În ce unități se măsoară tensiunea? Mărimi și măsuri de bază ale curentului electric

Unitate de tensiune

În primul rând, vom trece în revistă pe scurt conceptul de tensiune și unitățile de tensiune. Curentul electric poate fi gândit ca mișcarea direcționată a electronilor cauzată de un câmp electric.

Unitate de tensiune

Cu cât este mai mare numărul de electroni în mișcare, cu atât câmpul electric efectuează mai multă muncă. Pe lângă curent, tensiunea afectează și funcționarea câmpului electric.

Această muncă implică mutarea electronilor dintr-un punct cu potențial scăzut într-un punct în care sarcina electronilor este mai mare. Cu alte cuvinte, tensiunea poate fi considerată o diferență de potențial și este determinată de raportul:

U = A/q unde: A este exprimat în jouli ca lucru al câmpului electric și q este sarcina electronilor în coulombi.

De unde provine unitatea de tensiune:

1B = 1 J/1C. Adică, unitatea de măsură a tensiunii este 1 Volt.

În rețeaua electrică a clădirilor rezidențiale se adoptă tensiunea de fază standard de 220 V sau tensiunea liniară trifazată de 380 V.

Măsurarea tensiunii cu un multimetru

Pentru a măsura tensiunea, aveți nevoie de un multimetru, tester sau voltmetru. Multimetrul este convenabil de utilizat la instalarea cablajelor electrice, testarea cablurilor, repararea prizelor, candelabrelor și întrerupătoarelor. Astfel, un multimetru a devenit un dispozitiv necesar în fiecare casă.

Există trei tipuri de tensiune - tensiune alternativă (ACV), tensiune continuă (DCV) și tensiune în impuls. Tensiunea impulsului are mai mulți parametri și este cel mai bine verificată cu un osciloscop. Puteți utiliza un multimetru pentru a verifica tensiunea pulsului în poziția comutatorului DCV, dar numai în mod pur condiționat. Când reparați sursele de alimentare comutatoare, utilizați un osciloscop.

În majoritatea apartamentelor și caselor, rețeaua electrică are 220 V. La măsurarea tensiunii alternative, comutatorul de tip de măsurare este setat la V ~. Dacă tensiunea alternativă măsurată este cunoscută, atunci limita de măsurare este setată în poziția corespunzătoare, iar dacă valoarea acesteia nu este cunoscută, atunci comutatorul este setat la limita maximă de 750 V.

Poziția comutatorului la măsurarea tensiunii

Înainte de a măsura tensiunea cu un multimetru, sonda neagră este introdusă în mufa COM, iar mufa roșie în VΩmA. Când măsurați, nu atingeți părțile metalice ale sondelor cu mâinile și scurtcircuitați-le, pentru a evita un scurtcircuit. Priza multimetrului de 10A este proiectată pentru a măsura curentul continuu de până la 10A.

În acest caz, sonda roșie este introdusă în priza de 10 A, cea neagră rămâne în priza COM, iar comutatorul este setat în poziția de 10 A La măsurarea tensiunii continue, sondele sunt plasate în aceleași prize ca și când măsurarea tensiunii alternative, iar alegerea modului de măsurare este setată pe poziția V - limita corespunzătoare.

Prize de tensiune utilizate

În acest caz, sondele trebuie setate la polaritatea corespunzătoare, sonda roșie la plusul (+) al sursei care este măsurată și sonda neagră la minus (-). Dacă sondele sunt amestecate, atunci nu se va întâmpla nimic rău, doar multimetrul va afișa semnul minus (-) în fața numărului. Pentru tensiune alternativă, polaritatea sondelor nu contează. În viața de zi cu zi, măsurătorile tensiunii DC sunt efectuate la verificarea bateriilor, acumulatorilor și la repararea aparatelor de uz casnic.

Cum să verificați tensiunea într-o priză cu un multimetru

Pentru a măsura tensiunea într-o priză, trebuie să efectuați aceleași operațiuni cu un multimetru ca atunci când măsurați tensiunea alternativă. Deoarece la priză este furnizată o tensiune alternativă de 220 V, cu unele variații, limita de măsurare este setată la 750 V. Sonda neagră ar trebui să fie în priza COM, iar cea roșie în VΩmA. Cu grijă, fără a atinge capetele metalice ale sondelor cu mâinile, introduceți-le în prizele prizei. Afișajul va afișa tensiunea de la rețea.

Măsurarea tensiunii într-o priză

De asemenea, puteți utiliza un multimetru pentru a determina faza din priză. Pentru a face acest lucru, o sondă este aplicată la pământ, pe al treilea contact de împământare al prizei, iar cealaltă sondă este introdusă pe rând în prizele prizei până când pe afișaj apare tensiunea de la rețea. Această priză va conține faza, iar cealaltă va conține neutru. Este posibil să nu existe tensiune în această priză. Aceasta indică o defecțiune la priza în sine sau la firele electrice conectate la aceasta.

Era progresului științific și tehnologic necesită măsurarea tuturor. Rețelele electrice nu fac excepție. Pentru a face aceste măsurători, este important să știți în ce unități se măsoară tensiunea. În cel mai comun sistem SI, unitatea de măsură pentru tensiune este desemnată 1 Volt sau abreviată ca 1V. Poate fi desemnat și 1V. Această denumire a fost aleasă în onoarea fizicianului italian Alessandro Volta.

Ce este tensiunea electrică

Nu poate exista de la sine, precum greutatea. Există două cazuri care necesită măsurarea acestuia:

• Între diferite noduri ale unui circuit electric sau capete ale unui conductor. 1 Volt este potențialul la care un curent de 1 Ampere produce 1 Watt de putere;
• Intensitatea câmpului electrostatic este măsurată între două puncte de câmp. O unitate de tensiune, 1 Volt, este potențialul la care o sarcină de 1 Coulomb efectuează 1 Joule de lucru.

efectul Josephson

Din 1990, a existat o altă definiție a tensiunii electrice. Valoarea sa este legată de standardul de frecvență și de ceasul de cesiu. În acest caz, efectul Josephson non-staționar este utilizat atunci când o matrice specială este iradiată cu o frecvență de 10-80 GHz, apare un potențial, a cărui valoare nu depinde de condițiile experimentale.

Tensiune RMS

Mărimea potențialului electric dintre secțiunile rețelei este determinată de cantitatea de căldură sau de muncă efectuată într-un anumit timp. Dar acest lucru este valabil doar pentru curentul continuu. Tensiunea alternativă are formă sinusoidală. La amplitudinea maximă este maximă, iar în timpul trecerii de la o semiundă pozitivă la una negativă este zero.

Prin urmare, pentru calcule se folosește valoarea medie, care se numește „valoarea efectivă”, care în calcule este echivalată cu o constantă de aceeași valoare.

Diferă de maxim de 1,4 ori sau √2. Pentru o rețea de 220V, valoarea maximă este 311V. Acest lucru este important atunci când alegeți condensatori, diode și alte elemente ale circuitelor electronice.

Determinarea tensiunii

Cum se măsoară tensiunea? Acest lucru se face cu un dispozitiv special - un voltmetru. Poate avea un design diferit, să fie digital sau pointer, dar rezistența sa ar trebui să fie cât mai mare și curentul să fie minim. Acest lucru este necesar pentru a minimiza influența dispozitivului asupra rețelei și pierderile în firele care merg de la sursa de alimentare la voltmetru.

Rețea DC

Aceste măsurători se fac cu instrumente magnetoelectrice. Recent, dispozitivele cu afișaje digitale au fost utilizate pe scară largă.

Cel mai simplu mod este conectarea directă a dispozitivului la locul de măsurare. Acest lucru este posibil sub rezerva mai multor condiții:

• Limita de măsurare este mai mare decât maximul așteptat. Dacă este necunoscut înainte de începerea măsurătorilor, atunci cea mai mare limită trebuie selectată și redusă succesiv;
• Mențineți polaritatea conexiunii. Dacă conexiunea este incorectă, săgeata se va devia în direcția opusă, iar afișajul digital va afișa o valoare negativă.

Dacă limita de măsurare este insuficientă, aceasta poate fi extinsă folosind rezistență suplimentară. Poate fi extern sau intern. Puteți utiliza mai multe rezistențe și le puteți comuta pentru a modifica limita dispozitivului. Așa funcționează un multimetru.

alimentare de curent alternativ

Tensiunea este măsurată într-o rețea de curent electric alternativ cu instrumente de toate tipurile, cu excepția celor magnetoelectrice. Aceste dispozitive pot fi utilizate numai prin conectarea lor la ieșirea redresorului.

Există mai multe modalități de a crește limita de măsurare. Pentru a face acest lucru, în plus, unul dintre dispozitive este conectat la dispozitiv:

• rezistență suplimentară;
• la o frecvență constantă a rețelei, se folosesc condensatoare în loc de rezistență;
• Cea mai comună opțiune este utilizarea unui transformator de tensiune.

Cerințele pentru dispozitivele de măsurare și accesoriile suplimentare sunt aceleași ca și pentru dispozitivele de curent continuu.

Unitatea de tensiune este numită volt (V) în onoarea savantului italian Alessandro Volta, care a creat prima celulă galvanică.

O unitate de tensiune este considerată tensiunea electrică de la capetele unui conductor la care munca efectuată pentru deplasarea unei sarcini electrice de 1 C de-a lungul acestui conductor este egal cu 1 J.

1 V = 1 J/C

Pe lângă volt, se folosesc submultipli și multipli ai acestuia: milivolt (mV) și kilovolt (kV).

1 mV = 0,001 V;
1 kV = 1000 V.

Tensiunea înaltă (înaltă) pune viața în pericol. Să presupunem că tensiunea dintre un fir al unei linii de transmisie de înaltă tensiune și pământ este de 100.000 V. Dacă acest fir este conectat de un conductor la pământ, atunci când o sarcină electrică de 1 C trece prin el, munca va fi realizat egal cu 100.000 J. Aproximativ aceeași lucrare va suporta o sarcină de 1000 kg la scăparea de la o înălțime de 10 m Poate provoca mari distrugeri. Acest exemplu arată de ce curentul de înaltă tensiune este atât de periculos.

Volta Alessandro (1745-1827)
Fizicianul italian, unul dintre fondatorii doctrinei curentului electric, a creat prima celulă galvanică.

Dar trebuie să aveți grijă și atunci când lucrați cu tensiuni mai mici. În funcție de condiții, chiar și câteva zeci de volți pot fi periculoase. Pentru lucrări în interior, o tensiune de cel mult 42 V este considerată sigură.

Celulele galvanice creează tensiune joasă. Prin urmare, rețeaua de iluminat folosește curent electric de la generatoare care creează tensiuni de 127 și 220 V, adică generând mult mai multă energie.

Întrebări

1. Care este unitatea de tensiune?
2. Ce tensiune se folosește în rețeaua de iluminat?
3. Care este tensiunea la polii unei celule uscate și ai unei baterii cu acid?
4. Ce unități de tensiune, altele decât volt, sunt folosite în practică?

Lecția este dedicată conceptului de tensiune electrică, desemnării acesteia și unităților de măsură. A doua parte a lecției este dedicată în primul rând demonstrării dispozitivelor de măsurare a tensiunii pe o secțiune a unui circuit și a caracteristicilor acestora.

Dacă dăm un exemplu standard despre semnificația inscripției binecunoscute pe orice aparat de uz casnic „220 V”, atunci înseamnă că se lucrează 220 J pe o secțiune a circuitului pentru a muta o sarcină de 1 C.

Formula de calcul a tensiunii:

Lucrări de câmp electric asupra transferului de sarcină, J;

Taxa, Cl.

Prin urmare, unitatea de tensiune poate fi reprezentată după cum urmează:

Există o relație între formulele de calcul a tensiunii și a curentului la care ar trebui să acordați atenție: și. Ambele formule conțin valoarea sarcinii electrice, care poate fi utilă în rezolvarea unor probleme.

Pentru a măsura tensiunea, un dispozitiv a sunat voltmetru(Fig. 2).

Orez. 2. Voltmetru ()

Există diverse voltmetre în funcție de caracteristicile aplicării lor, dar principiul funcționării lor se bazează pe efectul electromagnetic al curentului. Toate voltmetrele sunt desemnate printr-o literă latină, care este aplicată pe cadranul instrumentului și este utilizată într-o reprezentare schematică a dispozitivului.

În cadrul școlii, de exemplu, se folosesc voltmetre, prezentate în Figura 3. Acestea sunt folosite pentru a măsura tensiunea în circuitele electrice în timpul lucrului de laborator.

()	()	()

Orez. 3. Voltmetre

Elementele principale ale unui voltmetru demonstrativ sunt corpul, scara, indicatorul și bornele. Terminalele sunt de obicei etichetate plus sau minus și sunt evidențiate în diferite culori pentru claritate: roșu - plus, negru (albastru) - minus. Acest lucru a fost făcut pentru a se asigura că bornele dispozitivului sunt în mod evident conectate corect la firele corespunzătoare conectate la sursă. Spre deosebire de un ampermetru, care este conectat la circuitul deschis în serie, un voltmetru este conectat la circuit în paralel.

Desigur, orice dispozitiv de măsurare electrică ar trebui să aibă o influență minimă asupra circuitului studiat, prin urmare voltmetrul are astfel de caracteristici de proiectare încât un curent minim curge prin el. Acest efect este asigurat de selecția materialelor speciale care contribuie la un flux minim de încărcare prin dispozitiv.

Reprezentarea schematică a unui voltmetru (Fig. 4):

Orez. 4.

Să desenăm, de exemplu, un circuit electric (Fig. 5) în care este conectat un voltmetru.

Orez. 5.

Circuitul conține un set aproape minim de elemente: o sursă de curent, o lampă cu incandescență, un întrerupător, un ampermetru conectat în serie și un voltmetru conectat în paralel cu becul.

Comentariu. Este mai bine să începeți asamblarea unui circuit electric cu toate elementele, cu excepția voltmetrului și să-l conectați la sfârșit.

Există multe tipuri diferite de voltmetre cu scari diferite. Prin urmare, problema calculării prețului dispozitivului în acest caz este foarte relevantă. Microvoltmetrele, milivoltmetrele, pur și simplu voltmetrele etc. sunt foarte frecvente. Numele lor arată clar cu ce frecvență se fac măsurătorile.

În plus, voltmetrele sunt împărțite în dispozitive de curent continuu și curent alternativ. Deși în rețeaua orașului există curent alternativ, în această etapă a studiului fizicii avem de-a face cu curent continuu, care este alimentat de toate elementele galvanice, așa că ne vor interesa voltmetrele corespunzătoare. Faptul că dispozitivul este destinat circuitelor de curent alternativ este de obicei descris pe cadran ca o linie ondulată (Fig. 6).

Orez. 6. Voltmetru AC ()

Comentariu. Dacă vorbim despre valorile tensiunii, atunci, de exemplu, o tensiune de 1 V este o valoare mică. Industria folosește tensiuni mult mai mari, măsurate în sute de volți, kilovolți și chiar megavolți. În viața de zi cu zi, se folosește o tensiune de 220 V sau mai puțin.

În lecția următoare vom afla care este rezistența electrică a unui conductor.

Referințe

1. Gendenshtein L. E., Kaidalov A. B., Kozhevnikov V. B. Fizica 8 / Ed. Orlova V. A., Roizena I. I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fizica 8. - M.: Gutarda, 2010.
3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Fizica 8. - M.: Educație.

Suplimentar plink-uri recomandate către resurse de internet

1. Fizica cool ().
2. YouTube().
3. YouTube().

Teme pentru acasă

Această pagină rezumă pe scurt cantitățile de bază ale curentului electric. După caz, pagina va fi actualizată cu cantități și formule noi.

Puterea curentă– o măsură cantitativă a curentului electric care curge prin secțiunea transversală a unui conductor. Cu cât conductorul este mai gros, cu atât mai mult curent poate circula prin el. Curentul este măsurat cu un dispozitiv numit ampermetru. Unitatea de măsură este Amperi (A). Puterea curentă este indicată de litera - eu.

Trebuie adăugat că curentul continuu și alternativ de joasă frecvență circulă prin întreaga secțiune transversală a conductorului. Curentul alternativ de înaltă frecvență curge numai de-a lungul suprafeței conductorului - stratul de piele. Cu cât frecvența curentului este mai mare, cu atât este mai subțire stratul de piele conductor prin care circulă curent de înaltă frecvenţă. Acest lucru se aplică oricăror elemente de înaltă frecvență - conductori, inductori, ghiduri de undă. Prin urmare, pentru a reduce rezistența activă a conductorului la curentul de înaltă frecvență, se alege un conductor cu un diametru mare, în plus, este placat cu argint (după cum se știe, argintul are o rezistivitate foarte scăzută).

Tensiune (cădere de tensiune)– o măsură cantitativă a diferenței de potențial (energie electrică) dintre două puncte dintr-un circuit electric. Tensiunea sursei de curent este diferența de potențial la bornele sursei de curent. Tensiunea se măsoară cu un voltmetru. Unitatea de măsură este Volt (V). Tensiunea este indicată de litera - U, tensiunea sursei de alimentare (sinonim cu forța electromotoare) poate fi notată cu litera – E.

Unde U– căderea de tensiune pe un element de circuit electric, eu– curent care circulă printr-un element de circuit.

Puterea disipată (absorbită) a unui element de circuit electric– valoarea puterii disipate pe elementul de circuit, pe care elementul o poate absorbi (rezista) fără a-și modifica parametrii nominali (defecțiune). Disiparea puterii rezistențelor este indicată în numele său (de exemplu: un rezistor de doi wați - OMLT-2, un rezistor bobinat de zece wați - PEV-10). Când se calculează diagramele de circuit, valoarea disipării de putere necesară a unui element de circuit este calculată folosind formulele:

Pentru o funcționare fiabilă, valoarea puterii disipate a elementului, determinată de formule, se înmulțește cu un factor de 1,5, ținând cont de faptul că trebuie asigurată o rezervă de putere.

Conductivitatea elementului de circuit– capacitatea unui element de circuit de a conduce curentul electric. Unitatea de unitate de conductivitate este Siemens (Cm). Conductibilitatea este indicată de litera - σ . Conductibilitatea este reciproca rezistenței și este legată de aceasta prin formula:

Dacă rezistența conductorului este de 0,25 Ohm (sau 1/4 Ohm), atunci conductivitatea va fi de 4 siemens.

Frecvența curentului electric– o măsură cantitativă care caracterizează viteza de schimbare a direcției curentului electric. Există concepte - frecvență circulară (sau ciclică) - ω, care determină viteza de schimbare a vectorului de fază al câmpului electric (magnetic) și frecvența curentului electric - f, care caracterizează viteza de schimbare a direcției curentului electric (timpi sau oscilații) pe secundă. Frecvența este măsurată cu un dispozitiv numit Frecvency Meter. Unitatea de măsură este Hertz (Hz). Ambele frecvențe sunt legate între ele prin expresia:

Perioada curentului electric– o valoare reciprocă a frecvenței, care arată cât timp curentul electric face o oscilație ciclică. Perioada este măsurată, de obicei folosind un osciloscop. Unitatea de măsură a perioadei este secunda (s). Perioada de oscilație a curentului electric este indicată de litera - T. Perioada este legată de frecvența curentului electric prin expresia:

Lungimea de undă a câmpului electromagnetic de înaltă frecvență– o mărime dimensională care caracterizează o perioadă de oscilație a câmpului electromagnetic în spațiu. Lungimea de undă se măsoară în metri (m). Lungimea de undă este indicată de litera - λ . Lungimea de undă este legată de frecvență și este determinată de viteza luminii:

Reactanța inductorului (choke)– valoarea rezistenței interne a inductorului la curentul armonic alternativ la o anumită frecvență. Se notează reactanța unui inductor X Lși este determinată de formula:

Frecvența de rezonanță a circuitului oscilator– frecvența curentului alternativ armonic la care circuitul oscilator are un răspuns amplitudine-frecvență (AFC) pronunțat. Frecvența de rezonanță a circuitului oscilator este determinată de formula.