Какова единица измерения напряжения

Статья рассказывает о понятии и единицах измерения напряжения, его свойствах и применении в технике.

Все, что нужно знать о напряжении: основы, применение и решение проблем обновлено: 8 сентября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Помощь в написании работы

Добро пожаловать на лекцию по сопротивлению материалов! Сегодня мы будем говорить о важном понятии – напряжении. Напряжение является одним из основных параметров, которые мы изучаем в этом курсе. Оно играет ключевую роль в понимании поведения материалов и структур под воздействием нагрузок.

В этой лекции мы рассмотрим определение напряжения, его единицы измерения и свойства. Мы также обсудим, как напряжение связано с законом Ома и как оно применяется в технике. Пристегните ремни безопасности и готовьтесь к увлекательному погружению в мир напряжения!

Нужна помощь в написании работы?

Написание учебной работы за 1 день от 100 рублей. Посмотрите отзывы наших клиентов и узнайте стоимость вашей работы.

Электрическое напряжение

Идеи, Концепции, учения, методы исследования

Электри́ческое напряже́ние между точками 1 и 2, скалярная физическая величина, численно равная суммарной работе электрических и сторонних сил при перемещении единичного положительного электрического заряда из точки 1 в точку 2 электрической цепи:
U 12 = ∫ 1 2 ⁣ ( E + E ∗ ) d l = ∫ 1 2 ⁣ E d l + ∫ 1 2 E ∗ d l , ( 1 ) _= int_^!(E+E^*)dl = int_^!E:dl+int_^E^*dl, quad (1) U 12 ​ = ∫ 1 2 ​ ( E + E ∗ ) d l = ∫ 1 2 ​ E d l + ∫ 1 2 ​ E ∗ d l , ( 1 ) где E E E – напряжённость электростатического поля ; E ∗ E^* E ∗ – напряжённость поля сторонних сил, численно равная сторонней силе, действующей на единичный положительный заряд; d l dl d l – вектор, модуль которого равен длине d l dl d l линии, соединяющей точки 1 и 2, направленный вдоль неё от точки 1 к точке 2. К сторонним силам относят силы, отличные от сил электростатического поля. Сторонние силы могут иметь различную физическую природу: механическую, химическую, электромагнитную и др. Так, например, в гальванических элементах , батареях и аккумуляторах – это химические силы – силы молекулярного взаимодействия. К сторонним силам относятся и силы, действующие со стороны вихревого электрического поля (описывается уравнениями Максвелла ).

Так как электростатическое поле потенциально, то первый интеграл в формуле (1) не зависит от пути интегрирования, соединяющего точки 1 и 2; он равен разности потенциалов в точках 1 и 2: Второй интеграл в формуле (1) называют электродвижущей силой (эдс) ε 12 ε_ ε 12 ​ на участке 1–2: ε 12 = ∫ 1 2 E ∗ d l . varepsilon_=int_^E^*dl . ε 12 ​ = ∫ 1 2 ​ E ∗ d l . Значение эдс зависит от пути интегрирования между точками 1 и 2. Таким образом, электрическое напряжение равно:

Электрическое напряжение, единицы напряжения. Измерение напряжения | Физика 8 класс #14 | Инфоурок

U 12 = φ 1 − φ 2 + ε 12 ( 2 ) U_=varphi_1-varphi_2+varepsilon_quad (2) U 12 ​ = φ 1 ​ − φ 2 ​ + ε 12 ​ ( 2 ) и в общем случае также зависит от пути интегрирования между точками 1 и 2. Как видно из формулы (2), для участков электрической цепи, не содержащих эдс, электрическое напряжение равно разности потенциалов в точках 1 и 2. Если на участке электрической цепи от точки 1 к точке 2 протекает электрический ток силой I I I , то электрическое напряжение определяется по закону Ома : U 12 = I R U_=IR U 12 ​ = I R , где R R R – электрическое сопротивление участка электрической цепи между точками 1 и 2. Под электрическим напряжением на зажимах гальванического элемента, батареи или аккумулятора понимают не величину U 12 U_ U 12 ​ , определяемую формулами (1) или (2), а модуль разности потенциалов ∣ φ 1 − φ 2 ∣ |φ_1-φ_2| ∣ φ 1 ​ − φ 2 ​ ∣ (он равен эдс ε 12 ε_ ε 12 ​ в случае, когда сила тока равна нулю – цепь разомкнута).

Термин «электрическое напряжение» применяют при описании процессов в электрических цепях не только постоянного , но и переменного тока. В случае переменного тока электрическое напряжение характеризуется действующим (эффективным) значением

U эфф = U 12 2 ( t ) ‾ , U_ = sqrt<overline(t)>>, U эфф ​ = U 12 2 ​ ( t ) ​

​ , где черта сверху означает усреднение по периоду колебаний .

Электрическое напряжение измеряют с помощью вольтметров постоянного и переменного тока. Единица измерения электрического напряжения в Международной системе единиц СИ (SI) – вольт (В).

Опубликовано 13 июня 2023 г. в 16:45 (GMT+3). Последнее обновление 13 июня 2023 г. в 16:45 (GMT+3). Связаться с редакцией

Определение электрического напряжения

Работа A, совершенная электрическим полем по перемещению электрического заряда q, равна:

где величина U называется электрическим напряжением. Если электрический заряд равняется 1 Кл (кулону), то согласно формулы (1) напряжение будет в точности равно работе по перемещению единичного заряда.

Единица измерения напряжения

Единица напряжения называется вольт. Эта физическая величина получила свое название в честь выдающегося итальянского физика Алессандро Вольта, изучавшего природу электрических явлений.

Портрет Алессандро Вольта

Алессандро Вольта первым придумал и изготовил источник постоянного тока, прототип сегодняшних “батареек”, которыми люди повсеместно пользуются в быту и на производстве. Источником зарядов были химические реакции. Свое изобретение Вольта назвал гальваническим элементом в честь своего коллеги, замечательного ученого Луиджи Гальвани.

В международной интернациональной системе единиц СИ вольт обозначается заглавной латинской буквой V, а в нашей стране для этого используется буква русского алфавита В.

Воспользовавшись формулой (1) и размерностями величин для работы (Джоуль) и заряда (Кулон), получим размерность для единицы напряжения:

На практике, для удобства, кроме вольта часто используются кратные единицы, когда напряжение либо много меньше одного вольта, либо много больше:

  • Микровольт: 1 мкВ=0,000001 В;
  • Милливольт: 1 мВ=0,001 В;
  • Киловольт: 1 кВ=1000 В.

Примеры разных величин напряжения: автомобильный аккумулятор - 12 В, электродвигатели - 380 В, ЛЭП - 500 кВ, молния - 1000 000 В

Методы расчета

На практике редко приходилось именно вычислять величину напряжения цепи – чаще всего она просто замеряется вольтметров или универсальным измерительным прибором. Но иногда все же приходится делать некоторые расчеты. Тогда применяется известная формула Ома.

Например, представим ситуацию:

  • В цепи есть светильник сопротивлением 10 Ом.
  • Известно, что сила тока в сети составляет 3 А.
  • Требуется рассчитать потенциал батареи, от которой питается лампа.
  • Подставив значения в формулу, получим = 10 × 3 = 30 В.

Аналогичным образом можно определить любой из 3-х параметров, зная 2 других.

Способы измерения

С практической точки зрения важно знать не только что такое напряжение, но и чем оно измеряется. В большинстве случаев величина разности потенциалов определяется с помощью вольтметра с соответствующим пределом измерений.

Аналоговый вольтметр

Для определения напряжения в цепи применяется вольтметр
Источник iarduino.ru

При этом в зависимости от типа электрического тока есть следующие нюансы процедуры замера:

Применяется вольтметр или мультиметр с соблюдением таких правил:

  1. Перед началом работы переключатель чувствительности прибора устанавливается на нужный предел в разделе для постоянного тока – DC.
  2. Если значение разности потенциала не известно даже приблизительно, прибор настраивается на максимальную величину, а затем по мере замера переключается на нижние границы.
  3. Контакты измерителя подключаются к электроцепи в соответствии с полярностью. В противном случае, на аналоговой модели стрелка отклонится в обратную сторону, а на цифровой – измеряемой значение будет со знаком «-».

Современные цифровые приборы с дисплеем удобнее, лучше, понятнее и быстрее в управлении. Кроме того, они более точны, чем аналоговые модели, но при этом и дороже их.

В принципе правила и порядок действий при измерении в сети переменного тока такой же, за несколькими исключениями:

  1. Прибор переводится в режим измерения переменного электричества – АС.
  2. Щупы подключаются к контактам в произвольной последовательности.

Универсальное измерительное устройство – мультиметр

Замерить напряжение в электроцепи можно с помощью универсального измерительного устройства – мультиметра

Источник 220-volt.ru

Переменный ток отличается от постоянного сменой полярности или направления движения. В стандартной бытовой сети это происходит 50 раз в секунду – отсюда и его частота 50 Гц.

Мультиметр без проблем определяет разность потенциалов в заданном диапазоне значений. Конечно, далеко не всегда он может оказаться под рукой. Поэтому если у вас есть простой вольтметр, сделать замер разности потенциалов все же можно с применением следующих ухищрений:

  • В сети постоянного тока для измерений в определенном диапазоне величин потребуется подключить к схеме дополнительное наружное или внутреннее сопротивление.
  • Если предстоит серия замеров в цепях с разными границами величины потенциала, лучше заранее изготовить соответствующий набор сопротивлений.

Выставление предела измерения на мультиметре

Перед началом эксплуатации мультиметр следует правильно настроить и выбрать соответствующий предел измерения

Источник lifehacker.ru

  • В сети переменного электротока также применяется добавочное сопротивление. Как вариант, возможно подключение через трансформатор.

Переменный ток применяется повсеместно для оснащения различных объектов на большом расстоянии – от промышленности до частных домов. Постоянный используется для питания оборудования, когда путь передачи от источника до потребителя минимален. Более того, в быту большая часть электрооборудования подключается от сети через выпрямитель.

Видео-урок о том, что такое напряжение и в чем оно измеряется:

Ваш браузер не поддерживается

Интернет-сервис Студворк построен на передовых, современных технологиях и не может гарантировать полную поддержку текущего браузера.

Chrome

Установить новый браузер

    Google Chrome

Yandex browser

Скачать
Яндекс Браузер

Opera

Скачать
Opera

Firefox

Скачать
Firefox

Edge

Скачать
Microsoft Edge

Нажимая на эту кнопку, вы соглашаетесь с тем, что сайт в вашем браузере может отображаться некорректно. Связаться с техподдержкой

Работаем по будням с 8.00 до 18.00 по МСК

Как измеряется

Для измерения напряжения используется вольтметр. Его принцип работы заключается в том, что ток, который появляется при подключении к источнику питания, вертит стрелку прибора. То, насколько сильно стрелка будет перемещаться, зависит от величины напряжения. Если она не двигается, значит, оно отсутствует.

Вольтметр

Обозначение на схемах

Источники напряжения обозначаются на схемах одним из знаков, изображенных на рисунке ниже.

Обозначение источников на схемах

Обозначение источников на схемах

Источник всегда обладает двумя полюсами, которые обозначаются плюсом и минусом. Направление напряжения показывает стрелка, возле которой размещаются буквы UQ. Оно идет от положительного полюса к отрицательному.

Комбинацией букв UR указывается напряжение на резисторе (элементе эл. цепи). Направление стрелки возле резистора указывает на техническое направление тока, то есть, на движение положительно заряженных частиц. Напряжение холостого тока получают на выходе источника, к которому не подключен ни один прибор.

Измерение электрического напряжения

Приборы для измерения напряжения, также называемые вольтметрами, всегда подключаются параллельно потребителю, на котором необходимо измерить электрическое напряжение.

Одним из наиболее часто используемых вольтметров является цифровой мультиметр (DMM), поэтому мы покажем вам процедуру измерения напряжения с помощью DMM. Сначала необходимо установить тип электрического напряжения (DC — постоянный ток или AC — переменный ток).

Для постоянного тока необходимо обратить внимание на правильную полярность, т.е. подключить плюс к положительному полюсу. На следующем этапе необходимо выбрать правильный диапазон измерения. Если вы не можете оценить, насколько велика измеряемая величина, установите наибольший возможный диапазон и двигайтесь от него вниз, пока не найдете нужный. Наконец, вам нужно только «считать» электрическое напряжение прибором.

Примеры типовых значений электрического напряжения

Для некоторых применений соответствующее электрическое напряжение можно найти в таблице ниже.

Светодиод1,2 — 1,5 В
Зарядное устройство USB5 В
Напряжение автомобильного аккумулятора12, 4 — 12,8 В
Напряжение в розетке (среднеквадратичное или действующее значение)230 В
Высоковольтные линии электропередач (ЛЭП)60 кВ — 1 МВ

Вы можете видеть, что на высоковольтных линиях присутствует напряжение до мегавольт. Такие большие электрические напряжения используются для того, чтобы уменьшить потери в длинных линиях.

Решающим фактором для потребителя является мощность P, которую можно рассчитать для постоянного напряжения с помощью формулы:

P = U * I

Это означает, что электрический ток I так же важен для потребителя, как и электрическое напряжение. Согласно закону Ома, зависимость между током и напряжением имеет вид:

U = R * I .

Если напряжение остается неизменным, сопротивление определяет величину тока. Чтобы проиллюстрировать это, представьте следующее. У вас есть три разных бассейна, которые заполнены одинаковым количеством воды. Каждый бассейн имеет слив, который различается по сечению, т.е. в одном бассейне сливная труба очень маленькая, а в другом — очень большая.

Постоянное электрическое напряжение можно определить по тому, что все емкости заполнены на одинаковую высоту. Если слив узкий в нижней части, он представляет собой большое сопротивление. Ток здесь может течь только медленно. Если сечение сливной трубы больше, то сопротивление меньше и, соответственно, может протекать больший ток.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий