМНОГО выше при относительной влажности 5%!
  • Нейлоновая одежда: 21000 вольт (ой!)
  • Шерстяная одежда: 9000 вольт
  • Одежда из хлопка: 7000 вольт

Вот предложение, сделанное дискуссионной группой PHYS-L:

Коснитесь электрода фольгированного электроскопа и одновременно потертости на ковре. Обратите внимание на прогиб фольги. Теперь подключитесь в клеммы электроскопа к регулируемому источнику постоянного тока высокого напряжения с другая клемма питания ВН подключена к земле, и отрегулируйте напряжение до продублируйте прогиб фольги из предыдущего.Считайте напряжение. В источник питания напряжение такое же, как и на вашем теле, истирающем ковер.


РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ НА РЕЗИНОВОМ ШАРЕ

Я натираю воздушным шариком волосы на руке. Если я знаю силу притяжения и емкость между этими плоскими пластинчатыми областями с противоположным зарядом, тогда я могу рассчитать напряжение. Если сила притяжения составляет 0,1 Нт (например, вес 10 грамм), и если он не зависит от разделения пластин (потому что пластины расположены близко друг к другу), и если расстояние между «пластинами конденсатора» изначально составляет 1 мм (0.001meter), то потребовалось количество энергии, равное (Сила * расстояние), чтобы раздвинуть привлекательные пластины на 1 мм, а запасенная энергия:

Работа = сила * расстояние
.1Nt * .001meter = 1e-4 Джоуля. Для данной силы притяжения между пластин, мы видим, что 100 микроджоулей электрической энергии хранится в этот конденсатор.

ОК до сих пор? Теперь, какова емкость двух пластин конденсатора, разнесенных друг от друга. На расстоянии 1 мм друг от друга и имеющий размер типичной области контакта между воздушный шар и мое предплечье? Допустим, площадь составляет 4 см на 15 см, или.04 * .15 = 0,006 квадратных метров. Уравнение для расчета емкости конденсаторы с параллельными пластинами (пластины расположены очень близко)

C = k * A / D

Емкость = k * площадь / расстояние между пластинами, где диэлектрик постоянная воздуха k = 8.9e-12, а длина дана в метрах, поэтому Емкость конденсатора баллон / рука при зазоре 1 мм составляет 53 пФ.

Настоящий конденсатор с фольгированной пластиной размером 4 x 15 см с бумажным диэлектриком. измеряет 95 пФ на моем измерителе конденсаторов, который находится в пределах нормы.2 / C, или Q = sqrt (2CFd) = 1e-7 кулонов. Конденсатор напряжение всегда равно V = Q / C, а емкость изменяется обратно пропорционально расстояние между пластинами, поэтому напряжение напрямую зависит от расстояния между пластинами. Удваиваем расстояние между заряженными изолированными пластинами, и мы удваиваем расстояние между пластинами. Напряжение.

В = (1e-7) * D / (. 006) / (8.9e-12)

  тарелка
 шаг V (конденсатор)
   1 мм 1920 В
   5 мм 9600 В
   1см 19200в
   5см 95800В 

Ого! 100000 вольт на расстоянии пары дюймов? !! Однако это разумно, поскольку обычно для создания волосы на руках такие болезненно жесткие.В промежутке между воздушным шаром и моя рука-волосы, у нас есть напряженность электрического поля, которая легко такая же, как напряженность поля на поверхности сферы машины ВДГ. Также, уравнение конденсатора перестает работать правильно, когда мы превышаем примерно 1 см, когда расстояние между пластинами становится большим по сравнению с самой короткой стороной каждой пластины. Может напряжение на 5см действительно всего 50000 вольт. Только!!!!!!!

Напряжение конденсатора изменяется как квадратный корень из силы притяжения, так что бы случилось, если бы эта сила была меньше? Если влечение между моей рукой и воздушным шаром было всего 0.01Nt (вес 1 грамм), затем напряжение будет начинаться с 606 В на расстоянии 1 мм и повышаться до 6060 В на расстоянии 1 см. Не как огромный, но все равно довольно впечатляющий.

ССЫЛКИ

23,4: Электрический потенциал — Chemistry LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Электрический потенциал
  2. Сводка
  3. Участники и авторство

Вольтметр не измеряет напряжение напрямую; он измеряет электрический ток.Однако ток и напряжение могут быть напрямую связаны друг с другом. Первые измерители назывались гальванометрами, и они использовали основные законы электричества для определения напряжения. Они были тяжелыми и трудными в работе, но свою работу выполняли. Первые мультиметры были разработаны в 1920-х годах, но настоящая портативность должна была подождать, пока печатные схемы и транзисторы не заменили громоздкие провода и электронные лампы.

Электрический потенциал

Электрический потенциал — это измерение способности гальванического элемента производить электрический ток.Электрический потенциал обычно измеряется в вольтах \ (\ left (\ text {V} \ right) \). Напряжение, создаваемое данным гальваническим элементом, представляет собой разность электрических потенциалов между двумя полуэлементами. Невозможно измерить электрический потенциал изолированной полуячейки. Например, если бы был сконструирован только цинковый полуэлемент, полная окислительно-восстановительная реакция не могла бы произойти, и поэтому невозможно было бы измерить электрический потенциал. Только когда другая полуэлемент объединена с цинковым полуэлементом, можно измерить электрическую разность потенциалов или напряжение.{2 +}} \) ионы в другой полуячейке. Вместо этого металлический цинк окисляется. Потенциал восстановления является мерой тенденции данной полуреакции протекать как восстановление в электрохимической ячейке. В данном гальваническом элементе полуэлемент, который имеет больший восстановительный потенциал, — это тот, в котором происходит восстановление. В полуячейке с более низким потенциалом восстановления произойдет окисление. Потенциал ячейки \ (\ left (E_ \ text {cell} \ right) \) — это разница потенциалов восстановления между двумя полуячейками в электрохимической ячейке.

Сводка

  • Электрический потенциал — это измерение способности гальванического элемента производить электрический ток.
  • Потенциал восстановления — это мера тенденции данной полуреакции протекать как восстановление в электрохимической ячейке.
  • Потенциал ячейки \ (\ left (E_ \ text {cell} \ right) \) — это разность восстановительного потенциала между двумя полуячейками в электрохимической ячейке.

Авторы и авторство

  • Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.

Как работают мультиметры | Блог Simply Smarter Circuitry

Мультиметр — это инструмент, предназначенный для поиска и устранения неисправностей электрических и электронных цепей, который используется для проверки напряжений для подтверждения надлежащих рабочих уровней. Стандартные мультиметры измеряют ток, сопротивление и напряжение. Более дорогие модели также могут измерять емкость и индуктивность. Кроме того, осциллограф может иметь функции мультиметра.

Амперметр измеряет ток, омметр позволяет определять сопротивление, а вольтметр используется для измерения напряжения между двумя точками.Мультиметры объединяют все три функции в одном приборе. (Примечание: вам необходимо уметь распознавать общие символы электронных схем для компонентов, чтобы полностью понимать, как использовать мультиметр.)

Амперметр мультиметра используется для измерения количества электронов, проходящих через заданную точку в течение определенного времени (т. Е. Тока). Единицы измерения известны как амперы. Ваш мультиметр может проверить, сколько ампер, например, потребляет прибор, чтобы вы могли определить, потребляет ли он чрезмерный ток, который приведет к размыканию автоматического выключателя.

Функция омметра измеряет электрическое сопротивление — сопротивление электрическому току — и использует единицы измерения, известные как омы. Электрическая цепь будет иметь сопротивление ноль или близкое к нулю, если она замкнута накоротко. Когда цепь разомкнута, она имеет бесконечное сопротивление и ток не протекает.

Функция вольтметра мультиметра измеряет электрический потенциал между двумя точками в вольтах и ​​особенно полезна для проверки того, почти полностью ли разрядилась батарея.

Кроме того, мультиметры позволяют измерять ток и напряжение в двух различных режимах: переменного тока (AC) и постоянного тока (DC).В бытовых розетках почти всегда используется переменный ток. Имейте в виду, что в разных странах разные стандарты напряжения переменного тока, поэтому многие путешественники обнаруживают, что их электроника неисправна в других частях мира. Если вы не уверены в напряжении, вы можете использовать функцию вольтметра переменного тока вашего мультиметра, чтобы узнать.

Бытовые розетки подают переменный ток, а батареи — постоянный. Вы должны принять во внимание режим тока того, что вы измеряете, и установить мультиметр в правильный режим для точного измерения электрических или электронных цепей.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *