Er det muligt at forestille sig dit liv uden elektricitet? Det moderne menneske har stramt omgivet sig med husholdningsapparater, der hjælper i livet. Vi kan ikke længere forestille os os selv og vores liv uden smarte hjemmeassistenter.
Teknologi skifter i stigende grad til brugen af elektricitet. Selv transport bliver gradvist overført til elektriske motorer, hvilket kan reducere betydelige skader på naturen.
I dag vil vi forsøge at besvare følgende spørgsmål:
- Hvad er elektrisk strøm?
- Hvad er elektrisk spænding?
- Hvordan bestemmer man spændingen?
- Hvad måles spændingen i?
Hvad er aktuelt?
I begyndelsen af studiet af elektricitet blev det opnået ved at gnide en krop mod en anden. En større forsyning af ladning kunne opnås under et tordenvejr ved hjælp af en naturlig udledning - lyn. Det er kendt, at denne metode kostede livet for en elev af M. V. Lomonosov - Richter.
Selve opladningen er svær og irrationel at bruge. Det er nødvendigt at opnå sin rettede bevægelse - en elektrisk strøm. Nuværende egenskaber:
- opvarmning af lederen;
- kemisk virkning;
- mekanisk handling;
- magnetisk handling.
De bruges i hverdagen og i teknologi. En nødvendig betingelse for eksistensen af strøm er tilstedeværelsen af en strømkilde, frie elektriske ladninger og en lukket leder.
Baggrund
I 1792 blev den berømte italienske fysiker, fysiolog og opfinder Alessandro Volta interesseret i konklusionerne fra sin landsmand Luigi Galvani om arten af aktuelle impulser i dyreorganer. Langsigtet observation af frølårens adfærd, fastgjort på metalkroge, gjorde det muligt for ham at konkludere, at kilden til elektricitet ikke er en levende organisme, men kontakten med forskellige metaller. Det er denne omstændighed, der bidrager til strømmen af elektricitet, og reaktionen af nerveender er kun en fysiologisk effekt af strømmen.
En unik opdagelse førte til skabelsen af verdens første jævnstrømskilde, kaldet Voltaic Pillar. Uens metaller (Volta hævdede, at de skulle fjernes fra hinanden i en række kemiske elementer) lægges med papir imprægneret med en flydende "leder af den anden slags."
Denne enhed var den første kilde til konstant spænding. Enheden for elektrisk spænding udødeliggjorde navnet på Alessandro Volta.
DC-strømforsyning
Hovedelementet i det elektriske kredsløb er en strømkilde. Dens formål er at skabe et elektrisk felt, under påvirkning af hvilket frie ladede partikler (elektroner, ioner) kommer i rettet bevægelse. Akkumuleret påindividuelle elementer i kildeladningerne (de kaldes poler) har forskellige fortegn. Selve ladningen omfordeles inde i kilden under påvirkning af kræfter af ikke-elektrisk karakter (mekanisk, kemisk, magnetisk, termisk og så videre). Det elektriske felt skabt af polerne uden for strømkilden gør arbejdet med at flytte ladningen i en lukket leder. Alessandro Volta t alte om behovet for et lukket kredsløb til at skabe jævnstrøm.
Da ladningen bevæger sig i kilder under påvirkning af ikke-elektriske kræfter, kan det argumenteres for, at disse kræfter virker. Lad os kalde dem outsidere. Forholdet mellem ydre kræfters arbejde for at overføre ladning inde i strømkilden og ladningens størrelse kaldes den elektromotoriske kraft.
Matematisk notation for dette forhold:
- Ε=Ast: q,
hvor E er den elektromotoriske kraft (EMF), Aster værket af eksterne kræfter, q er ladningen båret af eksterne kræfter i kilden.
EMF karakteriserer en kildes evne til at skabe en strøm, men hovedkarakteristikken for en kilde betragtes nogle gange som en elektrisk spænding (potentialforskel).
Voltage
Forholdet mellem feltets arbejde for at flytte ladningen i lederen og ladningens størrelse kaldes elektrisk spænding.
For at bestemme det, skal du dividere feltarbejdsværdien med ladningsværdien. Lad A være det arbejde, som strømkildens elektriske felt udfører for at flytte ladningen q. U - elektrisk spænding. Matematisk notation af den tilsvarende formel:
U=A: q
Som enhver fysisk størrelse har spænding en måleenhed. Hvordan måles spændingen? Ved navnet på opfinderen af verdens første jævnstrømskilde, Alessandro Volta, fik denne værdi sin egen måleenhed. I det internationale system måles spændingen i volt (V).
En spænding på 1 V er spændingen af et elektrisk felt, der virker på 1 J for at flytte en ladning på 1 C.
V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).
I grundlæggende SI-enheder er enheden for elektrisk spænding:
kg•m/(A•s3).
Påkrævet værdi
Hvorfor er det ikke nok, at karakterisere strømmen, at introducere begrebet strømstyrke? Lad os lave et tankeeksperiment. Lad os tage to forskellige lamper: en almindelig husholdningslampe og en lampe fra en lommelygte. Når du tilslutter dem til forskellige strømkilder (bynetværk og batteri), kan du få nøjagtig den samme strømværdi. Samtidig giver en husholdningslampe mere lys, det vil sige, at strømmens arbejde i den er meget større.
Forskellige strømkilder har forskellige spændinger. Derfor er denne værdi afgørende.
Nyttig analogi
Forståelse af den fysiske betydning af elektrisk spænding kommer fra en interessant analogi. I kommunikerende beholdere strømmer væske fra rør til rør, hvis der er en trykforskel i dem. Væskestrømmen stopper i tilfælde af lighedpres.
Hvis væskestrømmen sammenlignes med strømmen af elektrisk ladning, så spiller væskesøjlernes trykforskel samme rolle som potentialforskellen i strømkilden.
Så længe de processer, der ledsager omfordelingen af ladning på polerne, foregår inde i strømkilden, er den i stand til at skabe en strøm i lederen. Elektrisk strømspænding måles i volt, trykforskellen har en måleenhed - pascal.
Vekselstrøm
Elektrisk strøm, der periodisk ændrer retning, kaldes variabel. Det er skabt af en vekselspændingskilde. Oftest er det en generator. Lad os prøve at forklare: hvad er målingen af AC-spænding?
Selve princippet om strømgenerering er baseret på fænomenet elektromagnetisk induktion. Rotationen af et lukket kredsløb i et magnetfelt fører til udseendet af en potentialforskel i lederen. Spænding måles i volt og i tilfælde af varierende strøm.
Kan det argumenteres for, at spændingen ikke ændrer sig? Det er klart, at på grund af en ændring i vinklen mellem konturens plan og normalen til det, ændres den genererede spænding over tid. Dens værdi vokser fra nul til en eller anden maksimal værdi, og falder derefter igen til nul. Der er ingen grund til at tale om en bestemt værdi. Indtast den såkaldte effektive spændingsværdi:
- Ud=U: √2.
Hvilket instrument måler spænding?
En enhed til måling af elektrisk spænding - et voltmeter. Princippet om dets drift er baseret på samspillet mellem et kredsløb med strøm og et magnetfeltpermanent magnet. Det er kendt, at et kredsløb med strøm roterer i et magnetfelt. Afhængigt af mængden af strøm i kredsløbet ændres rotationsvinklen.
Hvis du sætter en pil til kredsløbet, så afviger den fra nul, når der løber strøm i kredsløbet (norm alt spolen). Afhængigt af hvad spændingen er målt i, er enhedens skala gradueret. Det er muligt at bruge submultipler og multipla.
I tilfælde af lave værdier måles den elektriske spænding i millivolt eller mikrovolt. Tværtimod bruges flere enheder i højspændingsnetværk.
Ethvert voltmeter er forbundet parallelt med den del af kredsløbet, hvor spændingen måles. Hovedegenskaben ved enhedskredsløbet kan kaldes høj ohmsk modstand. Et voltmeter, uanset hvad spændingen måles i, bør ikke påvirke strømstyrken i kredsløbet. Der føres en lille strøm gennem den, som ikke påvirker hovedværdien væsentligt.
Spændingstabel
| Fysisk enhed | Spænding på dets kontakter, V |
| Voltstang | 1, 1 |
| Lommelygtebatteri | 1, 5 |
| Alkalisk batteri | 1, 25 |
| syrebatteri | 2 |
| Bynetværk | 220 |
| Højspændingelledninger | 500.000 |
| Mellem skyerne i et tordenvejr | Op til 100.000.000 |
Praktisk anvendelse af et voltmeter
For at bruge voltmeteret effektivt, bør du lære at bruge det. En nysgerrig eksperimentator kan rådes til at kontakte skolelærere.
Klasselokaler i skolefysik er udstyret med laboratorie- og demonstrationsinstrumenter til måling af spændinger.
Betjen ethvert voltmeter med forsigtighed, følg enkle regler:
- Voltmeteret har en maksimal målegrænse. Dette er den højeste værdi på hans skala. Tilslut den ikke til et kredsløb, der indeholder et højere spændingselement.
- Hvis der ikke er en anden kilde eller et voltmeter, kan du bruge et system med ekstra modstand. I dette tilfælde skal voltmeterets skala også ændres.
- Elektriske apparater er forbundet til DC-kredsløbet afhængigt af indikationerne af ladetegnet på dets terminaler. Den positive terminal på strømkilden skal forbindes til den positive terminal på voltmeteret, den negative terminal til den negative terminal. Hvis de blandes sammen, kan enhedens pile bøje, hvilket er meget uønsket.
- Alle tilslutninger er udelukkende lavet til et spændingsløst kredsløb.
usund
Påvirkningen af elektrisk strøm kan være usikker for mennesker. Mindre end 24 V betragtes som harmløse.
Strømmens virkning under bynettets spænding (220 V) er ret mærkbar. Berøring af bare kontakter er ledsaget af et betydeligt "chok".
Spænding under et tordenvejr passerer så høj en strøm gennem menneskekroppen, at den truer med at dræbe ham. Risiker ikke dit liv og dit helbred.
