11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В чем измеряется

Что такое напряжение, формула

В данной статье мы подробно разберем что такое напряжение, как просто его представить и измерить.

Определение

Напряжение — это электродвижущая сила, которая толкает свободные электроны от одного атома к другому в том же направлении.

В первые дни электричества напряжение было известно как электродвижущая сила (ЭДС). Именно поэтому в уравнениях, таких как закон Ома, напряжение представлено символом Е.

Алессандро Вольта

Единицей электрического потенциала является вольт, названный в честь Алессандро Вольта, итальянского физика, жившего между 1745 и 1827 годами.

Алессандро Вольта был одним из пионеров динамического электричества. Исследуя основные свойства электричества, он изобрел первую батарею и углубил понимание электричества.

Представление напряжения

Легче всего понять напряжении, представив давлении в трубе. При более высоком напряжении (давлении) будет течь более сильный ток. Хотя важно понимать, что напряжение (давление) может существовать без тока (потока), но ток не может существовать без напряжения (давления).

Напряжение часто называют разностью потенциалов, потому что между любыми двумя точками в цепи будет существовать разница в потенциальной энергии электронов. Когда электроны протекают через батарею, их потенциальная энергия увеличивается, но когда они протекают через лампочку, их потенциальная энергия будет уменьшаться, эта энергия покинет цепь в виде света и тепла.

Возьмите, например, обычную 1,5-вольтовую батарею AA, между двумя клеммами (+ и -) есть разность потенциалов 1,5 Вольт.

Напряжение или разность потенциалов — это просто измерение количества энергии (в джоулях) на единицу заряда (кулона). Например, в 1,5-вольтовой батарее AA каждый кулон (заряд) будет получать 1,5 вольт или джоулей энергии.

Напряжение = [Джоуль ÷ Кулон]

1 вольт = 1 джоуль на кулон

100 вольт = 100 джоулей на кулон

1 кулон = 6 200 000 000 000 000 000 электронов (6,2 × 10 18 )

В чем измеряется напряжение

Мы измеряем напряжение в единицах «Вольт», которые обычно обозначаются просто буквой «V» на чертежах и технической литературе. Часто необходимо количественно определить величину напряжения, это делается в соответствии с единицами СИ, наиболее распространенные величины напряжения, которые вы увидите:

  • мегавольт (мВ)
  • киловольт (кВ)
  • вольт (В)
  • милливольт (мВ)
  • микровольт (мкВ)

Напряжение всегда измеряется в двух точках с помощью устройства, называемого вольтметром. Вольтметры являются либо цифровыми, либо аналоговыми, причем последний является наиболее точным. Вольтметры обычно встроены в портативные цифровые мультиметровые устройства, как показано ниже, они являются распространенным и часто важным инструментом для любого электрика или инженера-электрика. Обычно вы найдете аналоговые вольтметры на старых электрических панелях, таких как распределительные щиты и генераторы, но почти все новое оборудование будет поставляться с цифровыми счетчиками в качестве стандарта.

На электрических схемах вы увидите устройства вольтметра, обозначенные буквой V внутри круга, как показано ниже:

Расчет напряжения

В электрических цепях напряжение может быть рассчитано в соответствии с треугольником Ома. Чтобы найти напряжение (V), просто умножьте ток (I) на сопротивление (R).

Напряжение (V) = ток (I) * сопротивление (R)

V = I *R

Пример

Ток в цепи (I) = 10 А
Сопротивление цепи (R) = 2 Ом

Напряжение (V) = 10 А * 2 Ом

Ответ: V = 20В

Резюме

  • Напряжение — это сила, которая перемещает электроны от одного атома к другому
  • Напряжение также известно как разность потенциалов
  • Напряжение измеряется в единицах «вольт» (В)
  • Батареи увеличивают потенциальную энергию электронов
  • Лампочки и другие нагрузки уменьшают потенциальную энергию электронов
  • Напряжение измеряется с помощью вольтметра
  • Напряжение цепи можно рассчитать путем умножения тока и сопротивления

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Основные электрические величины

Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Все данные для удобства сведем в небольшую таблицу. После таблицы будут приведены определения отдельных величин, на случай возникновения каких-либо непониманий.

Читать еще:  Использование формовочной машины
ВеличинаЕдиница измерения в СИНазвание электрической величины
qКл — кулонзаряд
RОм – омсопротивление
UВ – вольтнапряжение
IА – амперСила тока (электрический ток)
CФ – фарадЕмкость
LГн — генриИндуктивность
sigmaСм — сименсУдельная электрическая проводимость
e08,85418781762039*10 -12 Ф/мЭлектрическая постоянная
φВ – вольтПотенциал точки электрического поля
PВт – ваттМощность активная
QВар – вольт-ампер-реактивныйМощность реактивная
SВа – вольт-амперМощность полная
fГц — герцЧастота

Существуют десятичные приставки, которые используются в названии величины и служат для упрощения описания. Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице приведены и остальные приставки, кроме названных.

Десятичный множительПроизношениеОбозначение (русское/международное)
10 -30куэктоq
10 -27ронтоr
10 -24иоктои/y
10 -21зептоз/z
10 -18аттоa
10 -15фемтоф/f
10 -12пикоп/p
10 -9нанон/n
10 -6микромк/μ
10 -3миллим/m
10 -2сантиc
10 -1децид/d
10 1декада/da
10 2гектог/h
10 3килок/k
10 6мегаM
10 9гигаГ/G
10 12тераT
10 15петаП/P
10 18экзаЭ/E
10 21зетаЗ/Z
10 24йоттаИ/Y
10 27роннаR
10 30куэккаQ

Сила тока в 1А – это величина, равная отношению заряда в 1 Кл, прошедшего за 1с времени через поверхность (проводник), к времени прохождения заряда через поверхность. Для протекания тока необходимо, чтобы цепь была замкнутой.

Сила тока измеряется в амперах. 1А=1Кл/1c

В практике встречаются

Электрическое напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Величина электрического потенциала измеряется в вольтах, следовательно, и напряжение измеряется в вольтах (В).

1Вольт – напряжение, которое необходимо для выделения в проводнике энергии в 1Ватт при протекании по нему тока силой в 1Ампер.

В практике встречаются

Электрическое сопротивление – характеристика проводника препятствовать протеканию по нему электрического тока. Определяется как отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем. Измеряется в омах (Ом). В некоторых пределах величина постоянная.

1Ом – сопротивление проводника при протекании по нему постоянного тока силой 1А и возникающем при этом на концах напряжении в 1В.

Из школьного курса физики все мы помним формулу для однородного проводника постоянного сечения:

R=ρlS – сопротивление такого проводника зависит от сечения S и длины l

где ρ – удельное сопротивление материала проводника, табличная величина.

Между тремя вышеописанными величинами существует закон Ома для цепи постоянного тока.

Ток в цепи прямо пропорционален величине напряжения в цепи и обратно пропорционален величине сопротивления цепи – закон Ома.

Электрической емкостью называется способность проводника накапливать электрический заряд.

Емкость измеряется в фарадах (1Ф).

1Ф – это емкость конденсатора между обкладками которого возникает напряжение 1В при заряде в 1Кл.

В практике встречаются

Индуктивность – это величина, характеризующая способность контура, по которому протекает электрический ток, создавать и накапливать магнитное поле.

Индуктивность измеряется в генри.

1Гн – величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении величины тока в контуре на 1А в течение 1секунды.

В практике встречаются

Электрическая проводимость – величина, показывающая способность тела проводить электрический ток. Обратная величина сопротивлению.

Электропроводность измеряется в сименсах.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Физические величины и единицы их измерения

Пространство и время

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

l, s, d

м

Протяжённость объекта в одном измерении.

м 2

Протяженность объекта в двух измерениях.

м 3

Протяжённость объекта в трёх измерениях.

с

α, φ

рад

Величина изменения направления.

α, β, γ

ср

м/с

Быстрота изменения координат тела.

метр в секунду в квадрате

м/с 2

Быстрота изменения скорости объекта.

радиан в секунду

рад/с =

Скорость изменения угла.

радиан на секунду в квадрате

рад/с 2 =

Быстрота изменения угловой скорости

Периодические явления, колебания и волны

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

с

Частота периодического процесса

Гц =

Число повторений события за единицу времени.

Циклическая (круговая) частота

радиан в секунду

рад/с

секунда в минус первой степени

с -1

м

метр в минус первой степени

м -1

Механика

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

кг

Величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел.

килограмм на кубический метр

кг/м 3

Масса на единицу объёма.

Масса на единицу площади.

кг/м 2

Масса на единицу длины.

кг/м

кубический метр на килограмм

м 3 /кг

килограмм в секунду

кг/с

кубический метр в секунду

м 3 /с

килограмм-метр в секунду

кг•м/с

Произведение массы и скорости тела.

экстенсивная, сохраняющаяся величина

килограмм-метр в квадрате в секунду

кг•м 2 /с

Мера вращения объекта.

килограмм-метр в квадрате

кг•м 2

Мера инертности объекта при вращении.

Н

Действующая на объект внешняя причина ускорения.

Н•м =

Произведение силы на длину перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы.

Н•с

Давление, механическое напряжение

p, σ

Па = (кг/(м·с 2 ))

Сила, приходящаяся на единицу площади.

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Скалярное произведение силы и перемещения.

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Способность тела или системы совершать работу.

экстенсивная, сохраняющаяся величина, скаляр

Вт = (кг·м 2 /с 3 )

Скорость изменения энергии.

Тепловые явления

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

К

Средняя кинетическая энергия частиц объекта.

кельвин в минус первой степени

К -1

gradT

кельвин на метр

К/м

Теплота (количество теплоты)

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Энергия, передаваемая от одного тела к другому немеханическим путём

джоуль на килограмм

Дж/кг

джоуль на кельвин

Дж/К

джоуль на килограмм-кельвин

Дж/(кг•К)

джоуль на килограмм

Дж/кг

Молекулярная физика

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

моль

Количество однотипных структурных единиц, из которых состоит вещество.

M, μ

килограмм на моль

кг/моль

Дж/моль

джоуль на моль-кельвин

Дж/(моль•К)

метр в минус третьей степени

м -3

килограмм на кубический метр

кг/м 3

моль на кубический метр

моль/м 3

В, μ

квадратный метр на вольт-секунду

м 2 /(В•с)

Электричество и магнетизм

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

А

Протекающий в единицу времени заряд.

ампер на квадратный метр

А/м 2

Q, q

Кл = (А·с)

экстенсивная, сохраняющаяся величина

Электрический дипольный момент

Кл•м

кулон на квадратный метр

Кл/м 2

В

Изменение потенциальной энергии, приходящееся на единицу заряда.

В

Напряженность электрического поля

В/м

Ф

Ом = (м 2 ·кг/(с 3 ·А 2 ))

сопротивление объекта прохождению электрического тока

Удельное электрическое сопротивление

Ом•м

См

Тл

Вб =

Величина, учитывающая интенсивность магнитного поля и занимаемую им область.

Напряженность магнитного поля

А/м

А•м 2

А/м

Гн

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Объемная плотность энергии

джоуль на кубический метр

Дж/м 3

Вт

вар

Вт•А

Оптика, электромагнитное излучение

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

кд

Количество световой энергии, излучаемой в заданном направлении в единицу времени.

Световая, экстенсивная величина

лм

лм•с

лк

люмен на квадратный метр

лм/м 2

кандела на квадратный метр

кд/м 2

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Акустика

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

Па

кубический метр в секунду

м 3 /с

м/с

ватт на квадратный метр

Вт/м 2

паскаль-секунда на кубический метр

Па•с/м 3

ньютон-секунда на метр

Н•с/м

Атомная и ядерная физика. Радиоактивность

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Электрическое напряжение. Определение, виды, единицы измерения

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

Как возникает напряжение?

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

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

При их взаимодействии возникнет взаимное притяжение.

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

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

В чем измеряется

Единицей напряжения называют вольт (В). Один Вольт выражается в разности потенциалов двух точек электрического поля, силы которого совершают работу в 1 Дж для перемещения заряда в 1 Кл из первой точки во вторую. Измеряют напряжение специальным прибором — вольтметром.

Таким образом, значение 220 В подразумевает, что электрическое поле данной сети способно совершить работу (потратить энергию) в 220 Дж для «протаскивания» зарядов через цепь и нагрузку.

От чего зависит напряжение?

Напряжение участка цепи зависит от:

Виды напряжения

Постоянное напряжение

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

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

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

Переменное напряжение

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

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector