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

(для регионов бесплатно)

Содержание

В чем измеряется напряжение: единица измерения напряжения

О том, что в электротехнике есть такое понятие, как напряжение, знают многие. Напряжение может быть постоянным или переменным, оно может иметь различные величины и разную форму. Но в отличие от силы тока объяснить, что называется электрическим напряжением, могут далеко не все. Также многие знают, что напряжение измеряется в Вольтах, но что это за величина? Постараемся разобраться в этих и подобных вопросах.

Что такое электрическое напряжение?

Прежде чем разбираться в таких тонкостях, вспомним, что такое электрический ток. Упорядоченное движение заряженных частиц по замкнутой цепи называется электрическим током. А теперь подумаем, что заставляет эти заряженные частицы двигаться? Есть несколько способов заставить их перемещаться:

  • механическое;
  • химическое;
  • фотоэлектрическое;
  • статистическое;
  • атмосферное;
  • биологическое.

Для широкого пользования применяют первые два способа, их и разберем. При механическом способе вокруг катушки вращается магнит, или, наоборот, вокруг магнита вращается катушка, не так важно, главное, чтобы они двигались относительно друг друга.

Когда происходит такой процесс, в катушке электроны начинают двигаться вслед за магнитным полем, на концах катушки появляется заряд противоположного знака. То есть на одном конце имеется положительный заряд, на другом отрицательный.

Если катушку соединить проводом, то по проводу пойдет ток, потому что противоположно заряженные частицы притягиваются. А раз на концах катушки имеется разность потенциалов, то они стремятся соединиться, провод помогает им в этом.

Логично, что чем больше заряда накапливается на концах катушки, тем сильнее будет притяжение. Вот эту разность зарядов, в большинстве случаев, принято считать напряжением.

Единица измерения напряжения

Само по себе напряжение не производит работу, это делают заряды, перемещающиеся по цепи. Например, при движении электронов по вольфрамовой нити, электроны сталкиваются с атомами вольфрама и отдают ему часть энергии.

Благодаря этому нить нагревается и испускает электромагнитное излучение: тепло и свет. Но чтобы нить накалилась до необходимой температуры, необходимо точно знать сопротивление ее и подаваемое напряжение. В чем измеряется напряжение?

Единицей измерения напряжения служит Вольт. В русском обозначении используется буква В, в международном – V. Что понимается под напряжением в 1В? При таком напряжении по цепи должен идти постоянный ток величиной 1 А и совершаться работа мощностью 1 Вт.

Электрическое напряжение измеряется в Вольтах, названа эта величина в честь итальянского ученого Алессандро Вольта

По другому определению при напряжении в 1 В для перемещения заряда в 1 Кулон совершается работа в 1 Джоуль. Если более подробно рассматривать, в каких единицах измеряется напряжение, то следует отметить более крупную величину в 1 кВ (киловольт) и более мелкие: 1 мВ (милливольт), 1 мкВ (микровольт). Более подробную информацию можно увидеть в приведенной таблице:

От чего зависит напряжение

Как было показано выше, источники питания могут иметь разную природу. Так, грозовой разряд может достигать напряжения в 100 МВ и более, а в живом организме до нескольких вольт: у электрического ската 200–250 В; электрического угря до 650В. Гальванические элементы рассчитаны на питание приборов, для которых они предназначены и имеют напряжение до нескольких десятков вольт.

Также электрическое напряжение зависит от норм страны, где оно используется. Хотя напряжение на электростанциях имеет небольшое значение, с помощью трансформаторов его поднимают до нескольких десятков или сотен киловольт. Это снижает потери при передачах его на большие расстояния.

Каким прибором измеряется напряжение

Важно знать не только в чем измеряется напряжение, но и с помощью какого прибора можно произвести это измерение. Для этого потребуется вольтметр.

Несколько десятилетий назад существовали стрелочные приборы. В них стрелка отклонялась под действием электромагнита, выполненного в виде рамочной катушки, расположенной в постоянном магните. В современных приборах применяется жидкокристаллическое табло, а показания определяются встроенной микросхемой.

Осторожно! При измерении напряжения переключатель выбора измеряемых величин не должен оказаться в области измерения тока, это неизбежно приведет к выходу прибора из строя.

У некоторых может возникнуть вопрос: что лучше, отдельный вольтметр или мультиметр? Не имеет значения, каким прибором измеряется напряжение, все они приспособлены для этого. Те погрешности, которые содержатся в широко распространенных приборах, вполне допустимы для бытовых измерений.

Качество же прибора не зависит от его сложности или функциональности, как правило, это связано с недобросовестностью или неопытностью производителя.

Виды напряжения

Во время измерения напряжения важно знать, с каким родом напряжения мы имеем дело. Дело в том, что для получения желаемого результата необходимо:

  • знать род тока;
  • иметь представление о возможной величине;
  • знать возможности прибора.

От рода тока будет зависеть, в какой области прибора следует устанавливать круговой переключатель. Также может иметь значение расположения щупов относительно клемм источника питания. Хотя многие приборы защищены от неправильного выбора шкалы измерений, неправильно выбранная шкала может значительно повлиять на показания.

Мультиметры способны измерять постоянное и переменное напряжение, но что касается переменного тока, здесь они ограничены в выборе. Рассмотрим это более подробно.

Постоянное напряжение

Электрическое напряжение бывает:

  • постоянное;
  • переменное.

К постоянному току традиционно относят следующие источники:

  • гальванические элементы, солнечные батареи;
  • выпрямители;
  • генераторы постоянного тока.

Из них только первый источник действительно считается постоянным. По определению постоянным называется ток, не изменяющийся по величине и направлению. Выпрямители выдают однонаправленный пульсирующий ток, у которого есть своя частота.

Использование сглаживающих фильтров снижает эти колебания, но полностью не устраняет их, по крайней мере, в большинстве выпрямителях. Что касается генераторов, то у них и вовсе напряжение «скачет» от нуля до максимального значения. Это тоже требует сглаживание импульсов.

Гальванические элементы, как и солнечные батареи, на самом деле выдают постоянный ток. Конечно, при разряде элемента напряжение падает, но это происходит независимо от самого источника.

Для измерения постоянного напряжения необходимо соблюдать полярность. Поэтому щупы многих вольтметров или их провода окрашиваются в разные цвета.

Переменное напряжение

К переменному току можно отнести:

Синусоидальный ток отличается от других видов тем, что напряжение переходит нулевую отметку. В одном периоде напряжение с нуля доходит до максимального положительного значения, а затем снижается до максимального отрицательного значения, переходя нулевое значение. Пульсирующее и выпрямленное напряжения измеряются постоянным вольтметром, в то время как синусоидальный измеряется переменным вольтметром.

Синусоидальный ток многим отличается от постоянного. Например, различают способ измерения:

  • фазный;
  • линейный.

Фазное напряжение измеряется между нулевым проводом и фазой, в то время как линейное измеряется между фазами. Поскольку напряжение во времени постоянно меняется, можно определить его разные значения:

  • мгновенное;
  • амплитудное;
  • среднее;
  • среднеквадратическое;
  • средневыпрямленное.

Мгновенным напряжением называется напряжение, соответствующее мгновенному значению по времени. То есть оно может иметь любое значение как в положительной области, так и в отрицательной.

Амплитудное – напряжение между двумя максимальными значениями периода. Среднее значение в переменном токе равно нулю.

Среднеквадратическое, это именно то значение, которое показывает мультиметр. Средневыпрямленное напряжение приравнивается к постоянному току.

Мы разобрали не только, в чем измеряется напряжение, но и разницу между постоянным и переменным напряжением. Узнали, что переменное напряжение можно измерять различными способами. Вся эта информация поможет лучше понимать специфичные формулировки, связанные с напряжением.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Основные величины и меры электрического тока

На этой страничке кратко излагаются основные величины электрического тока. По мере необходимости, страничка будет пополняться новыми величинами и формулами.


Сила тока – количественная мера электрического тока, протекающего через поперечное сечение проводника. Чем толще проводник, тем больший ток может по нему течь. Измеряется сила тока прибором, который называется Амперметр. Единица измерения — Ампер (А). Сила тока обозначается буквой –

I.

Следует добавить, что постоянный и переменный ток низкой частоты, течёт через всё сечение проводника. Высокочастотный переменный ток течёт только по поверхности проводника – скин-слою. Чем выше частота тока, тем тоньше скин-слой проводника, по которому течёт высокочастотный ток. Это касается любых высокочастотных элементов — проводников, катушек индуктивности, волноводов. Поэтому, для уменьшения активного сопротивления проводника высокочастотному току, выбирают проводник с большим диаметром, кроме того, его серебрят (как известно, серебро имеет очень малое удельное сопротивление).


Напряжение (падение напряжения) – количественная мера разности потенциалов (электрической энергии) между двумя точками электрической цепи. Напряжение источника тока – разность потенциалов на выводах источника тока. Измеряется напряжение вольтметром. Единица измерения — Вольт (В). Напряжение обозначается буквой –

U, напряжение источника питания (синоним — электродвижущая сила) может обозначаться буквой – Е.

Узнайте больше о напряжение в нашей статье.


Мощность электрического тока – количественная мера тока, характеризующая его энергетические свойства. Определяется основными параметрами – силой тока и напряжением. Измеряется мощность электрического тока прибором, который называется Ваттметр. Единица измерения — Ватт (Вт). Мощность электрического тока обозначается буквой – Р. Мощность определяется зависимостью:

Коснусь практического применения этой формулы на примере: Представьте, что у Вас есть электронагревательный прибор, мощность которого Вам не известна. Чтобы узнать потребляемую прибором мощность, измерьте ток и умножьте его значение на напряжение. Либо наоборот, имеется прибор мощностью 2 кВт (киловатт), на напряжение сети 220 вольт. Как узнать силу тока в кабеле питающего этот прибор? Мощность делим на напряжение, получаем ток:

I = P / U = 2000 Вт/220 В = 9,1 А.


Потребляемая электроэнергия – суммарное значение потребляемой мощности от источника электрической сети за единицу времени. Измеряется потребляемая электроэнергия счётчиком (обыкновенным квартирным). Единица измерения – киловатт*час (кВт*ч).


Сопротивление элемента цепи – количественная мера, характеризующая способность элемента электрической цепи сопротивляться электрическому току. В простом виде, сопротивление это обыкновенный резистор. Резистор может использоваться: как ограничитель тока – добавочный резистор, как потребитель тока – нагрузочный резистор. Источник электрического тока так же обладает внутренним сопротивлением. Измеряется сопротивление прибором называемым Омметром. Единица измерения — Ом (Ом). Сопротивление обозначается буквой –

R. Связано с током и напряжением законом Ома (формулой):

где U – падение напряжения на элементе электрической цепи, I – ток, протекающий через элемент цепи.


Рассеиваемая (поглощаемая) мощность элемента электрической цепи – значение мощности рассеиваемой на элементе цепи, которую элемент может поглотить (выдержать) без изменения его номинальных параметров (выхода из строя). Рассеиваемая мощность резисторов обозначается в его названии (например: двух ваттный резистор — ОМЛТ-2, десяти ваттный проволочный резистор – ПЭВ-10). При расчёте принципиальных схем, значение необходимой рассеиваемой мощности элемента цепи рассчитывается по формулам:

Для надёжной работы, определённое по формулам значение рассеиваемой мощности элемента умножается на коэффициент 1,5 , учитывающий то, что должен быть обеспечен запас по мощности.


Проводимость элемента цепи – способность элемента цепи проводить электрический ток. Единица измерения проводимости – сименс (См). Обозначается проводимость буквой — σ. Проводимость — величина обратная сопротивлению, и связана с ним формулой:

Если сопротивление проводника равно 0,25 Ом (или 1/4 Ом), то проводимость будет 4 сименс.


Частота электрического тока – количественная мера, характеризующая скорость изменения направления электрического тока. Имеют место понятия — круговая (или циклическая) частота — ω, определяющая скорость изменения вектора фазы электрического (магнитного) поля и частота электрического тока — f, характеризующая скорость изменения направления электрического тока (раз, или колебаний) в одну секунду. Измеряется частота прибором, называемым Частотомером. Единица измерения — Герц (Гц). Обе частоты связаны друг с другом через выражение:


Период электрического тока – величина обратная частоте, показывающая, в течение, какого времени электрический ток совершает одно циклическое колебание. Измеряется период, как правило, с помощью осциллографа. Единица измерения периода — секунда (с). Период колебания электрического тока обозначается буквой – Т. Период связан с частотой электрического тока выражением:


Длина волны высокочастотного электромагнитного поля – размерная величина, характеризующая один период колебания электромагнитного поля в пространстве. Измеряется длина волны в метрах (м). Длина волны обозначается буквой – λ. Длина волны связана с частотой и определяется через скорость распространения света:


Электрическая ёмкость – количественная мера, характеризующая способность накапливать энергию электрического тока в виде электрического заряда на обкладках конденсатора. Обозначается электрическая ёмкость буквой – С. Единица измерения электрической ёмкости — Фарада (Ф).


Магнитная индуктивность – количественная мера, характеризующая способность накапливать энергию электрического тока в магнитном поле катушки индуктивности (дросселя). Обозначается магнитная индуктивность буквой – L. Единица измерения индуктивности — Генри (Гн).


Реактивное сопротивление конденсатора (ёмкости) – значение внутреннего сопротивления конденсатора переменному гармоническому току на определённой его частоте. Реактивное сопротивление конденсатора обозначается — ХС и определяется по формуле:


Реактивное сопротивление катушки индуктивности (дросселя) – значение внутреннего сопротивления катушки индуктивности переменному гармоническому току на определённой его частоте. Реактивное сопротивление катушки индуктивности обозначается ХL и определяется по формуле:


Резонансная частота колебательного контура – частота гармонического переменного тока, на которой колебательный контур имеет выраженную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ). Резонансная частота колебательного контура определяется по формуле:

, или


Добротность колебательного контура — характеристика, определяющая ширину АЧХ резонанса и показывающая, во сколько раз запасы энергии в контуре больше, чем потери энергии за один период колебаний. Добротность учитывает наличие активного сопротивления нагрузки. Добротность обозначается буквой – Q.

Для последовательного колебательного контура в RLC цепях, в котором все три элемента включены последовательно, добротность вычисляется:

где R, L и C — сопротивление, индуктивность и ёмкость резонансной цепи, соответственно.

Для параллельного колебательного контура, в котором индуктивность, емкость и сопротивление включены параллельно, добротность вычисляется:


Скважность импульсов – это отношение периода следования импульсов к их длительности. Скважность импульсов определяется по формуле:

Тест по Электротехнике Задание #1


Тест по Электротехнике

Задание #1

Вопрос:

В каких единицах измеряется напряжение электродвигателей?

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) A.Амперах


2) B.Кулонах
3) C.Вольтах
4) D.Герцах
5) E.Ньютонах

Задание #2

Вопрос:

В каких единицах измеряется напряжение электродвигателей?

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) A.Амперах


2) B.Кулонах
3) C.Вольтах
4) D.Герцах
5) E.Ньютонах

Задание #3

Вопрос:

Что такое электрический ток вырабатываемый генераторами?

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) А.Поток воды в реке


2) В.Поток ветра воздухе
3) С.Направленное движение электронов
4) D.Сила притяжения
5) Е.Деление атомов на электроны, протоны и нейтроны

Задание #4

Вопрос:

Что такое электрический ток вырабатываемый генераторами?

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) А.Поток воды в реке


2) В.Поток ветра воздухе
3) С.Направленное движение электронов
4) D.Сила притяжения
5) Е.Деление атомов на электроны, протоны и нейтроны

Задание #5

Вопрос:

С помощью какого прибора измеряют силу электрического тока электродвигателей?

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) А. Амперметр


2) В. Вольтметр
3) С. Ваттметр
4) D. Фазометр
5) Е. Кенетрон

Задание #6

Вопрос:

С помощью какого прибора измеряют силу электрического тока электродвигателей?

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) А. Амперметр


2) В. Вольтметр
3) С. Ваттметр
4) D. Фазометр
5) Е. Кенетрон

Задание #7

Вопрос:

Коллекторные двигатели позволяют:


Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) А.Уменьшить габариты двигателя


2) В.Уменьшить потери электрической энергии
3) С.Плавно менять скорость вращения ротора
4) D.Увеличить частоту вращения
5) Е.Уменьшить частоту вращения

Задание #8

Вопрос:

Коллекторные двигатели позволяют:


Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) А.Уменьшить габариты двигателя


2) В.Уменьшить потери электрической энергии
3) С.Плавно менять скорость вращения ротора
4) D.Увеличить частоту вращения
5) Е.Уменьшить частоту вращения

Задание #9

Вопрос:

Коллекторные двигатели используются:

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) А.В электроприводе станков


2) В. В стартерах автомобилей

3) С. В холодильниках


4) D. В устройствах электрического транспорта
5) E.На ветровых генераторах

Задание #10

Вопрос:

Коллекторные двигатели используются:

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) А.В электроприводе станков


2) В. В стартерах автомобилей

3) С. В холодильниках


4) D. В устройствах электрического транспорта
5) E.На ветровых генераторах

Задание #11

Вопрос:

Для преобразования переменного тока в постоянный ток используются-

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) А.Двигатели


2) В.Генераторы
3) C.Выпрямители
4) D.Нагревательные приборы
5) E.Осветительные приборы

Задание #12

Вопрос:

Для преобразования переменного тока в постоянный ток используются-


Достарыңызбен бөлісу:

Тема. Вольтметр

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

Сегодня мы познакомимся ещё с одной физической величиной, но сначала ответьте мне на вопрос: когда тускнеет в лампочках свет, что мы говорим?

(Падает напряжение)

Тема: Электрическое напряжение. Вольтметр. Измерение напряжения.

Повторим и вспомним:

  • что такое электрический ток;
  • что такое электрическое поле;
  • из чего состоит электрическая цепь

Мы узнаем:

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ Да — хлопаем нет – топаем

Битва титанов физики

Назовите электрические приборы Найдите условное обозначение

Что же это такое электрический ток? Вспомним условия существования электрического тока.

Какие частицы переносят электрический заряд в металлах?

Что заставляет эти частицы двигаться?

О силе тока можно судить по показаниям амперметра, либо по действию тока (чем больше накалена нить, тем больше сила тока) Вопрос: от чего зависит сила тока?

Ответ: сила тока зависит от какой-то величины, связанной с источником тока. Источник тока создает электрическое поле, за счет совершения работы по разделению электрических зарядов.

Обычная лампочка и аккумулятор

Лампочка от карманного фонарика и батарейка

Выясним от чего зависит работа тока

Электрическое напряжение характеризует электрическое поле, создаваемое током.. Напряжение (U) показывает какую работу (А) совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда (q) из одной точки в другую.

Напряжение =

Единица измерения напряжения в системе СИ:

U = 1В «Вольт»

1 Вольт равен электрическому напряжению на участке цепи, где при протекании заряда, равного 1 Кл, совершается работа, равная 1 Дж:

Переведите в систему СИ:

  • 200 мВ =
  • 6 кВ =
  • 0,02 кА =
  • 270 мА =
  • 20 мин. =
  • 2,1 МВ =

2 100 000 В

У игр с напряжением печальный итог

– не любит шутить электрический ток!

СПАСАЙСЯ, КТО МОЖЕТ!

  • Напряжение, считающееся безопасным для человека в сухом помещении, составляет до 36 В.
  • Для сырого помещения это значение опускается до 12 В.
  • Когда человек касается провода, находящегося под напряжением выше 240 В, ток пробивает кожу. Если по проводу течет ток, величина которого еще не смертельна, но достаточна для того, чтобы вызвать непроизвольное сокращение мышц руки (рука как бы “прилипает” к проводу), то сопротивление кожи постепенно уменьшается, и в конце концов ток достигает смертельной для человека величины в 0,1 А. Человеку, попавшему в такую опасную ситуацию, нужно как можно скорее помочь, стараясь “оторвать” его от провода, не подвергая при этом опасности себя.
Вольтметр:
  • Калибровка «0»
  • «+» к «+» «-» к «-»
  • Включается параллельно
  • Условное обозначение

Измеряем напряжение

Определите цену деления прибора:

  • 2 В/дел
  • 0,5 В/дел

Сборка электрической цепи и измерение напряжения

1. постройте в тетради схему электрической цепи и определите направление тока

2. соберите электрическую цепь, ключ должен быть разомкнут

2. Найдите «+» и «-» на аккумуляторе.

3. Рассмотрите вольтметр, определите цену деления

Найдите «0» на вольтметре, вспомните как подключается вольтметр

4. Позовите учителя для проверки электрической цепи

5. Только после разрешения учителя замкните ключ

и определите показания вольтметра

6. Запишите показания вольтметра в тетрадь

Задачи 1. При прохождении по проводнику электрического заряда равного 5 Кл, совершается работа200Дж. Чему равно напряжение на концах этого проводника? А) 1000 В Б) 40 В В) 40 А Г) 0,025 В

2. Напряжение на автомобильной лампочке 12 В. Какой заряд прошел через нить накала лампочки, если при этом была совершена работа 1200Дж? А) 0,01Кл Б) 100Кл В) 14400Кл Г)10 В

3.Определите работу, совершенную при прохождении через спираль электроплитки заряда 80 Кл, если она включена в сеть с напряжением 220 В А) 0,36Дж Б) 2,75Дж В) 17600Дж Г) 0,36В

5. Определите цену деления Вольтметра

А) 1 В Б) 1,5 В В) 3 В Г) 15 В

4. Необходимо измерить силу тока в лампе и напряжение на ней. Как следует включить по отношению к лампе амперметр и вольтметр?

Итоги урока:

Мы узнали?

А научились?

Домашнее задание

§39-41 Упр. 6 (2,3) Дополнительно(на оценку): 1264,1265 — Лукашик.

Молния При ударе молнии, например в дерево. Оно нагревается, влага из него испаряется, а давление образовавшегося пара и нагревшихся газов приводят к разрушениям. Для защиты зданий от грозовых разрядов применяют молниеотводы, которые представляют собой металлический стержень, возвышающийся над защищаемым объектом. Молния. В лиственных деревьях ток проходит внутри ствола по сердцевине, где много сока, который под действием тока закипает и пары разрывают дерево. Причина заключается в том, что между кабелем и севшей на него птицей не возникает разницы напряжений. Ведь сидит она на нем, не соприкасаясь с землей, к тому же сидит только на одном кабеле. Таким образом, напряжения кабеля и птицы абсолютно совпадают. Но если вдруг, взмахнув крыльями, та же птица невзначай коснется соседнего кабеля, но уже с другим напряжением, то адская машина сработает… Причина заключается в том, что между кабелем и севшей на него птицей не возникает разницы напряжений. Ведь сидит она на нем, не соприкасаясь с землей, к тому же сидит только на одном кабеле. Таким образом, напряжения кабеля и птицы абсолютно совпадают. Но если вдруг, взмахнув крыльями, та же птица невзначай коснется соседнего кабеля, но уже с другим напряжением, то адская машина сработает… К счастью, кабели обычно располагаются на значительном расстоянии друг от друга, что делает их соприкосновение практически невозможным. Именно поэтому угроза для жизни пернатых ничтожно мала. Но упаси вас Бог проверять это утверждение на практике.

Почему птицы безнаказанно садятся на провода высоковольтной передачи?

Почему у наэлектризованных людей волосы поднимаются вверх?
  • Волосы электризуются одноименным зарядом. Как известно, одноименные заряды отталкиваются, поэтому волосы, подобно листочкам бумажного султана, расходятся во все стороны. Если любое проводящее тело, в том числе и человеческое, изолировать от земли, то его можно зарядить до большого потенциала. Так, с помощью электростатической машины тело человека можно зарядить до потенциала в десятки тысяч вольт.
— Электричество не только играет важную роль в жизни человека, но и в его здоровье. Сокращаясь, мышечные клетки сердца производят электроэнергию. Именно благодаря этим импульсам электрокардиограмма измеряет ритм сердца. — Электричество не только играет важную роль в жизни человека, но и в его здоровье. Сокращаясь, мышечные клетки сердца производят электроэнергию. Именно благодаря этим импульсам электрокардиограмма измеряет ритм сердца. Найдите физические ошибки:

Спасибо за урок! Успехов!

Cлайд 1

* 8 класс Электрическое напряжение. Единицы напряжения. Вольтметр. Измерение напряжения 8 класс

Cлайд 2

* 8 класс Цели урока. Ввести понятие электрического напряжения и единиц измерения напряжения. Познакомить с прибором для измерения электрического напряжения – вольтметром и его подключением в цепи. Развивать логическое мышление и память 8 класс

Cлайд 3

* 8 класс Фронтальный опрос. Какой величиной определяется сила тока в цепи? Как выражается сила тока через электрический заряд и время? Что принимают за единицу силы тока? Как называется эта единица? Какие дольные и кратные амперу единицы силы тока вы знаете? Как выражается электрический заряд через силу тока в проводнике и время его прохождения? 8 класс

Cлайд 4

* 8 класс Как называют прибор для измерения силы тока? В каких единицах градуируют шкалу амперметра? Как включают амперметр в цепь? Имеется точный амперметр. Как пользуясь им, нанести шкалу на другой, еще не проградуированный амперметр? 8 класс

Cлайд 5

* 8 класс Электрическое напряжение. Вспомним, что ток – это движение заряженных частиц: ионов или электронов. Именно они являются носителями (переносчиками) заряда. Упорядоченное движение создается электрическим полем, которое в свою очередь совершает работу. Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. От чего она зависит? от силы тока (т.е. электрического заряда, протекающего по цепи в 1с) и не только. Рассмотрим опыт: 8 класс

Cлайд 6

* 8 класс Из рисунка видно, что сила тока одинакова, но лампочка 2 горит ярче лампочки 1. Кроме силы тока, мощность зависит еще от одной физической величины – электрического напряжения. В нашем случае напряжение, создаваемое выпрямителем, меньше напряжения, создаваемого городской электросетью. Напряжение, это физическая величина, характеризующая электрическое поле. Обозначение: U Единицы измерения: 1В (вольт) 8 класс

Cлайд 7

* 8 класс Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую. 8 класс

Cлайд 8

* 8 класс За единицу напряжения принимают такое электрическое напряжение на концах проводника, при котором работа по перемещению электрического заряда в 1Кл по этому проводнику равна 1Дж. 8 класс

Cлайд 9

Cлайд 10

* 8 класс Измерение напряжения. Для измерения напряжения используют специальный прибор – вольтметр. Его всегда присоединяют параллельно к концам того участка цепи, на котором хотят измерить напряжение. Внешний вид школьного демонстрационного вольтметра показан на рисунке справа. 8 класс

Cлайд 11

* 8 класс Подключение вольтметра. Вольтметр подключают в электрическую цепь параллельно. Зажимы вольтметра подсоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение. 8 класс

Cлайд 12

* 8 класс Измерим напряжение на различных участках цепи, состоящей из реостата и лампочки. Сначала измерим напряжение на реостате: … Затем измерим напряжение на лампочке: … И, наконец, напряжение на всем соединении … Измерения показывают, что в цепи с последовательным соединением проводников напряжение на всем соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках: 8 класс

Разделы: Физика

Класс: 8

Цель урока: дать понятие напряжение как физической величины характеризующей электрическое поле, создающее электрический ток, вести единицу напряжения.

Оборудование: амперметры двух видов, вольтметры двух видов, портрет Алессандро Вольта.

Ход урока

I. Актуализация знаний.

Проверка домашнего задания. Слайд 2.

  1. Что такое сила тока? Какой буквой она обозначается?
  2. По какой формуле находится сила тока?
  3. Как называется прибор для измерения силы тока? Как он обозначается в схемах?
  4. Как называется единица силы тока? Как она обозначается?
  5. Какими правилами следует руководствоваться при включении амперметра в цепь?
  6. По какой формуле находится электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, если известны сила тока и время его прохождения?
  7. Индивидуальные задания:

1) Через поперечное сечение проводника в 1 с проходит 6*10 -19 электронов. Какова сила тока в проводнике? Заряд электрона 1,6*10 -19 Кл.
2) Определите силу тока в электрической лампе, если через нее за 10 мин проходит электрический заряд, равный 300 Кл.
3) Какой электрический заряд протекает за 5 мин через амперметр при силе тока в цепи 0,5 А.

  1. Проверочная работа (по карточкам):

Вариант I

1.Сколько миллиампер в 0,25 А?

а) 250 мА;
б)25мА;
в) 2,5мА;
г) 0,25мА;
д)0,025мА;

2.Выразите 0,25мА в микроамперах.

а) 250 мкА;
б)25мкА;
в) 2,5мкА;
г) 0,25мкА;
д)0,025мкА;

На рис. 1 изображена схема электрической цепи.

а) у точки М
б) у точки N

а) от точки М к N
б) от точки N к М

Вариант II

1.Выразите 0,025 А в амперметрах.

а) 250 мА;
б)25мА;
в) 2,5мА;
г) 0,25мА;
д)0,025мА;

2.Сколько микроампер в 0,025мА?

а) 250 мкА;
б)25мкА;
в) 2,5мкА;
г) 0,25мкА;
д)0,025мкА;

На рис. 2 изображена схема электрической цепи.

3. Где на этой схеме у амперметра знак “+”?

а) у точки М
б) у точки N

4. Какое направление имеет ток в амперметре?

а) от точки М к N
б) от точки N к М

9) Проверка теста. Слайд 3

II. Изучение нового материала.

1. Диск Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки физики Кирилла и Мефодия, 8 класс.

1) Что такое электрический ток?

Ответ учащихся: Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

2) Каковы условия существования электрического тока?

Ответ учащихся: 1 условие – свободные заряды,

2 условие – должен быть в цепи источник тока.

3) Объяснение учителя:

Направленное движение заряженных частиц создаётся электрическим полем, которое при этом совершает работу. Работа, которую совершает электрический ток при перемещении заряда в 1 Кл по участку цепи, называется электрическим напряжением (или просто напряжением).

где U – напряжение (В)

А – работа (Дж)

q – заряд (Кл)

Напряжение измеряется в вольтах (В): 1В = 1Дж/Кл.

4) Сообщение ученика: Историческая справка об Алессандро Вольта.

ВОЛЬТА Алессандро (1745-1827), итальянский естествоиспытатель, физик, химик и физиолог. Его важнейшим вкладом в науку явилось изобретение принципиально нового источника постоянного тока, сыгравшее определяющую роль в дальнейших исследованиях электрических и магнитных явлений. В честь него названа единица разности потенциалов электрического поля – вольт.

Вольта был членом-корреспондентом Парижской академии наук, членом-корреспондентом академии наук и литературы в Падуе и членом Лондонского Королевского общества.

В 1800 г. Наполеон открыл университет в Павии, где Вольта был назначен профессором экспериментальной физики. По предложению Бонапарта ему была присуждена золотая медаль и премия первого консула. В 1802 г. Вольта избирается в академию Болоньи, через год – членом-корреспондентом Института Франции и удостаивается приглашения в Петербургскую академию наук (избран в 1819). Папа назначает ему пенсию, во Франции его награждают орденом Почетного Легиона. В 1809 Вольта становится сенатором Итальянского королевства, а в следующем году ему присваивается титул графа. В 1812 г. Наполеон из ставки в Москве назначает его президентом коллегии выборщиков.

С 1814 г, Вольта – декан философского факультета в Павии. Австрийские власти даже предоставляют ему право исполнять обязанности декана без посещения службы и подтверждают законность выплаты ему пенсий почётного профессора и экс-сенатора.

5) Дольные и кратные единицы:

1 мВ = 0,001 В;
1 мкВ = 0, 000 001 В;
1 кВ = 1 000 В.

6) Работа с учебником.

Работа с таблицей №7 в учебнике на стр.93.

7) Рабочее напряжение в осветительной сети жилых домов, социальных объектов – 127 и 220 В.

Опасность тока высокого напряжения.

Правила безопасности при работе с электричеством и электроприборами. Слайд 4.

8) Прибор для измерения напряжения называется вольтметром.

На схемах изображается знаком:

Правила включения вольтметра в цепь найдите в учебнике .

1. Зажимы вольтметра присоединяются к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение (параллельно соответствующему участку цепи).

2. Клемму вольтметра со знаком “+” следует соединять с той точкой цепи, которая соединена с положительным полюсом источника тока, а клемму со знаком “ – ” с точкой, которая соединена с отрицательным полюсом источника тока.

Демонстрация двух типов вольтметров.

Отличие вольтметра от амперметра по внешнему виду.

Определение цены деления демонстрационного вольтметра, лабораторного вольтметра.

9) Работа с учебником: (задание по вариантам)

Найдите в учебнике (§ 41) ответы на вопросы:

А) Как с помощью вольтметра измерить напряжение на полюсах источника тока?

Б) Какой должна быть сила тока, проходящего через вольтметр, по сравнению с силой тока в цепи?

III. Закрепление изученного материала.

  1. Выразите в вольтах напряжение, равное:

А) U =2 000 мВ =
Б) U = 100 мВ =
В) U = 55 мВ =
Г) U = 3 кВ =
Д) U = 0,5 кВ =
Е) U = 1,3 кВ =

2. Выразите в мВ напряжение, равное:

А) U = 0,5 В =
Б) U = 1,3 В =
В) U = 0,1 В =
Г) U = 1 В =
Д) U = 1 кВ =
Е) U = 0,9 кВ =

3. Решим задачки: Слайд 7. (работа у доски)

А) На участке цепи при прохождении электрическогозаряда25 Кл совершена работа 500 Дж.Чему равно напряжении на этом участке?

Б) Напряжение на концах проводника 220 В. Какая работа будет совершена при прохождении по проводнику электрического заряда, равного 10 Кл?

4. Вопросы на закрепление:

1) Что показывает напряжение в электрической цепи?
2) В каких единицах измеряется напряжение?
3) Кто такой Алессандро Вольта?
4) Как называют прибор для измерения напряжения?
5) Назовите правила включения вольтметра для измерения напряжения на участке цепи?

IV. Домашнее задание.

§ 39 – 41. Упр.16. Подготовиться к лабораторной работе №4 (с.172).

V. Итог урока.

Литература:

  1. Пёрышкин А.В. Физика. 8кл.: учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.:Дрофа, 2007.
  2. Шевцов В.А. Физика. 8кл.: поурочные планы по учебнику А.В.Пёрышкина.-Волгоград: Учитель, 2007. – 136с.
  3. Марон А.Е. Физика. 8кл.: учебно-методическое пособие /А.Е.Марон, Е.А.Марон.-6-е изд., стереотип. – М.:Дрофа, 2008.-125с.:ил.-(Дидактические материалы)
  4. Учебный диск “Кирилла и Мефодия”. Физика.8 класс.

Механическое напряжение, единицы — Энциклопедия по машиностроению XXL

Механическое напряжение, единицы 10 Михеевой Н. Н. формула 39 Монель-металл 30S Мощность, единицы 10  [c.357]

За единицу механического напряжения в СИ принят паскаль (Па). 1 Па=1 Н/м1  [c.91]

Расчеты выполнены в СИ. В расчетах на прочность используется более удобная внесистемная единица механического напряжения— Н/мм .  [c.3]

Третий э( ект возможен при отсутствии коррозии (У = 0) в стационарном состоянии. Определяется он разностью электрохимических потенциалов, соответствующей единице механического напряжения  [c.134]


Четвертый эффект возникает, когда в стационарном состоянии отсутствует дислокационный ток (п = 0). Величина его характеризует механическое напряжение на единицу разности потенциалов (перенапряжения), т. е. электроосмотическое давление , дислокаций  [c.135]

Так, например, давление (или нормальное, или касательное механическое напряжение) определяется силой, приходящейся на единицу площади поверхности сила в свою очередь — произведением массы на ускорение площадь — произведением двух линейных величин ускорение — производной скорости по времени и скорость — производной перемещения по времени. Эту цепочку можно выразить следующим рядом размерностей  [c.92]

Механическое напряжение. В тех же единицах, что и давление, измеряется механическое напряжение, в том числе составляющие тензора напряжения твердого тела.  [c.149]

В качестве единицы давления (механического напряжения)  [c.9]

Механизм ЭИ может быть представлен двумя процессами, действующими во времени друг за другом образование в результате электрического пробоя в поверхностном слое твердого тела канала разряда и последующее разрушение твердого тела под действием механических напряжений, возникающих в результате расширения канала разряда при выделении в нем энергии емкостного накопителя. Первая стадия процесса определяет уровень напряжения, при котором реализуется процесс ( рабочее напряжение ). Выбором оптимальных параметров импульсного напряжения и условий пробоя (вид среды, геометрия электродной конструкции) достигаются минимальные градиенты напряжения пробоя. На второй стадии процесса за счет оптимизации преобразования энергии накопителя в работу разрушения достигается минимальная энергоемкость разрушения материала. Техникоэкономическая эффективность процесса в значительной степени зависит от возможности интенсификации процесса разрушения — достижения высоких объемных показателей разрушения в единицу времени при приемлемых удельных показателях энергоемкости. Последнее может осуществляться как за счет увеличения числа единичных актов разрушения в единицу времени путем повышения частоты подачи  [c.25]

Единицы давления, механического напряжения  [c.15]

Ввиду того, что принятая в международной системе единиц — единица давления (механического напряжения) — 1 ньютон на 1 квадратный метр (я/1 м ), — рекомендуется в технических расчетах применять внесистемную единицу давления бар (бар), равный н/л .  [c.335]


Когда провод замыкается и механическое напряжение снимается, этот заряд Q становится изолированным и остается электростатическая энергия Q /2 , или d S /2s e на единицу объема. На практике отношение электростатической энергии к механической работе может достигать значения 0,5 (если выбрать подходящий диэлектрический материал).  [c.209]

Давление механическое напряжение, модуль упругости, разрушающее напряжение Единица СИ —паскаль (Па).  [c.10]

Результатом сдвига зарядов в решетке является электрическая поляризация Р кристалла. Сумма всех электрических моментов поляризованных ячеек решетки кристалла в единице объема оказывается в широких пределах пропорциональной механическому напряжению а, действующему в кристалле. Направления поляризации и механического напряжения могут совпадать, а могут и не совпадать. Механические напряжения, вызывающие пьезоэффект, могут иметь как характер растяжения (сжатия), так и сдвига. Соотношение между абсолютными величинами Р и а можно записать так  [c.75]

В результате формула размерности приобрела вид, в котором трудно усмотреть наличие связи с основными величинами. Действительно, вряд ли можно найти разумную трактовку наличия в размерности таких сугубо статических величин, как давление и механическое напряжение, а также стоящей в знаменателе формулы второй степени размерности времени. И уж, конечно, никаких конкретных представлений не вызывают формулы размерности электрических единиц в системе СГС, в которых символы размерности основных единиц стоят а дробных степенях. В процессе образования размерности производной величины, при определении размерностей промежуточных величин, показатели степени складываются, вычитаются, некоторые обращаются в нуль, так что в итоге формула может приобрести довольно причудливый вид. Для примера приведем размерность емкости в Международной системе единиц  [c.74]

В системных и соответствующих кратных и дольных единицах давления измеряется также всякое механическое напряжение.  [c.121]

Наименование единицы давления и механического напряжения — паскаль (Па) было принято на XIV Генеральной конференции по мерам и весам (1971 г.).  [c.37]

Нормальное механическое напряжение. Подставив в формулу (7.27) F=l дин, 5 = 1 см , найдем единицу напряжения  [c.158]

Килограмм-сила на квадратный миллиметр (кгс/мм ) ( ) — единица механического напряжения, равная напряжению, возникающему в однородной проволоке с постоянным поперечным сечением 1 мм под действием силы 1 кгс, равномерно распределенной по сечению. 1 кгс/мм = =9,80665-10 Па (точно).  [c.204]

В недеформированном теле все его части находятся в механическом равновесии друг с другом. Это значит, что если выделить внутри тела какой-нибудь объем, то равнодействующая всех сил, действующих на этот объем со стороны других частей тела, равна нулю. При деформировании же тело выводится из состояния равновесия, в результате чего в нем возникают упругие силы, обусловленные межмолекулярным взаимодействием. Радиус действия молекулярных сил имеет величину порядка расстояния между молекулами, поэтому в теории упругости сплошной среды он должен считаться равным нулю. Таким образом, возникающие при деформации внутренние силы действуют на выделенный объем тела со стороны окружающих его частей только непосредственно через поверхность этого объема, т. е. являются поверхностными силами, которые мы в дальнейшем и будем рассматривать, отвлекаясь от объемных сил типа силы тяжести. Поверхностные силы пропорциональны площади поверхности, на которой они действуют. Сила, отнесенная к единице площади, называется механическим напряжением.  [c.15]

При проведении визуального и измерительного контроля осматриваются как наружные, так и внутренние поверхности корпусных деталей, а также те детали, сборочные единицы и места, где вероятнее всего максимальный износ и возможны механические повреждения или усталостные явления, в том числе застойные зоны, места скопления влаги и коррозийных продуктов, места изменения направления потоков, сварные швы и околошовные зоны (наличие подрезов, непроваров, свищей), зоны входных и выходных патрубков, резьбы втулок, штоков и маховиков (износ витков, сколы резьбы), хвостовики штоков и проушины дисков (клиньев) у задвижек, зоны уплотнения штоков (коробки сальников), уплотнительные поверхности узла затвора (седел, дисков, клиньев, золотников, плунжеров и т.д.) на наличие раковин, трещин, следов эрозии, коррозии, кавитационного износа крепежные и соединительные детали арматуры (шпильки, болты, гайки), прокладки и поверхности уплотнения в местах сочленения сборочных единиц арматуры, внутренние поверхности корпусных деталей, подверженные кавитации, коррозии или эрозии места возможной концентрации механических напряжений. Проверяются размеры изнашиваемых деталей и зазоры между подвижными сопрягаемыми деталями. Измеряются также толщины стенок патрубков, корпусов, размеры резьбы. Замер производится в местах, где возможно утонение вследствие коррозийного, эрозионного или кавитационного разрушений.  [c.248]

С 1 января 1963 г. введен в действие ГОСТ 9867—61 Международная система единиц , который рекомендует предпочтительное применение Международной системы единиц (СИ). По этой системе основной единицей длины является метр м), массы — килограмм кг), времени — секунда сек), силы электрического тока — ампер (а), термодинамической температуры — градусы по шкале Кельвина (° КК силы света — св. Производная единица силы — ньютон (н) — равна силе, которая гелу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/сек . В качестве единицы давления (механического напряжения) принимается давление в 1 я на 1 н м ).  [c.4]

Прочность материалов характеризуют пределами прочности при растяжении (сГр), сжатии (а , изгибе (ст ). Для металлов все три предела прочности близки, но для диэлектриков могут сильно отличаться (Ор, а ). Пределы прочности измеряются в единицах механического напряжения — паскалях (Па).  [c.156]

За единицу давления (механического напряжения) в новой системе единиц принимается давление в 1 ньютон на 1 квадратный метр (н/м )  [c.4]

За единицу давления (механического напряжения) принят ньютон на квадратный метр (н1м ).  [c.6]

Экспериментальный анализ прочностных свойств элементов конструкций целиком основан на определении величины и характера распределения механических напряжений в деталях, воспринимающих нагрузки. Непосредственное измерение местных (а не средних) напряжений в реальных сложных конструкциях осуществить невозможно, потому что, по определению, напряжение представляет собой производную величину, вычисляемую через отношение действующей силы к единице площади сечения, перпендикулярного действию силы. Поэтому значения напряжений определяются обычно путем измерения деформаций и последующего вычисления искомых напряжений на основании известного соотношения между этими величинами.  [c.253]

Применяемые здесь единицы измерения силы, давления (механического напряжения), работы и мощности можно перевести в единицы измерения Международной системы единиц (СИ) путем следующих пересчетных значений  [c.22]

С 1 января 1963 г. в качестве единицы силы предпочтительно применять ньютон (н), равный 0,101972 кГ, в качестве единицы давления (механического напряжения) — ньютон на 1 (н м ).  [c.127]

Особенностью ММ на м и к р о у р о в н е является отражение физических процессов, протекающих в непрерывных пространстве и времени. Типичные ММ на микроуровне — дифференциальные уравнения в частных производных (ДУЧП). В них независимыми переменными являются пространственные координаты и время. С помощью этих уравнений рассчитываются поля механических напряжений и деформаций, электрических потенциалов, давлений, температур и т. п. Возможности применения ММ в виде ДУЧП ограничены отдельными деталями, попытки анализировать с их помощью процессы в многокомпонентных средах, сборочных единицах, электронных схемах не могут быть успешными из-за чрезмерного роста затрат машинного времени и памяти.  [c.38]

Предлагаемый здесь впервые показатель а, определяющий стойкость к коррозии под механическим напряжением, является важнейшей характеристикой металла, легко определяемой экспериментально. Единица измерения его — В/мПа, Если этот показатель мал, мало будет и произведение ао, т. е. металл не склонен к растерескиванию.  [c.66]

ТЕКУЧЕСТЬ пластически деформировал ься под действием механических напряжений — величина, обратная вязкости) ТЕЛО [ -макроскопическая система, размеры которой во много раз превышают расстояния между составляющими ее молекулами абсолютно (твердое сохраняет постоянство расстояний между любыми точками этого тела черное полностью поглощает все падающие на него электромагнитные волны) аморфное не имеет правильного, периодического расположения составляющих его микрочастиц анизотропное обладает неодинаковыми свойствами по разным направлениям изотропное обладает одинаковыми свойствами по всем направлениям кpи тaллIr — кoe -твердое тело, строение которого имеет дальний порядок рабочее—термодинамическая система, используемая в тепловой машине для получения работы серое обладает коэффициентом поглощения меньше единицы, не зависящим от длины волны излучения и от абсолютной температуры твердое — агрегатное состояние  [c.280]

Эта зависимость связана пьезомодулем dih, который является козффициентом пропорциональности между злектрическим зарядом, возникающим назлектродахпье-зозлемента, и механическим напряжением. Численно пьезомодуль равен заряду, возникающему на единице поверхности пьезозлектрика при приложении к нему единицы давления. Пьезомодуль в зависимости от направления злектрической оси и действия силы обозначают буквой с индексами, например du, и т. д. Для пьезоэлектриков с различной структурой практическое значение имеют три модуля 31—связывает заряд, возникающий под действием силы в направлении, перпендикулярном направлению поля поляризации — то же, под действием силы, совпадающей с направлением поляризации dis — связывает заряд, возникающий под действием механических напряжений сдвига.  [c.196]

Единицей силы служил стен, равный 10 ньютонов, единицей механического напряжения — пьеза, равная 1 стену на 1 квадратный метр, единицей работы — килоджоуль, единицей мощности — киловатт. Система МТС предназначалась исключительно для механических измерений. Ее распространение на электрические единицы потребовало бы применения килоампера, вольта, миллиома или ампера, киловольта, килоома.  [c.26]

При приложении электрического напряже1Игя к слою нематического ЖК с отрииатсльгго анизотропией диэлектрической проницаемости, обла- ающего достаточной электропроводностью (10- —10- Ом- -см ), он с некоторого порогового значения напряжения теряет механическое равновесие, т. е. в слое возникает макроскопическое движение молекул, переходящее в турбулентное [19J. Оно обусловлено взаимодействием внешнего электрического поля с объемными зарядами, образующимися в жидкости в результате анизотропии ее проводимости Преломление световых лучей на градиентах показателя преломления в перемешивающемся слое Жидкого Кристалла и приводит к их интенсивному рассеянию, вследствие чего этот эффект получил название динамического рассеяния света. Он характеризуется низкими упразляго-щими напряжениями (единицы вольт) и достаточным оптическим контрастом, а также удобен в условиях хорошей освещенности. Время релаксации ЖК. к исходному прозрачному состоянию после выключения напряжения составляет обычно десятки и сотни  [c.35]

Кристаллы иногда подразделяются на дезориентированные субзерна, как это недавно доказали Коллонг и Сифферлен [11] для закиси железа и окиси меди СигО. Эта субструктура, которую они называют полигональной, образуется, вероятно, в результате того, что в окисных пленках обычно возникают механические напряжения, так как объемное отношение Пиллинга и Бедвортса отличается от единицы (в рассматриваемых примерах оно составляет 1,8—2).  [c.102]

Сторонники системы. МКГСС аргументируют свою точку зрения главным образом тем, что одна из основных единиц системы — единица силы возникла как вес эталона и многие измерения силы производятся прямым сравнением с силой притяжения к Земле. Кроме того, механические напряжения в сооружениях, измеренные в единицах СИ, будут выражаться очень большими числами (напомним, что одна атмосфера составляет около 10 единиц СИ).  [c.48]

С >четом (1.25) первая формула (1.24) принимает вид = а/ . Таким образом, людуль Юнга характеризует жесткость стержня по отношению к его продольному растяжению (сжатию) и определяет механическое напряжение, при котором величина деформации должна стать равной единице, т. е. длина стержня изменится в два раза (разумеется, при сохранении справедливости закона Гука). Значения модуля Юнга Е для некоторых изотропных тел приведены в табл. 2.  [c.26]


Что такое Вольт. Определение Вольта. Формула Вольта

Вольт (обозначение: В, V) — единица измерения электрического напряжения в системе СИ.

1 Вольт равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток силой 1 ампер при мощности 1 ватт.

Вольт (В, V) может быть определён либо как электрическое напряжение на концах проводника, необходимое для выделения в нём тепла мощностью в один ватт (Вт, W) при силе протекающего через этот проводник постоянного тока в один ампер (A), либо как разность потенциалов между двумя точками электростатического поля, при прохождении которой над зарядом величиной 1 кулон (Кл, C) совершается работа величиной 1 джоуль (Дж, J).{3} \cdot \mbox{A}} \]

Единица названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта.

Этим методом величина вольта однозначно связывается с эталоном частоты, задаваемым цезиевыми часами: при облучении матрицы, состоящей из нескольких тысяч джозефсоновских переходов, микроволновым излучением на частотах от 10 до 80 ГГц, возникает вполне определённое электрическое напряжение, с помощью которого калибруются вольтметры. Эксперименты показали, что этот метод нечувствителен к конкретной реализации установки и не требует введения поправочных коэффициентов.

1 В = 1/300 ед. потенциала СГСЭ.

Что такое Вольт. Определение

Вольт определён как разница потенциалов на концах проводника, рассеивающего мощность в один ватт при силе тока через этот проводник в один ампер.

Отсюда, базируясь на единицах СИ, получим м² · кг · с-3 · A-1, что эквивалентно джоулю энергии на кулон заряда, J/C.

Определение на основе эффекта Джозефсона

Напряжение электрического тока – это величина, характеризующая разность зарядов (потенциалов) между полюсами либо участками цепи, по которой идет ток.

С 1990 года вольт стандартизирован посредством измерения с использованием нестационарного эффекта Джозефсона, при котором используется в качестве привязки к эталону константа Джозефсона, зафиксированная 18-ой Генеральной конференцией по весам и измерениям как:

K{J-90} = 0,4835979 ГГц/мкВ.

Кратные и дольные единицы

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы вольт пишется со строчной буквы, а её обозначение — с прописной. Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях производных единиц, образованных с использованием вольта. Например, обозначение единицы измерения напряжённости электрического поля «вольт на метр» записывается как В/м.

Шкала напряжений

  • Разность потенциалов на мембране нейрона — 70 мВ.
  • NiCd аккумулятор — 1.2 В.
  • Щелочной элемент — 1.5 В.
  • Литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4) — 3.3 В.
  • Батарейка «Крона» — 9 В.
  • Автомобильный аккумулятор — 12 В (для тяжёлых грузовиков — 24 В).
  • Напряжение бытовой сети — 220 В (среднеквадратичное).
  • Напряжение в контактной сети трамвая, троллейбуса — 600 В.
  • Электрифицированные железные дороги — 3 кВ (постоянный ток), 25 кВ (переменный ток).
  • Магистральные ЛЭП — 110 кВ, 220 кВ.
  • Максимальное напряжение на ЛЭП (Экибастуз-Кокчетав) — 1.15 МВ.
  • Самое высокое постоянное напряжение, полученное в лаборатории на пеллетроне — 25 МВ.
  • Молния — от 100 МВ и выше.
В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!
Интересуетесь топовыми гаджетами и популярными технологическими новинками?
👍 Подписывайтесь на телеграм канал @upkitai ( ссылка t.me/upkitai )

Если материал понравился Вам и оказался для Вас полезным, поделитесь им со своими друзьями!

  • Сколько в ампере ватт, как перевести амперы в ватты и киловатты

    Мощность – это скорость расходования энергии, выраженная в отношении энергии ко времени: 1 Вт = 1 Дж/1 с. Один ватт равен отношению одного джоуля (единице измерения работы) к одной секунде.

  • Что такое Ватт

    1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль.

  • Что такое Сименс

    Сименс — единица измерения электропроводности (проводимости) в системе СИ. Она эквивалентна ранее использовавшейся единице mho

  • 1 ом представляет собой электрическое сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов 1 вольт, приложенная к этим точкам, создаёт в проводнике ток 1 ампер, а в проводнике не действует какая-либо электродвижущая сила.

  • Что такое Ампер

    1 Ампер это сила тока, при которой через проводник проходит заряд 1 Кл за 1 сек.

  • Что такое масса, вес нетто и вес брутто: в чем разница? Что больше: вес, масса нетто или брутто?

    Вес — это физическая величина, а именно сила, воздействующая на горизонтальную поверхность или вертикальную подвеску.

  • Таблица: Как написать дату рождения (Год, Месяц, День) римскими цифрами?
  • Назначение и структура операционных систем
  • Сколько грамм в ложке
  • Сколько весят животные?

    Обзор веса нескольких животных

  • Старинные русские меры длины, веса, объёма

    Система древнерусских мер длины включала в себя следующие основные меры: версту, сажень, аршин, локоть, пядь и вершок.

  • Что такое Ватт

    1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль.

  • Большая таблица Римских цифр от 1 до 1000

© ЗАХАРОВ О.Г. 2010-2014, правка 2015, 2016::: 2017

МЕГАОММЕТР — прибор для измерения большого сопротивления, главным образом сопротивления изоляции [1, 2].

Ранее для обозначения такого прибора использовались термины меггер, мегомметр. Терминологическими стандартами эти термины отнесены к недопустимым.

Название прибора мегаомметр образовано из:

— частицы Мега, используемой для обозначения кратных единиц измерения;

— единицы обозначения сопротивления Ом;

— части сложных слов – метр (от древне-греческого μετρεω — измеряю).

В практике настроечных работ используют переносные мегаомметры, применяемые как средство технологического оснащения для измерений в обесточенном объекте настройки (ОН) и стационарные мегаомметры, которыми измеряют сопротивление изоляции при наличии напряжения в сети. Стационарные мегаомметры одновременно являются и ОН.

Мегаомметры как средство технологического оснащения.

В связи с тем что переносные мегаомметры представляют собой универсальные средства измерения, для каждого ОН необходимо выбирать мегаомметры по пределу измерения и номинальному напряжению (общие правила см. Выбор средств измерения). Учитывая необходимость выявления дефектов изоляции, следует выбирать мегаомметр с наибольшим по параметрам изоляции напряжением, но не превышающим 80 % напряжения, которым испытывают электрическую прочность изоляции данного ОН. Одновременно нужно принимать во внимание, что мегаомметр имеет большое внутреннее сопротивление и мягкую нагрузочную характеристику (рис. 1).

 

Рис. 1 Нагрузочная характеристика мегаомметра

 

Поэтому чем меньше измеряемое сопротивление изоляции, тем меньшее напряжение прикладывается к изоляции и тем менее вероятно выявление в ней дефектов.

Как правило, для ОН с номинальным напряжением до 42 В, от 42 до 100 В, от 100 до 380 В, от 380 до 1000 В применяют мегаомметры на номинальное напряжение соответственно. 100, 250, 500 и 1000 В.

Пределы измерения наиболее распространенных мегаомметров на пределе измерения:

«МОм» — 100, 500, 1000 МОм;

«кОм» — 100 и 200 кОм.

При измерении сопротивления изоляции с одинаковым успехом можно применять как индукторные мегаомметры с ручным приводом, так и безындукторные мегаомметры оснащенные статическим преобразователем напряжения.

Для определения абсорбции коэффициента целесообразнее использовать безындукторные мегаомметры, оснащенные реле времени, фиксирующими моменты отсчитывания показаний.

Сопротивление изоляции проводов соединительных при измерении сопротивления изоляции силовых трансформаторов должно быть не менее предела измерения мегаомметра, а для всех остальных изделий — не менее 100 МОм.

В противном случае поступают так, как сказано в ст. Сопротивление изоляции.

 Перед измерением необходимо проверить мегаомметр, для чего переключатель пределов устанавливают в положение «МОм» и замыкают выводы прибора накоротко.

Вращая рукоятку индуктора мегаомметра (нажав кнопку «Вкл» у безындукторного мегаомметра), определяют совпадение стрелки с нулевой отметкой шкалы.

Затем размыкают выводы и повторяют действия. У исправного мегаомметра стрелка должна совпадать с отметкой шкалы

На пределе «кОм» стрелка мегаомметра должна устанавливаться в противоположных точках шкалы, указанных выше для предела «МОм»..Предельно допускаемые отклонения стрелки от указанных точек составляют ± 1 мм.

Перед присоединением соединительных проводов необходимо выполнить все технические и организационные мероприятия, в частности:

1. Отключить напряжение с ОН и принять меры, исключающие его подачу во время использования мегаомметра.

2. Снять заряд, накопившийся в ёмкости изоляции и помехозащитных конденсаторах путем наложения переносного заземления (о продолжительности наложения заземления см. Изоляция электрическая). Измерения должны производиться двумя специалистами.

Мегаомметр как объект настройки.

Чаще всего стационарные мегаомметры измеряют сопротивление изоляции по принципу наложения постоянного напряжения на напряжение сети.

Как правило, они состоят из следующих блоков:

— источника постоянного напряжения;

— показывающего измерительного прибора, включаемого  оператором;

— блока непрерывного контроля изоляции с переключателем уставок срабатывания.

Настройка стационарных мегаомметров состоит из следующих технологических операций и переходов:

визуального контроля;

— проверки монтажа;

— контроля изоляции;

— проверки функционирования (ПФ) блока источника постоянного

напряжения;

контроля работоспособности измерительного прибора;

— ПФ блока непрерывного контроля изоляции.

Визуальный контроль мегаомметра помимо указанного в соответствующей статье, включает проверку целости пломб и наличия клейма поверителя, определение годности мегаомметра на данный момент с учетом того, что к началу HP может пройти не более половины срока до очередной поверки.

ПФ источника пост, напряжения производится одновременно с КР измерительного прибора.

КР измерительного прибора осуществляют при замкнутом и разомкнутом входе мегаомметра, аналогично описанному выше для переносных мегаомметров, а также при подключении данной цепи не к выводу сети, а непосредственно на резистор с известным сопротивлением, значение которого соответствует одному из оцифрованных делений шкалы прибора.

Требования к совпадению стрелки с делениями шкалы те же, что и для переносных мегаомметров.

 ПФ блока непрерывного контроля сопротивления изоляции состоит в подключении ко входу мегаомметра резистора с сопротивлением, равным номинальному значению уставки с учетом допуска.

При настройке стационарных мегаомметров, используемых в сетях постоянно-переменного тока, т. е. сетей, содержащих полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, тиристоры), следует учитывать возможность отклонения стрелки прибора за пределы крайних точек шкалы (0 или  ) вследствие неправильного выбора типа мегаомметра при проектировании сети.

 

Литература:

1. Захаров О.Г.Словарь-справочник по настройке судового электрооборудования. Л.: Судостроение, 1987, 216 с.

2. К вопросу об областях применения индукторных и безындукторных мегомметров//Алеева Л.М., Бабаев В.И., Иванов Е.А. и др.// Судовая электротехника и связь, 1972, вып. 54 С. 3

3. Контроль и измерение сопротивления изоляции и ёмкости судовых электрических сетей//Карпиловский Л.Н., Лебедев В.С. и др. Л.: 1979

4. Минин Г.П. Мегаомметр. М.: Энергия, 1966

52. Словарь-справочник судового электромонтажника. Л.: Судостроение, 1990, 392 с.

Электрические блоки

Ампер —

А

Ампер — это ток, который, если его поддерживать в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины, с пренебрежимо малым круглым поперечным сечением, и помещенный на расстоянии 1 метра в вакууме, будет производить между ними. проводники усилие, равное 2 x 10 -7 Ньютон на метр длины.

Электрический ток равен количеству электричества в движении или количеству в единицу времени:

I = Q / t (1)

, где

I = электрический ток (ампер, А)

Q = количество электричества (кулон, C)

t = время (с)

  • 1 ампер = 1 кулон в секунду.

Ампер можно измерить «амперметром», включенным последовательно с электрической цепью.

Кулон —

C

Стандартная единица измерения в электрических измерениях. Это количество электричества, передаваемое за одну секунду током, создаваемым электродвижущей силой в один вольт, действующей в цепи с сопротивлением в один Ом, или количеством, передаваемым одним ампером за одну секунду.

Q = I t (2)

  • 1 кулон = 6.24 10 18 электронов

Фарад —

F

Фарад — это стандартная единица измерения емкости. Приведенный к основным единицам СИ, один фарад эквивалентен от одной секунды до четвертой мощности в амперах в квадрате на килограмм на квадратный метр ( с 4 A 2 / кг м 2 ).

Когда напряжение на конденсаторе 1 F изменяется со скоростью один вольт в секунду ( 1 В / с ), получается ток 1 A .Емкость 1 Ф дает 1 В разности потенциалов для электрического заряда один кулон (1 Кл) .

В общих электрических и электронных схемах используются единицы микрофарад мкФ (1 мкФ = 10 -6 Ф) и пикофарад пФ (1 пФ = 10 -12 Ф) .

Ом —

Ом

Производная единица измерения электрического сопротивления в системе СИ — сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов 1 вольт между ними создает ток 1 ампер .

Генри —

H

Генри — это единица измерения индуктивности. Сведено к основным единицам СИ один генри эквивалентен один килограмм-метр в квадрате на секунду в квадрате на ампер в квадрате (кг · м 2 с -2 A -2 ) .

Индуктивность

Катушка индуктивности — это пассивный электронный компонент, который накапливает энергию в виде магнитного поля.

Стандартной единицей индуктивности является генри , сокращенно H .Это большая единица измерения, и чаще всего используются единицы микрогенри , сокращенно мкГн (1 мкГн = 10 -6 час) и миллигенри , сокращенно мГн (1 мГн = 10 -3 час) . Иногда используется наногенри , сокращенно нГн (1 нГн = 10 -9 Гн) .

Джоуль —

Дж

Единица энергии, работа или количество тепла, произведенное, когда сила ньютон на н приложена к перемещению на один метр . Один джоуль эквивалентен одному ватту мощности, излучаемой или рассеиваемой за одну секунду .

В британских единицах измерения Британская тепловая единица (Btu) используется для выражения энергии. Один британских тепловых единиц эквивалентен приблизительно 1055 джоулей .

Siemens —

S

Единица электропроводности S = A / V

Ватт

Ватт используется для определения скорости рассеивания электрической энергии или скорости излучения электромагнитной энергии. , абсорбируется или рассеивается.

Единица мощности Вт или джоуль в секунду

Weber — Wb

Единица магнитного потока.

Поток, который при соединении цепи с одним витком создает электродвижущую силу — ЭДС — 1 вольт , поскольку он уменьшается до нуля с постоянной скоростью за одну секунду .

  • 1 Weber эквивалентно 10 8 Maxwells

Tesla —

T

Единица плотности магнитного потока Tesla равна 1 Weber на квадратный метр площади цепи .

Вольт

Вольт — В — это международная стандартная единица измерения электрического потенциала или электродвижущей силы. Потенциал в один вольт появляется на сопротивлении один ом , когда через это сопротивление протекает ток один ампер .

Преобразовано в базовые единицы СИ,

1 (В) = 1 (кг · м 2 / с 3 A)

«Вольтметр» может использоваться для измерения напряжения и должен быть подключен параллельно часть цепи, напряжение которой требуется.

Факты о напряжении для детей

Подключение высоковольтного кабеля

Напряжение заставляет электрические заряды двигаться. Это «толчок», который заставляет заряды двигаться в проводе или другом электрическом проводнике. Это можно рассматривать как силу, толкающую заряды, но это не сила. Напряжение может вызывать перемещение зарядов, а поскольку движущиеся заряды представляют собой ток, напряжение может вызывать ток.

Разница электрических потенциалов — это научный термин, который обычно называют напряжением.Неформально, разность напряжений или электрических потенциалов иногда называют «разностью потенциалов». В некоторых случаях напряжение также называют электродвижущей силой (ЭДС).

Напряжение — это разность электрических потенциалов, разность электрических потенциалов между двумя точками. Единицей измерения разности электрических потенциалов или напряжения является вольт. Вольт назван в память об Алессандро Вольта. Один вольт равен одному джоулю на кулон. Символ единицы вольт пишется с заглавной буквы V, как в (9V).Согласно правилам Международной системы единиц, символ единицы с названием, производным от имени собственного лица, пишется в верхнем регистре.

Обратите внимание, что вольт и напряжение — это две разные вещи. Вольт — это единица измерения, с помощью которой мы что-то измеряем. И электрический потенциал, и напряжение — это то, что мы измеряем, и вольт является единицей измерения для обоих. Обозначение единицы вольт пишется через V (9 В или 9 В). Когда в формуле используется напряжение, она может быть набрана курсивом, например.g., или написано курсивом. Если идет только однобуквенный символ, можно использовать строчную букву v, например, или. Инженеры-электрики используют символ напряжения, например, чтобы четко обозначить разницу между напряжением и вольт.

Технически, напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками и всегда измеряется между двумя точками. например между положительным и отрицательным концами батареи, между проводом и землей или между проводом или точкой цепи и точкой в ​​другой части цепи.В повседневном использовании с бытовым электричеством в США напряжение чаще всего составляет 120 В. Это напряжение измеряется от электрического провода до земли.

Обратите внимание, что для передачи мощности (энергии) должно быть как напряжение , так и ток . Например, на проводе может быть высокое напряжение, но, если он не подключен, ничего не произойдет. Птицы могут приземлиться на высоковольтные линии, такие как 12 кВ и 16 кВ, и не погибнуть, потому что ток не проходит через птицу.

Существует два типа напряжения: постоянное и переменное.Напряжение постоянного тока (напряжение постоянного тока) всегда имеет одинаковую полярность (положительную или отрицательную), например, в батарее. Напряжение переменного тока (напряжение переменного тока) меняется между положительным и отрицательным. Например, напряжение в сетевой розетке меняет полярность 60 раз в секунду (в Америке) или 50 раз в секунду (в Великобритании и Европе). Постоянный ток обычно используется для электроники, а переменный ток — для двигателей.

Определение

Напряжение — это изменение электрического потенциала между двумя точками.
или изменение электрической потенциальной энергии на кулон между двумя точками.

Где В = напряжение, EPE = электрическая потенциальная энергия, q = заряд, ∆ = разница в дюймах

Напряжение заземления

Напряжение всегда измеряется между двумя точками, и одну из них часто называют «землей» или точкой нулевого напряжения (0 В). В большинстве электрических установок переменного тока есть заземление. Подключение к реальной земле осуществляется через водопроводную трубу, заземляющий стержень, закопанный или вбитый в землю, или удобный металлический провод (не газовая труба), закопанный под землей.Это соединение выполняется в точке входа электрической системы в здание, на каждом полюсе, где есть трансформатор на улице (часто на электрическом столбе), и в других местах в системе. Вся планета Земля используется как точка отсчета для измерения напряжения. В здании это заземление подводится к каждому электрическому устройству по двум проводам. Один из них — это «заземляющий провод» (зеленый или неизолированный провод), который используется в качестве защитного заземления для соединения металлических частей оборудования с землей.Другой используется в качестве одного из электрических проводников в цепях системы и называется «нейтральным проводником». Этот провод, имеющий потенциал земли, замыкает все цепи, передавая ток от любого электрического оборудования обратно к точке входа системы в здания, а затем к трансформатору, обычно на улице. Во многих местах за пределами зданий отпадает необходимость в проводе для замыкания цепей и передачи тока от зданий к генераторам.Обратный путь, по которому проходит весь ток, — это сама земля.
В цепях постоянного тока отрицательный конец генератора или батареи часто называют «землей» или точкой нулевого напряжения (0 В), даже если соединение с землей может быть, а может и не быть. На одной печатной плате (PCB) может быть несколько заземлений, например, с чувствительными аналоговыми цепями, эта часть схемы может использовать «аналоговое заземление», а цифровая часть — «цифровое заземление».
В электрическом оборудовании точкой 0 В может быть металлическое шасси, называемое заземлением шасси, или соединение с фактическим заземлением, называемое заземлением, каждое из которых имеет свой собственный символ, используемый в электрических схемах (схемах).

Измерительные инструменты

Некоторые из инструментов для измерения напряжения — вольтметр и осциллограф.

Вольтметр измеряет напряжение между двумя точками и может быть установлен в режим постоянного или переменного тока. Вольтметр может измерять, например, напряжение постоянного тока батареи (обычно 1,5 В или 9 В) или напряжение переменного тока от сетевой розетки на стене (обычно 120 В).

Для более сложных сигналов можно использовать осциллограф для измерения постоянного и / или переменного напряжения, например, для измерения напряжения на динамике.

Разница потенциалов

Напряжение или разность потенциалов от точки a до точки b — это количество энергии в джоулях (в результате действия электрического поля), необходимое для перемещения 1 кулон положительного заряда из точки a в точку b. Отрицательное напряжение между точками a и b — это напряжение, при котором для перемещения отрицательного заряда из точки a в b требуется 1 кулон энергии. Если вокруг заряженного объекта существует однородное электрическое поле, отрицательно заряженные объекты будут притягиваться к более высоким напряжениям, а положительно заряженные объекты будут притягиваться к более низким напряжениям.Разность потенциалов / напряжение между двумя точками не зависит от пути, пройденного от точки a до b. Таким образом, напряжение от a до b + напряжение от b до c всегда будет равно напряжению от a до c.

Картинки для детей

  • Работы на высоковольтных линиях электропередачи

Определение напряжения в физике

Напряжение — это представление электрической потенциальной энергии на единицу заряда. Если в каком-либо месте была размещена единица электрического заряда, напряжение указывает на ее потенциальную энергию в этой точке.Другими словами, это измерение энергии, содержащейся в электрическом поле или электрической цепи в данной точке. Это равно работе, которая должна быть совершена на единицу заряда против электрического поля, чтобы переместить заряд из одной точки в другую.

Напряжение — это скалярная величина; у него нет направления. Закон Ома гласит, что напряжение равно току, умноженному на сопротивление.

Единицы напряжения

Единицей измерения напряжения в системе СИ является вольт, так что 1 вольт = 1 джоуль / кулон.Он представлен буквой V. Вольт назван в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел химическую батарею.

Это означает, что один кулон заряда получит один джоуль потенциальной энергии при перемещении между двумя местами, где разность электрических потенциалов составляет один вольт. При напряжении 12 между двумя точками один кулон заряда получит 12 джоулей потенциальной энергии.

Шестивольтная батарея имеет потенциал за один кулон заряда, чтобы получить шесть джоулей потенциальной энергии между двумя местоположениями.9-вольтовая батарея имеет потенциал за один кулон заряда, чтобы получить девять джоулей потенциальной энергии.

Как работает напряжение

Более конкретный пример напряжения из реальной жизни — это резервуар для воды со шлангом, идущим снизу. Вода в баке представляет собой накопленный заряд. Чтобы наполнить бак водой, нужно потрудиться. Это создает запас воды, как в аккумуляторе. Чем больше воды в баке, тем выше давление, и вода может выходить через шланг с большей энергией.Если бы в баке было меньше воды, она бы выходила с меньшим количеством энергии.

Этот потенциал давления эквивалентен напряжению. Чем больше воды в баке, тем больше давление. Чем больше заряда хранится в аккумуляторе, тем больше напряжение.

Когда вы открываете шланг, течет вода. Давление в баке определяет, насколько быстро он вытекает из шланга. Электрический ток измеряется в амперах или амперах. Чем больше у вас вольт, тем больше ампер для тока. Чем больше давление воды у вас, тем быстрее вода будет вытекать из бака.

Однако на ток также влияет сопротивление. В случае шланга это его ширина. Широкий шланг пропускает больше воды за меньшее время, тогда как узкий шланг препятствует потоку воды. С электрическим током также может быть сопротивление, измеряемое в омах.

Закон Ома гласит, что напряжение равно току, умноженному на сопротивление. V = I * R. Если у вас 12-вольтовая батарея, но ваше сопротивление составляет два Ом, ваш ток будет шесть ампер. Если бы сопротивление было 1 Ом, ток был бы 12 ампер.

Преобразование вольт [В] в киловольт [кВ] • Конвертер электрического потенциала и напряжения • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц

Конвертер длины и расстоянияМассовый преобразовательКонвертер сухого объема и общих измерений при приготовлении пищиПреобразователь площадиПреобразователь объема и общих измерений при приготовлении пищиПреобразователь температуры Конвертер модулей Конвертер энергии и работыПреобразователь мощностиПреобразователь силыКонвертер времениЛинейный преобразователь скорости и скоростиКонвертер углаКонвертер топливной эффективности, расхода топлива и экономии топливаКонвертер чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурсы обмена валютКонвертер женской одежды и размеров обувиКонвертер мужской одежды и размеров обувиКонвертер угловой скорости и удельной скорости вращенияКонвертер угловой скорости и угловой скорости Преобразователь Момент инерции Преобразователь Момент силы Преобразователь Моментный преобразователь Удельная энергия, теплота сгорания (на массу) Преобразователь Удельная энергия, теплота сгорания Конвертер температур сгорания (на объем) Конвертер температурного интервалаКонвертер температурного расширенияКонвертер теплового сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности потока теплаКонвертер коэффициента теплопередачиКонвертер абсолютного коэффициента теплопередачи Конвертер массового расхода ) Конвертер вязкостиКинематический преобразователь вязкостиПреобразователь поверхностного натяженияПроницаемость, проницаемость, проницаемость водяного параКонвертер скорости передачи водяных паровКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL )Конвертер уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемКонвертер яркостиПреобразователь световой интенсивности и световой потокПреобразователь разрешения цифрового изображения Конвертер фокусного расстояния: оптический Powe Преобразователь r (диоптрия) в увеличение (X) Преобразователь электрического зарядаЛинейный преобразователь плотности зарядаПреобразователь плотности поверхностного зарядаПреобразователь объёмной плотности зарядаПреобразователь электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь удельной проводимости Конвертер манометровПреобразование уровней в дБм, дБВ, ваттах и ​​других единицахПреобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности полной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность.Конвертер радиоактивного распада Конвертер радиоактивного облученияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифровых изображений Конвертер единиц измерения объема древесины Калькулятор молярной массы Периодическая таблица

Плазменный шар

Обзор

Когда мы поднимаемся на холм, мы выполняем работу, чтобы противостоять силе гравитации

Мы живем в эпоху электричество а про электрику напряжение знаю с детства. Многие из нас исследовали окружающую среду и буквально испытали шок, когда мы тайком коснулись электрических розеток, пока родители не наблюдали за нами.Что ж, раз вы читаете эту статью, с вами ничего плохого не случилось, даже если вы изучали электричество в детстве. Почти невозможно жить в эпоху электричества и не быть с ним близко знакомым. Что касается электрического потенциала , это несколько более сложный вопрос.

Поскольку это математическая абстракция, самый простой способ понять электрический потенциал — рассматривать его как аналогию с гравитацией. Формулы для обоих аналогичны. Разница в отрицательных значениях.У нас может быть отрицательный электрический потенциал из-за наличия как отрицательных, так и положительных зарядов, которые либо притягивают, либо отталкивают друг друга. С другой стороны, гравитационные силы могут вызывать притяжение только между двумя объектами. Мы не до конца поняли отрицательную массу. Как только мы овладеем им, это позволит нам понять антигравитацию.

Тем не менее, как только мы оттолкнемся …

Понятие электрического потенциала играет важную роль в описании явлений, связанных с электричеством.Мы можем определить понятие электрического потенциала как понятие, которое описывает взаимодействия электрически заряженных частиц или групп заряженных частиц, которые имеют одинаковые или противоположные заряды.

Из школьных уроков физики и из повседневного опыта мы знаем, что, взбираясь на холм, мы преодолеваем силу тяжести и выполняем для этого работу. Силы гравитации, которые нам предстоит преодолеть, действуют в потенциальном гравитационном поле Земли. Когда Земля взаимодействует с нами, она пытается уменьшить наш гравитационный потенциал, потому что у нас есть определенная масса.В рамках этого взаимодействия Земля тянет нас вниз, и мы позволяем ей спускаться по горному склону на лыжах или сноуборде. Точно так же электрическое потенциальное поле, которое действует на заряженные частицы, стремится сблизить частицы с противоположным зарядом и раздвинуть частицы с одинаковым зарядом.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что электрически заряженное тело пытается уменьшить свой электрический потенциал. Для этого он пытается подобраться как можно ближе к мощному источнику электрического поля с противоположным зарядом, пока другие силы не мешают ему сделать это.Если электрический заряд объектов одинаков, каждый из электрически заряженных объектов пытается уменьшить свой электрический потенциал, удаляясь как можно дальше от одинаково заряженного источника мощного электрического поля. Опять же, это только в том случае, если никакие другие силы не препятствуют этому. Если есть силы, которые препятствуют этому, электрический потенциал не изменяется. По аналогии с гравитацией, когда вы стоите на вершине горы, сила тяжести компенсируется силой реакции земли, и ничто не тянет вас вниз и с этой горы.Лыжи толкает только ваш вес. Однако как только вы оттолкнетесь… вы спуститесь с холма!

Точно так же электрическое поле, создаваемое заряженной частицей или группой частиц, действует на другие заряженные частицы. Он создает электрический потенциал для перемещения этих заряженных частиц друг к другу или от друг друга, в зависимости от того, является ли заряд между этими двумя взаимодействующими частицами или объектами одинаковым или противоположным.

Сизиф Тициана, Музей Прадо, Мадрид, Испания

Электрический потенциал

Когда заряженная частица попадает в электрическое поле, она имеет определенное количество энергии, которое может быть использовано для выполнения работы.Электрический потенциал — это термин, который описывает эту энергию, запасенную в каждой точке электрического поля. Электрический потенциал электрического поля в данной точке равен работе, которую силы этого поля могут совершить, когда единица положительного заряда перемещается за пределы поля.

Снова глядя на аналогию с гравитационным полем, мы можем заключить, что понятие электрического потенциала аналогично явлению уровня различных точек на поверхности Земли. Как мы обсудим ниже, работа по поднятию тела над землей зависит от того, насколько высоко нам нужно поднять это тело, и аналогично работа по перемещению одного заряда от другого зависит от того, насколько далеко эти заряды находятся.

Представим себе Сизифа, одного из героев мифов Древней Греции. Он был обречен богами выполнять бессмысленную работу в загробной жизни, перекатывая огромный камень на вершину горы в наказание за грехи, которые он совершил при жизни. Чтобы поднять камень на полпути к горе, он должен выполнить половину работы, которую ему нужно выполнить, чтобы подвести камень полностью к вершине. Как только он довел камень до упора, боги столкнули его с горы. Чтобы добраться до дна, сам камень тоже проделал некоторую работу.Камень, поднятый на гору высотой Н , может выполнять больший объем работы, чем камень, поднятый только наполовину, на высоту Н /2. Обычно мы считаем высоту от уровня моря, который считается нулевой высотой.

Используя эту аналогию, мы можем сказать, что электрический потенциал поверхности Земли является нулевым потенциалом, то есть

ϕ Earth = 0

где ϕ Earth — электрический потенциал, скалярная переменная. .Здесь ϕ — буква греческого алфавита, произносимая как «фи».

Это значение количественно определяет способность электрического поля выполнять работу (W) по перемещению заряда (q) из одной заданной точки в другую:

ϕ = W / q

В СИ электрический потенциал измеряется в вольт (В).

Посетители Канадского музея науки и техники могут генерировать для него электрическую энергию, вращая большое колесо человеческого хомяка. Это колесо вращает генератор, который питает эту катушку Тесла (справа).Катушка генерирует высокое напряжение в десятки тысяч вольт. Этого достаточно, чтобы загорелся разряд электричества.

Напряжение

Электрическое напряжение (В) можно определить как разность электрических потенциалов, как в формуле:

В = ϕ1 — ϕ2

Понятие напряжения ввел Георг Ом , немец. физик. В своей статье, опубликованной в 1827 году, он предложил использовать гидродинамическую модель электрического тока для объяснения эмпирического закона Ома, открытого им в 1826 году.Этот закон можно записать по следующей формуле:

Катушка Тесла в Канадском музее науки и техники.

V = I × R,

где V — разность потенциалов, I — электрический ток, а R — сопротивление.

Альтернативное определение электрического напряжения описывает его как отношение работы, которую электрическое поле выполняет для перемещения электрического заряда, к величине этого заряда.

Это определение может быть выражено с помощью следующей формулы:

В = A / q

Аналогично электрическому потенциалу, напряжение также измеряется в вольт (В), а также в десятичных кратных и дробных единицах — единицах, производных от вольт, такие как микровольт (одна миллионная вольт, мкВ), милливольт (одна тысячная вольт, мВ), киловольт (одна тысяча вольт, кВ) и мегавольт (один миллион вольт, МВ).

Напряжение в один вольт эквивалентно напряжению электрического поля, которое совершает работу в один джоуль по перемещению заряда в один кулон. Мы можем определить вольт, используя другие единицы СИ следующим образом:

В = кг · м² / (А · с³)

Напряжение может генерироваться различными источниками, такими как биологические системы и объекты, электронные и механические устройства, и даже различные процессы в атмосфере.

Боковая линия акулы

Элементарным элементом любой биологической системы является клетка, которую можно рассматривать как небольшой электрохимический генератор.Некоторые органы живых организмов, такие как сердце, образованные множеством клеток, производят более высокое напряжение. Интересно отметить, что разные виды акул, которые являются идеальными хищниками океанов и морей, имеют очень чувствительные датчики напряжения. Эти датчики известны как боковая линия , и они позволяют акулам обнаруживать свою добычу по биению сердца. Этот механизм очень надежен. Говоря о напряжении в животном мире, мы должны также упомянуть электрических скатов и угрей, которые разработали метод нападения на свою добычу и борьбы с хищниками, генерируя в процессе эволюции напряжение более 1000 В.

Люди могли вырабатывать электричество и создавать разность потенциалов, протирая кусок янтаря шерстью или мехом в течение длительного времени, но гальванический элемент считается первым устройством, вырабатывающим электричество. Он был создан итальянским ученым и врачом Луиджи Гальвани , который обнаружил, что разница потенциалов возникает, когда разные металлы и электролиты контактируют друг с другом. Другой итальянский физик, Алессандро Вольта , продолжил и развил это исследование.Вольта был первым человеком в мире, который погрузил листы цинка и меди в кислоту, чтобы получить постоянный электрический ток. Таким образом он создал первый химический источник электрического тока. Он соединил несколько из этих источников последовательно, чтобы создать первую химическую батарею. Он стал известен как -вольтовая батарея и позволяла людям вырабатывать электричество с помощью химических реакций.

Вольтовая свая — копия, сделанная в 1999 году Гелсайдом Гваттерини, электриком из музея Вольта в Комо, Италия.Канадский музей науки и технологий

Единица измерения напряжения, вольт, а также сам термин «напряжение» названы так, чтобы ознаменовать вклад Вольта в исследования электрохимических и электрических явлений. Благодаря ему у нас появились надежные электрохимические источники энергии.

Говоря об исследователях, которые работали над созданием устройств для выработки электроэнергии, мы не должны забывать голландского физика Ван де Граафф . Он создал генератор высокого напряжения, известный сейчас как генератор Ван де Граафа .При производстве электроэнергии используется тот же принцип разделения зарядов, который мы используем, когда натираем янтарь шерстью или мехом.

Можно сказать, что два выдающихся американских ученых Томас Эдисон и Никола Тесла были отцами современных электрогенераторов. Тесла работал на компанию Эдисона, но два исследователя разошлись во взглядах на то, как генерировать электрическую энергию, и пошли разными путями. Последовала патентная война, и человечество извлекло из нее выгоду благодаря работе этих двух ученых.Реверсивные машины Эдисона можно использовать в качестве генераторов и двигателей постоянного тока. Сегодня производятся миллиарды устройств, в которых используется механизм этих реверсивных машин. Мы можем найти их под капотом нашей машины, в стеклоподъемнике, блендере и других устройствах. С другой стороны, именно Тесла открыл способы генерации переменного тока и принцип его преобразования. Эти открытия используются в таких устройствах, как электрические трансформаторы, линии электропередач, транспортирующие электричество на большие расстояния, и другие.Также существует множество этих устройств, и они включают в себя множество бытовой электроники, часто используемой нами в повседневной жизни, такую ​​как вентиляторы, холодильники, кондиционеры, пылесосы и многие другие устройства, которые мы не можем здесь описать из-за объема этого. статья.

Эта мотор-генераторная установка постоянного тока, изготовленная Westinghouse в 1904 году, использовалась для обеспечения постоянной мощности для генерации магнитного поля в возбудителе на гидроэлектростанции Ниагара-Фолс (Нью-Йорк), построенной Никола Тесла и Джорджем Вестингаузом.

В конце концов, ученые открыли другие электрические генераторы, использующие другие принципы, в том числе те, которые используют энергию ядерного деления. Некоторые из этих генераторов предназначены для использования в качестве источников энергии во время длительных путешествий в космос.

Если не рассматривать некоторые из генераторов, созданных для научных исследований, можно сказать, что самыми мощными источниками электрической энергии на Земле по-прежнему являются атмосферные процессы.

Каждую секунду вблизи поверхности Земли происходит более 2000 вспышек молний.Это означает, что десятки тысяч генераторов Ван де Граафа в природе генерируют токи в десятки килоампер одновременно в форме молнии. Тем не менее, мы не можем даже начать сравнивать созданные человеком генераторы на Земле с электрическими бурями, которые происходят на сестре планеты Земля, Венере, и мы даже не будем пытаться сравнивать их со штормами на более крупных планетах, таких как Юпитер и Сатурн.

Характеристики напряжения

Напряжение можно охарактеризовать по его величине и форме волны.В зависимости от его поведения во времени мы можем определить постоянное напряжение, которое не меняется со временем, апериодическое напряжение, которое изменяется со временем, и переменное напряжение, которое изменяется со временем по определенному закону и обычно повторяется через определенные промежутки времени. Иногда для достижения поставленной цели может потребоваться как постоянное, так и переменное напряжение. В данном случае речь идет о переменном напряжении с постоянной составляющей.

Этот вольтметр использовался для измерения напряжения в начале двадцатого века.Канадский музей науки и техники в Оттаве

Генераторы постоянного тока, также известные как динамо-машины или динамо-электрические машины, используются в электротехнике для обеспечения высокой мощности при относительно стабильном напряжении. Прецизионные электронные устройства используются для подачи электроэнергии и поддержания постоянного уровня напряжения. Они работают с использованием электрических компонентов и также известны как регуляторы напряжения .

Измерение напряжения

Измерения напряжения широко используются во многих областях науки и техники, включая фундаментальную физику и химию, прикладную электротехнику и электрохимию, а также в медицине.Трудно представить себе дисциплину, в которой измерение напряжения не использовалось бы для управления различными процессами. Эти измерения выполняются различными типами датчиков, которые фактически являются преобразователями измерений различных свойств в напряжение. Некоторыми исключениями из этого правила являются или, скорее, были некоторые творческие области человеческой деятельности, такие как архитектура, музыка или изобразительное искусство. В наши дни даже музыканты и артисты используют электронные устройства, которые зависят от напряжения. Например, художники и дизайнеры могут использовать электронные планшеты со стилусом.В этих планшетах напряжение измеряется, когда стилус перемещается над поверхностью планшета. Затем он преобразуется в цифровые сигналы и отправляется на компьютер для обработки. Архитекторы также используют планшеты и программное обеспечение, такое как ArchiCAD, на компьютерах. Музыканты и композиторы часто работают с электронными музыкальными инструментами. Напряжение измеряется датчиками клавиш, чтобы определить интенсивность нажатия клавиши.

Температура мяса измеряется электронным термометром слева путем измерения напряжения на резистивном датчике температуры.Это осуществляется путем подачи небольшого электрического тока через этот датчик. С другой стороны, мультиметр справа определяет температуру путем измерения напряжения, создаваемого термопарой, без подачи тока от внешнего источника питания.

Единицы напряжения могут изменяться в широком диапазоне: от долей микровольта при исследовании биологических процессов до сотен вольт в бытовой электронике и промышленном оборудовании и десятков миллионов вольт в мощных ускорителях частиц.Измерение напряжения позволяет нам отслеживать и контролировать некоторые функции определенных внутренних органов человека. Например, чтобы отобразить работу мозга, мы записываем электроэнцефалограмму . Чтобы понять, как работает сердце, мы записываем электрокардиограмму или эхокардиограмму сердечной мышцы. С помощью различных промышленных датчиков мы можем успешно и, что более важно, безопасно контролировать различные процессы, происходящие в химическом производстве.Некоторые из этих процессов происходят при экстремальных давлениях и температурах, и из-за этого безопасность является серьезной проблемой. Измеряя напряжение, мы даже можем отслеживать процессы на атомных электростанциях, которые происходят во время ядерных реакций. Инженеры также поддерживают мосты и конструкции в хорошем состоянии, измеряя напряжение, и могут даже предотвратить или уменьшить разрушительные последствия землетрясения.

Как и вольтметр, пульсоксиметр измеряет напряжение усиленного сигнала с фотодиода.Однако, по сравнению с вольтметром, это устройство отображает процент насыщения гемоглобина кислородом, 97% в этом примере, а не напряжение, измеренное в вольтах.

Блестящая идея связать разные значения напряжения с логическими уровнями сигналов привела к созданию современных цифровых технологий. Например, в информационных технологиях низкое напряжение представляет собой низкий логический уровень (0), а высокое напряжение — высокий логический уровень (1).

Можно сказать, что все современные устройства в вычислительной технике и электротехнике каким-либо образом измеряют напряжение, а затем преобразуют свои входные логические состояния с помощью определенных алгоритмов для получения выходных сигналов в требуемом формате.

Кроме того, точные измерения напряжения являются основой многих современных стандартов безопасности. Соблюдение этих стандартов в соответствии с предписаниями обеспечивает безопасность во время использования устройства.

Карта памяти, которая используется в персональных компьютерах, содержит десятки тысяч логических вентилей.

Приборы для измерения напряжения

На протяжении всей истории, когда мы все больше узнавали об окружающем нас мире, наши методы измерения напряжения эволюционировали от примитивных органолептических методов .Примером таких методов является работа русского ученого Петрова, который срезал часть эпителия на пальцах, чтобы повысить его чувствительность к электрическому току. Эти методы эволюционировали до простых детекторов и индикаторов напряжения, а затем и до современных устройств с различными режимами работы, в которых используются электродинамические и электрические свойства материалов и веществ.

Вкус электричества: давным-давно, когда вольтметры не были так широко доступны и недороги, мы использовали для определения напряжения по вкусу

Интересно отметить, что в прошлом, когда современные измерительные приборы, такие как мультиметры, не были легко доступны для широкая публика, энтузиасты радиоэлектроники могли сказать рабочий 4.Аккумулятор для фонаря на 5 вольт от разряжавшегося. Они сделали это, просто облизывая электроды. Произошедшие при этом электрохимические процессы вызывали легкое ощущение жжения и придавали батарее определенный привкус. Некоторые люди даже пытались определить, подходят ли 9-вольтовые батарейки, но это потребовало немалого мужества, потому что ощущение было очень неприятным.

Рассмотрим пример простого индикатора или измерителя напряжения — обычную лампу накаливания с напряжением не ниже напряжения сети.В наши дни вы также можете купить простые тестеры напряжения, основанные на неоновых лампах и светодиодах и потребляющие малые токи. При работе с электричеством всегда нужно проявлять осторожность, потому что любые ошибки, особенно при использовании устройств DIY, могут быть опасными для жизни!

Следует отметить, что вольтметры, являющиеся приборами для измерения напряжения, могут значительно отличаться друг от друга, наиболее заметное различие заключается в типе измеряемого напряжения. Например, аналоговые вольтметры могут измерять напряжение постоянного или переменного тока.Свойства измеряемого напряжения очень важны в процессе измерения. Это может быть функция времени и другого типа, например, прямой, гармонический, негармонический, импульсный и т. Д.

Наиболее распространены следующие типы напряжения:

  • мгновенное напряжение,
  • размах напряжения,
  • среднее напряжение, также известное как среднее напряжение,
  • среднеквадратичное напряжение.

Мгновенное напряжение U i (на рисунке) — это величина напряжения в данный момент времени.Мы можем отслеживать напряжение во времени на экране осциллографа и определять напряжение в данный момент времени, исследуя кривую.

Пиковое или амплитудное значение напряжения U a — это максимальное мгновенное значение напряжения за данный период. Размах амплитуды U p-p — это разница между максимальной положительной и максимальной отрицательной амплитудами сигнала.

Среднеквадратичное значение напряжения U рассчитывается как квадратный корень из среднего арифметического квадратов мгновенных напряжений в течение заданного периода времени.

Все цифровые и аналоговые вольтметры обычно калибруются для считывания среднеквадратичных значений.

Среднее значение напряжения (составляющая постоянного тока) — это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за период, в течение которого происходит измерение.

Среднее напряжение полупериода рассчитывается как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений для выборок напряжения за данный период времени.

Разница между максимальным и минимальным значениями напряжения называется размахом сигнала.

В наши дни напряжение часто измеряют с помощью многоцелевых цифровых устройств, таких как осциллографы. Их экран может отображать различные важные характеристики сигнала, а не только форму волны напряжения. Эти характеристики включают частоту измеряемых периодических сигналов. Стоит отметить, что ограничение частоты — очень важная характеристика любого устройства измерения напряжения.

Измерение напряжения с помощью осциллографа.

Мы можем проиллюстрировать приведенное выше обсуждение несколькими экспериментами по измерению напряжения.Мы будем использовать генератор функциональных сигналов, источник питания постоянного тока, осциллограф и многофункциональное цифровое измерительное устройство (мультиметр).

Эксперимент 1

Ниже представлена ​​схема эксперимента 1:

Генератор сигналов подключен к резистору с сопротивлением R, равным 1 кОм. Щупы осциллографа и мультиметра подключены параллельно резистору. При проведении этого эксперимента мы должны помнить, что полоса пропускания осциллографа намного выше, чем полоса пропускания мультиметра.Сначала мы попробуем Эксперимент 1.

Тест 1: Давайте подадим синусоидальный сигнал с частотой 60 Гц и амплитудой 4 В от генератора к нагрузочному резистору. На экране осциллографа появится кривая, как на фотографии ниже. Следует отметить, что значение каждого вертикального деления на экране осциллографа составляет 2 В. И осциллограф, и мультиметр покажут среднеквадратичное значение 1,36 В.

Тест 2: Давайте удвоим амплитуду сигнала генератора. .Амплитуда на осциллографе и на мультиметре увеличится вдвое:

Test 3: Теперь увеличим частоту генератора в 100 раз (до 6 кГц). Частота на осциллографе изменится, но амплитуда и среднеквадратичное значение останутся прежними. Среднеквадратичное значение, которое мультиметр будет неверным, вызвано ограничением полосы пропускания мультиметра всего в 0–400 Гц.

Тест 4: Давайте попробуем исходную частоту 60 Гц и напряжение 4 В для генератора сигналов, но изменим форму напряжения сигнала с синуса на треугольник.Шкала на осциллографе останется прежней, но значение, отображаемое на мультиметре, уменьшится по сравнению со значением напряжения, которое он показал в тесте 1. Это произошло из-за изменения среднеквадратичного значения сигнала.

Эксперимент 2

Мы будем использовать ту же установку для эксперимента 2, что и для эксперимента 1.

Давайте повернем ручку смещения генератора сигналов, чтобы добавить смещение 1 В постоянного тока к нашему синусоидальному сигналу 4 В pp . Мы установим синусоидальное напряжение на генераторе сигналов равным 4 В с частотой 60 Гц, как в эксперименте 1.Сигнал на осциллографе будет сдвинут на половину деления вверх. Мультиметр покажет среднеквадратичное значение 1,33 В, что почти такое же, как в тесте 1 эксперимента 1, потому что в режиме измерения переменного тока он имеет вход, связанный по переменному току, и не может измерять составляющую постоянного тока. Кривая на осциллографе со связью по постоянному току будет аналогична кривой в тесте 1 эксперимента 1, но будет сдвинута вверх на одно деление. Среднеквадратичное значение, измеренное осциллографом, будет выше, чем в тесте 1 эксперимента 1, потому что среднеквадратичное значение суммы напряжений постоянного и переменного тока выше, чем среднеквадратичное значение для сигнала без компонента постоянного тока:

Указания по безопасности при измерениях Напряжение

В зависимости от мер безопасности, установленных в помещении или в здании, даже низкое напряжение 12–36 вольт может быть смертельным.Поэтому при работе с электричеством в целом и при измерении напряжения, в частности, крайне важно соблюдать следующие правила техники безопасности:

  1. Если у вас нет специальной подготовки по работе с высоким напряжением, не измеряйте напряжение выше 1000 V.
  2. Не измеряйте напряжение в труднодоступных или высоких местах.
  3. При измерении сетевого напряжения используйте специальные средства защиты, такие как резиновые перчатки, коврики и обувь.
  4. Используйте измерительные приборы, которые работают правильно, и избегайте поломок.
  5. При работе с многофункциональными устройствами, такими как мультиметры, убедитесь, что функция и диапазон установлены правильно.
  6. Не используйте измерительные приборы с поврежденными зондами.
  7. Следуйте инструкциям производителя для измерительного устройства.

Список литературы

Эту статью написал Сергей Акишкин

Есть ли у вас трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

Единицы электрического поля и напряжения

Единицы электрического поля и напряжения

Агрегаты для электрический потенциал и поля

Электрические силы измеряются в Ньютонах ( N ), электрические потенциальная энергия выражена в Джоулях ( Дж ), а электрический заряд равен измеряется в кулонах ( C ). Поскольку электрические поля и потенциалы получаются делением силы и потенциала энергии зарядом, они измеряются в единицах N / C и J / C соответственно.Но «Джоуль на кулон »( J / C ) также известен как вольт ( V ), а электрический потенциал, таким образом, часто называют напряжением . Следовательно, электрическое поле также может быть выражено в вольтах на метр, поскольку В / м = Н / З .

Пары эквивалентных единиц

Электрическое поле

В / м

N / C

Электрический потенциал

В

Дж / К

Усилие

CV / м

N

Потенциальная энергия

CV

Дж

Удобная единица потенциальная энергия для описания микроскопической физики, например Энергия электрона в атоме составляет электрон-вольт ( эВ, ).Один электрон вольт — это изменение потенциальной энергии, вызванное перемещением одного электрона. стоимость заряда, e , через разность электрических потенциалов один вольт. Следовательно, один электрон-вольт равен 1,602E-19 Дж . Связанные единицы: кэВ, МэВ, ГэВ, и ТэВ, , которые представляют 10 3 , 10 6 , 10 9 , и 10 12 эВ . Эти единицы будут использоваться в Ядерная физика и физика элементарных частиц позже в семестре.


Примеры Электрические поля индекс

Единиц электрических измерений — Инструментальные средства

Используя закон Ома и метрическую систему Международной системы единиц (СИ), можно определить электрические единицы измерения.

Следующие электрические параметры, включая единицу измерения и связь с другими параметрами.

  • Напряжение
  • Текущий
  • Сопротивление
  • Проводимость
  • Мощность
  • Индуктивность
  • Емкость
Международная система (SI) Метрическая система

Электрические единицы измерения основаны на Международной (метрической) системе, также известной как система СИ.Единицы электрического измерения включают следующие:

  • Ампер
  • Вольт
  • Ом
  • Сименс
  • Ватт
  • Генри
  • Фарад и др.
Напряжение

Напряжение, электродвижущая сила (ЭДС) или разность потенциалов описываются как давление или сила, заставляющая электроны двигаться в проводнике. В электрических формулах и уравнениях вы увидите напряжение, обозначенное заглавной буквой E, в то время как на лабораторном оборудовании или схематических диаграммах напряжение часто обозначается заглавной буквой V.

Текущий

Электронный ток или сила тока описывается как движение свободных электронов по проводнику. В электрических формулах ток обозначается заглавной буквой I, в то время как в лаборатории или на схемах обычно используется заглавная буква A для обозначения ампер или силы тока (ампер).

Сопротивление

Теперь, когда мы обсудили концепции напряжения и тока, мы готовы обсудить третью ключевую концепцию, называемую сопротивлением. Сопротивление определяется как противодействие текущему потоку.Величина противодействия току, создаваемому материалом, зависит от количества доступных свободных электронов, которые он содержит, и типов препятствий, с которыми электроны сталкиваются при попытке пройти через материал.

Сопротивление измеряется в омах и обозначается в уравнениях символом (R). Один Ом определяется как величина сопротивления, которая ограничивает ток в проводнике до одного ампера, когда разность потенциалов (напряжение), приложенная к проводнику, составляет один вольт.Сокращенное обозначение ом — греческая заглавная буква омега (Ω). Если к проводнику приложено напряжение, течет ток. Величина протекающего тока зависит от сопротивления проводника. Чем ниже сопротивление, тем выше ток при заданном напряжении. Чем выше сопротивление, тем меньше ток.

Закон Ома

В 1827 году Джордж Саймон Ом обнаружил определенную взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи.

Закон Ома определяет эту взаимосвязь и может быть сформулирован тремя способами.

1. Приложенное напряжение равно току цепи, умноженному на сопротивление цепи.

Уравнение ниже представляет собой математическое представление этой концепции.

E = IxR или E = IR

2. Ток равен приложенному напряжению, деленному на сопротивление цепи.

Приведенное ниже уравнение является математическим представлением этой концепции.

I = E / R

3.Сопротивление цепи равно приложенному напряжению, деленному на ток цепи.

Приведенное ниже уравнение является математическим представлением этой концепции.

R (или Ом) = E / I

где

I = ток (А), E = напряжение (В), R = сопротивление (Ом)

Если известны любые два значения компонентов, можно вычислить третье.

Пример 1:

Учитывая, что I = 2 A, E = 12 В, найти сопротивление цепи.

Решение:

Поскольку приложенное напряжение и ток в цепи известны, для определения сопротивления используйте закон Ома.

R = E / I

R = 12 В / 2 A = 6 Ом

Пример 2:

Какой ток будет проходить через цепь при E = 260 В и R = 240 Ом?

Решение:

Поскольку приложенное напряжение и сопротивление известны, для определения тока используйте закон Ома.

I = E / R

I = 260 В / 240 Ом = 1,083 А

Пример 3:

Найдите приложенное напряжение при заданном сопротивлении цепи 100 Ом и токе цепи 0.5 ампер.

Решение:

Поскольку сопротивление цепи и ток цепи известны, для определения приложенного напряжения используйте закон Ома.

E = IR

E = (0,5 A) (100 Ом) = 50 В

Проводимость

Слово «взаимный» иногда используется для обозначения «противоположности». Противоположное или обратное сопротивление называется проводимостью. Как описано выше, сопротивление — это противодействие току. Поскольку сопротивление и проводимость противоположны, проводимость можно определить как способность проводить ток.

Например, если провод имеет высокую проводимость, он будет иметь низкое сопротивление, и наоборот. Электропроводность определяется как величина, обратная сопротивлению. Единица, используемая для определения проводимости, называется «mho», что означает обратное слово «ом». Символом «mho» является перевернутая греческая буква омега (℧).

Символ проводимости при использовании в формуле — G.

Приведенное ниже уравнение представляет собой математическое представление проводимости, полученное путем соотнесения определения проводимости (1 / R) с уравнением закона Ома.

Пример:

Если сопротивление резистора (R) составляет пять Ом, то какова его проводимость (G) в миллионах единиц?

Решение:

G (или ℧) = 1 / R = 1/5 = 0,2 ℧

Мощность

Электричество обычно используется для выполнения какой-либо работы, например, для вращения двигателя или выработки тепла. В частности, мощность — это скорость, с которой выполняется работа, или скорость, с которой выделяется тепло. Единицей измерения, обычно используемой для определения электрической мощности, является ватт.

В уравнениях вы найдете мощность, сокращенно обозначаемую заглавной буквой P, а ватты, единицы измерения мощности, сокращенно обозначаются заглавной буквой W. Мощность также описывается как ток (I) в цепи, умноженный на напряжение ( E) по цепи.

Приведенное ниже уравнение является математическим представлением этой концепции.

P = I.E

Используя закон Ома для значения напряжения (E),

E = IxR

и с использованием законов о замене,

P = Ix (IxR)

Мощность

можно описать как квадрат тока (I) в цепи, умноженный на сопротивление (R) цепи.

Приведенное ниже уравнение является математическим представлением этой концепции.

P = I 2 R

Индуктивность

Индуктивность определяется как способность катушки накапливать энергию, индуцировать в себе напряжение и противодействовать изменениям тока, протекающего через нее. Символ, используемый для обозначения индуктивности в электрических формулах и уравнениях, — это заглавная буква L.

.

Единицы измерения называются генри. Единица измерения Генри сокращена с помощью заглавной буквы H.Один генри — это величина индуктивности (L), которая позволяет индуцировать один вольт (V L ), когда ток через катушку изменяется со скоростью один ампер в секунду.

Уравнение ниже представляет собой математическое представление скорости изменения тока через катушку в единицу времени.

(ΔI / Δt)

Уравнение ниже представляет собой математическое представление напряжения V L , индуцированного в катушке с индуктивностью.

Знак минус указывает, что индуцированное напряжение препятствует изменению тока через катушку в единицу времени (∆I / ∆t).

В L = — L (ΔI / Δt)

Емкость

Емкость определяется как способность накапливать электрический заряд и обозначается заглавной буквой C.

Емкость (C), измеряемая в фарадах, равна количеству заряда (Q), который может храниться в устройстве или конденсаторе, деленному на напряжение (E), приложенное к устройству или пластинам конденсатора при накоплении заряда.

Уравнение ниже представляет собой математическое представление емкости.

C = Q / E

Резюме

Важная информация, содержащаяся в этой статье, кратко излагается ниже.

Как измерить напряжение, ток и мощность

Трансформаторы тока (ТТ)

Трансформаторы тока (ТТ) — это датчики, используемые для линейного понижения тока, проходящего через датчик, до более низкого уровня, совместимого с измерительными приборами. Сердечник трансформатора тока имеет тороидальную или кольцевую форму с отверстием в центре.Проволока оборачивается вокруг сердечника, образуя вторичную обмотку, и покрывается кожухом или пластиковым кожухом. Количество витков провода вокруг сердечника определяет коэффициент понижения, или коэффициент ТТ, между током в измеряемой линии (первичной) и токовым выходом, подключенным к приборам (вторичным). Нагрузочный провод, который необходимо измерить, пропускают через отверстие в центре трансформатора тока. Пример: CT с соотношением 500: 5 означает, что нагрузка 500 ARMS на главной линии приведет к выходу 5 ARMS на вторичной цепи CT.Прибор будет измерять 5 ARMS на терминалах и может применять коэффициент масштабирования, введенный пользователем, для отображения полных 500 ARMS. Для трансформаторов тока указано номинальное значение, но часто указывается точность, превышающая 100% от номинала. ТТ могут быть с разделенным сердечником или сплошным сердечником. ТТ с разъемным сердечником открываются на петлях или имеют съемную секцию, чтобы установщик мог подключить ТТ вокруг провода нагрузки без физического отсоединения измеряемого провода нагрузки.

Предупреждение о безопасности: хотя ТТ может физически подключаться к установленной линии, перед установкой ТТ следует безопасно отключить питание.Открытые соединения вторичной обмотки при включенном питании первичной обмотки могут привести к возникновению чрезвычайно опасного напряжения.

Опции

CT при покупке включают номинальный диапазон, диаметр отверстия, разъемный / сплошной сердечник, тип выхода (напряжение / ток) и выходной диапазон (0,333 В RMS, ± 10 В, 1 ARMS, 5 ARMS и т. Д.). Поставщики ТТ часто могут настроить датчик под конкретные нужды, такие как диапазон входного или выходного сигнала.

Рис. 5. ТТ с разъемным сердечником обычно имеют шарнир или съемную секцию для установки вокруг линии без физической разборки, хотя питание все равно следует отключать.(Изображение любезно предоставлено Magnelab)

Рис. 6. ТТ с твердым сердечником дешевле, но могут потребовать больше труда для установки в уже работающих цепях.
(Изображение любезно предоставлено Magnelab)

Ширина полосы измерения ТТ

Полоса пропускания от 1 кГц до 2 кГц достаточна для большинства приложений контроля качества электроэнергии в цепях переменного тока. Для высокочастотных приложений подключайтесь напрямую к NI 9246 или NI 9247 для полосы пропускания до 24 кГц или выбирайте более дорогие трансформаторы тока с более высокой частотой.Все модули, перечисленные в таблице выше, имеют полосу пропускания приблизительно 24 кГц для сигналов, подключенных напрямую. Высокочастотные трансформаторы тока более специализированы и имеют характеристики полосы пропускания в диапазоне сотен МГц. Измерительные модули NI 9215, NI 9222 и NI 9223 имеют частоту дискретизации от 100kS / s / ch до 1MS / s / ch при разрешении 16 бит для более высокочастотных измерений.

Для высокочастотных измерений, выходящих за рамки возможностей NI 9223, NI рекомендует осциллограф или дигитайзер для PXI, предназначенный для лабораторных, исследовательских и испытательных систем.

Измерение постоянного тока

CT не измеряют ток постоянного тока или компонент смещения постоянного тока в сигнале переменного тока. Для большинства источников питания переменного тока в этом нет необходимости. Когда необходимо измерение постоянного тока, NI 9227 имеет встроенные калиброванные шунты и может измерять постоянный ток до 5 ампер. Для измерения постоянного тока более 5 ампер используется шунт для измерения тока большой мощности (см. Ниже) или датчик Холла (см. Ниже), подключенный к соответствующему измерительному модулю.

Катушки Роговского

Катушки

Роговского, иногда называемые «тросовыми трансформаторами тока», представляют собой еще один вариант датчика для измерения тока в линии.Катушки Роговского похожи в том, что они наматываются на провод нагрузки, но они гибкие, имеют гораздо большее отверстие, чем стандартные трансформаторы тока, и принцип измерения отличается. Катушки Роговского индуцируют напряжение, которое пропорционально скорости изменения тока и, следовательно, требуется в цепи интегратора для преобразования в пропорциональный ток. Интегратор представляет собой отдельный блок / компонент, который обычно устанавливается на панели или на DIN-рейке, требует источника питания постоянного тока и выводит сигналы низкого напряжения или тока на приборы.Размер и гибкость катушек Роговского делают их хорошо подходящими для обхода более крупных шин, используемых в коммерческих зданиях или на заводах, особенно когда они уже построены и измерение мощности добавлено в качестве модернизации, но они дороже, чем ТТ с сопоставимым входом. классифицировать.

Рис. 7. Катушки Роговского требуют внешнего источника питания, интегральной схемы (расположенной в черной монтажной коробке на изображении выше) и стоят дороже, чем типичные ТТ с твердым / раздельным сердечником, но обеспечивают быструю фазовую характеристику и подходят для модернизации и крупных размеры шин из-за их большого гибкого отверстия.(Изображение любезно предоставлено Magnelab)

Датчики на эффекте Холла

Датчики

на эффекте Холла основаны на «эффекте Холла», названном в честь Эдвина Холла, когда ток, протекающий через полупроводник, расположенный перпендикулярно магнитному полю, создает потенциал напряжения на полупроводниковом материале. Для измерения тока схема на эффекте Холла размещается перпендикулярно сердечнику магнитного поля и выдает напряжение, которое масштабируется с учетом токовой нагрузки в измеряемой линии.ТТ на эффекте Холла обычно имеют лучшую частотную характеристику и могут измерять смещение постоянного тока, но они более дороги, требуют питания и могут подвергаться температурному дрейфу.

Рис. 8. Датчики на эффекте Холла имеют чувствительную цепь, перпендикулярную магнитному полю, и требуют питания. Датчики на эффекте Холла не подчиняются ограничениям насыщения, как ТТ, и могут измерять постоянный ток, но они более дорогостоящие.

Резисторы токового шунта

Токоизмерительные шунты или токовые шунтирующие резисторы — это резисторы, включенные в цепь с целью измерения тока, протекающего по шунту.Это довольно распространенные электрические компоненты, которые могут использоваться в самых разных областях. Размер шунта будет зависеть от диапазона измерения тока, выходного диапазона и мощности, протекающей по цепи. Для большей точности доступны более дорогие прецизионные резисторы. Шунты не наматываются на провод цепи и размещаются на линии как компонент. Это устраняет изолирующий барьер между измеряемой схемой и измерительным оборудованием и может сделать установку более сложной, чем ТТ или катушка Роговского.Однако шунты могут измерять постоянный ток, иметь лучшую частотную характеристику и лучшую фазовую характеристику.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *