Ali si je mogoče predstavljati svoje življenje brez elektrike? Sodobni človek se je tesno obkrožil z gospodinjskimi aparati, ki pomagajo v življenju. Sebe in svojega življenja si ne moremo več predstavljati brez pametnih domačih pomočnikov.
Tehnologija vse bolj prehaja na uporabo električne energije. Tudi transport se postopoma prenaša na elektromotorje, ki lahko zmanjšajo znatno škodo za naravo.
Danes bomo poskušali odgovoriti na naslednja vprašanja:
- Kaj je električni tok?
- Kaj je električna napetost?
- Kako določiti napetost?
- V čem se meri napetost?
Kaj je trenutno?
Na začetku študija elektrike so ga pridobili z drgnjenjem enega telesa ob drugo. Večjo zalogo naboja bi lahko pridobili med nevihto z naravnim razelektritvijo - strelo. Znano je, da je ta metoda stala življenja študenta M. V. Lomonosova - Richterja.
Samo polnjenje je težko in neracionalno za uporabo. Treba je pridobiti njegovo usmerjeno gibanje - električni tok. Trenutne lastnosti:
- ogrevanje prevodnika;
- kemično delovanje;
- mehansko delovanje;
- magnetno delovanje.
Uporabljajo se v vsakdanjem življenju in tehnologiji. Pomemben pogoj za obstoj toka je prisotnost tokovnega vira, prostih električnih nabojev in zaprtega prevodnika.
Ozadje
Leta 1792 se je slavni italijanski fizik, fiziolog in izumitelj Alessandro Volta zanimal za zaključke svojega rojaka Luigija Galvanija o naravi trenutnih impulzov v živalskih organih. Dolgotrajno opazovanje obnašanja žabjih krakov, pritrjenih na kovinske kavlje, mu je omogočilo sklepati, da vir električne energije ni živ organizem, temveč stik različnih kovin. Prav ta okoliščina prispeva k pretoku električne energije, reakcija živčnih končičev pa je le fiziološki učinek toka.
Edinstveno odkritje je pripeljalo do nastanka prvega vira enosmernega toka na svetu, imenovanega Voltaični steber. Različne kovine (Volta je trdil, da jih je treba med seboj odstraniti v seriji kemičnih elementov) so položene s papirjem, impregniranim s tekočim "prevodnikom druge vrste."
Ta naprava je bila prvi vir konstantne napetosti. Enota električne napetosti je ovekovečila ime Alessandra Volte.
DC napajanje
Glavni element električnega tokokroga je vir toka. Njegov namen je ustvariti električno polje, pod vplivom katerega se prosti nabiti delci (elektroni, ioni) usmerijo v usmerjeno gibanje. Akumulirano naprejposamezni elementi izvornih nabojev (imenujejo se polovi) imajo različne predznake. Sam naboj se prerazporedi znotraj vira pod delovanjem sil neelektrične narave (mehanske, kemične, magnetne, toplotne itd.). Električno polje, ki ga ustvarijo pola zunaj tokovnega vira, opravlja delo premikanja naboja v zaprtem prevodniku. Alessandro Volta je govoril o potrebi po zaprtem krogu za ustvarjanje enosmernega toka.
Ker se naboj premika v virih pod delovanjem neelektričnih sil, lahko trdimo, da te sile delujejo. Recimo jim tujci. Razmerje med delom zunanjih sil za prenos naboja znotraj tokovnega vira in velikostjo naboja se imenuje elektromotorna sila.
Matematični zapis za to razmerje:
- Ε=Ast: q,
kjer je E elektromotorna sila (EMF), Astje delo zunanjih sil, q je naboj, ki ga zunanje sile nosijo v viru.
EMF označuje zmožnost vira, da ustvari tok, vendar se glavna značilnost vira včasih šteje za električno napetost (potencialna razlika).
Napetost
Razmerje med delom polja za premikanje naboja v prevodniku in velikostjo naboja se imenuje električna napetost.
Če želite to določiti, morate vrednost dela na terenu deliti z vrednostjo obremenitve. Naj bo A delo, ki ga opravi električno polje tokovnega vira, da premakne naboj q. U - električna napetost. Matematični zapis ustrezne formule:
U=A: q
Kot vsaka fizična količina ima napetost mersko enoto. Kako se meri napetost? Po imenu izumitelja prvega vira enosmernega toka na svetu Alessandra Volte je ta vrednost dobila svojo mersko enoto. V mednarodnem sistemu se napetost meri v voltih (V).
A napetost 1 V je napetost električnega polja, ki dela 1 J, da premakne naboj 1 C.
V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).
V osnovnih enotah SI je enota električne napetosti:
kg•m/(A•s3).
Zahtevana vrednost
Zakaj za karakterizacijo toka ni dovolj, da uvedemo koncept jakosti toka? Naredimo miselni eksperiment. Vzemimo dve različni svetilki: navadno gospodinjsko svetilko in svetilko iz svetilke. Ko jih povežete z različnimi viri toka (mestno omrežje in baterija), lahko dobite popolnoma enako vrednost toka. Hkrati gospodinjska svetilka daje več svetlobe, to pomeni, da je delo toka v njej veliko večje.
Različni viri toka imajo različne napetosti. Zato je ta vrednost bistvena.
koristna analogija
Razumevanje fizičnega pomena električne napetosti izhaja iz zanimive analogije. V komunikacijskih posodah tekočina teče iz cevi v cev, če je v njih razlika v tlaku. V primeru enakosti se tok tekočine ustavipritisk.
Če se tekoči tok primerja s tokom električnega naboja, potem ima razlika tlaka v stolpih tekočine enako vlogo kot potencialna razlika v viru toka.
Dokler se procesi, ki spremljajo prerazporeditev naboja na polih, odvijajo znotraj tokovnega vira, lahko ustvari tok v prevodniku. Napetost električnega toka se meri v voltih, razlika v tlaku ima mersko enoto - pascal.
izmenični tok
Električni tok, ki občasno spreminja svojo smer, se imenuje spremenljiv. Ustvarja ga vir izmenične napetosti. Najpogosteje gre za generator. Poskusimo razložiti: kaj je merjenje izmenične napetosti?
Samo princip trenutne generacije temelji na pojavu elektromagnetne indukcije. Vrtenje zaprtega vezja v magnetnem polju vodi do pojava potencialne razlike v prevodniku. Napetost se meri v voltih in v primeru spreminjanja toka.
Ali je mogoče trditi, da se napetost ne spreminja? Očitno se zaradi spremembe kota med ravnino konture in normalo nanjo ustvarjena napetost sčasoma spreminja. Njena vrednost raste od nič do neke največje vrednosti, nato pa spet pade na nič. O določeni vrednosti ni treba govoriti. Vnesite tako imenovano efektivno vrednost napetosti:
- Ud=U: √2.
Kateri instrument meri napetost?
Naprava za merjenje električne napetosti - voltmeter. Načelo njegovega delovanja temelji na interakciji vezja s tokom in magnetnim poljemtrajni magnet. Znano je, da se vezje s tokom vrti v magnetnem polju. Glede na količino toka v vezju se spremeni kot vrtenja.
Če na vezje pritrdite puščico, potem odstopa od nič, ko tok teče v vezju (običajno tuljava). Glede na to, v kakšni napetosti se meri, se lestvica naprave graduira. Možna je uporaba podmnožnikov in večkratnikov.
V primeru nizkih vrednosti se električna napetost meri v milivoltih ali mikrovoltih. Nasprotno, v visokonapetostnih omrežjih se uporablja več enot.
Vsak voltmeter je povezan vzporedno s tistim delom vezja, kjer se meri napetost. Glavno lastnost vezja naprave lahko imenujemo visoka omska upornost. Voltmeter, ne glede na to, v kakšni napetosti se meri, ne bi smel vplivati na jakost toka v vezju. Skozi njo teče majhen tok, ki ne vpliva bistveno na glavno vrednost.
napetostna tabela
| Fizična naprava | Napetost na njegovih kontaktih, V |
| Voltni pol | 1, 1 |
| Baterija za svetilko | 1, 5 |
| alkalna baterija | 1, 25 |
| kislinska baterija | 2 |
| Mestno omrežje | 220 |
| Visoka napetostdaljnovodi | 500.000 |
| Med oblaki v nevihti | Do 100.000.000 |
Praktična uporaba voltmetra
Za učinkovito uporabo voltmetra se morate naučiti, kako ga uporabljati. Radovednemu eksperimentatorju lahko svetujemo, naj se obrne na šolske učitelje.
Šolske učilnice za fiziko so opremljene z laboratorijskimi in demonstracijskimi instrumenti za merjenje napetosti.
Voltmeter uporabljajte previdno, pri čemer upoštevajte preprosta pravila:
- Voltmeter ima največjo mejo meritve. To je najvišja vrednost na njegovi lestvici. Ne priključujte ga v vezje, ki vsebuje element z višjo napetostjo.
- Če ni drugega vira ali voltmetra, lahko uporabite sistem dodatnega upora. V tem primeru je treba spremeniti tudi lestvico voltmetra.
- Električni aparati so priključeni na enosmerni tokokrog, odvisno od navedb znaka za polnjenje na njegovih sponkah. Pozitivni terminal tokovnega vira mora biti priključen na pozitivni terminal voltmetra, negativni terminal na negativni terminal. Če se pomešajo, se lahko puščice naprave upognejo, kar je zelo nezaželeno.
- Vse povezave so narejene izključno na izpraznjeno vezje.
Nezdravo
Delovanje električnega toka je lahko nevarno za ljudi. Manj kot 24 V velja za neškodljivo.
Delovanje toka pod napetostjo mestnega omrežja (220 V) je precej opazno. Dotikanje golih stikov spremlja močan "šok".
Napetost med nevihto prehaja skozi človeško telo tako visok tok, da ga grozi, da ga ubije. Ne tvegajte svojega življenja in zdravja.
