ولتاژ در چه چیزی اندازه گیری می شود؟ واحد ولتاژ برق

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-15 17:23

آیا می توان زندگی خود را بدون برق تصور کرد؟ انسان مدرن به شدت خود را با لوازم خانگی احاطه کرده است که به زندگی کمک می کند. ما دیگر نمی توانیم خود و زندگی خود را بدون دستیارهای خانه هوشمند تصور کنیم.

تکنولوژی به طور فزاینده ای به استفاده از برق روی می آورد. حتی حمل و نقل نیز به تدریج به موتورهای الکتریکی منتقل می شود که می تواند آسیب قابل توجهی به طبیعت کاهش دهد.

امروز سعی می کنیم به سؤالات زیر پاسخ دهیم:

• جریان الکتریکی چیست؟
• ولتاژ الکتریکی چیست؟
• چگونه ولتاژ را تعیین کنیم؟
• ولتاژ با چه اندازه گیری می شود؟

جریان چیست؟

در سپیده دم مطالعه الکتریسیته، از مالش یک بدن به بدن دیگر به دست آمد. با استفاده از یک تخلیه طبیعی - رعد و برق، می توان منبع بار بیشتری را در طول یک طوفان رعد و برق به دست آورد. مشخص است که این روش به قیمت جان یک دانش آموز M. V. Lomonosov - Richter تمام شد.

استفاده از شارژ به خودی خود دشوار و غیرمنطقی است. برای به دست آوردن حرکت جهت دار آن - یک جریان الکتریکی ضروری است. خواص فعلی:

• گرم کردن هادی؛
• عمل شیمیایی؛
• عمل مکانیکی؛
• عمل مغناطیسی.

آنها در زندگی روزمره و فناوری استفاده می شوند. شرط لازم برای وجود جریان، وجود منبع جریان، بارهای الکتریکی آزاد و هادی بسته است.

پس زمینه

در سال 1792، فیزیکدان، فیزیولوژیست و مخترع معروف ایتالیایی الساندرو ولتا به نتیجه گیری هموطن خود لوئیجی گالوانی در مورد ماهیت تکانه های جاری در اندام های حیوانات علاقه مند شد. مشاهده طولانی مدت رفتار پاهای قورباغه که روی قلاب های فلزی ثابت شده بودند، به او این امکان را داد که به این نتیجه برسد که منبع الکتریسیته یک موجود زنده نیست، بلکه تماس فلزات غیر مشابه است. این شرایط است که به جریان الکتریسیته کمک می کند و واکنش پایانه های عصبی تنها اثر فیزیولوژیکی جریان است.

یک کشف منحصر به فرد منجر به ایجاد اولین منبع جریان مستقیم جهان به نام ستون ولتایی شد. فلزات غیرمشابه (ولتا استدلال می کرد که آنها باید در یک سری عناصر شیمیایی از یکدیگر جدا شوند) با کاغذ آغشته به مایع "رسانای نوع دوم" قرار می گیرند.

این دستگاه اولین منبع ولتاژ ثابت بود. واحد ولتاژ الکتریکی نام الساندرو ولتا را جاودانه کرد.

منبع تغذیه DC

عنصر اصلی مدار الکتریکی منبع جریان است. هدف آن ایجاد میدان الکتریکی است که تحت تأثیر آن ذرات باردار آزاد (الکترون ها، یون ها) به حرکت جهت دار وارد می شوند. انباشته شده درعناصر جداگانه بارهای منبع (به آنها قطب گفته می شود) علائم مختلفی دارند. خود بار در داخل منبع تحت تأثیر نیروهای غیر الکتریکی (مکانیکی، شیمیایی، مغناطیسی، حرارتی و غیره) دوباره توزیع می شود. میدان الکتریکی ایجاد شده توسط قطب های خارج از منبع جریان کار حرکت بار را در یک هادی بسته انجام می دهد. الساندرو ولتا در مورد نیاز به یک مدار بسته برای ایجاد جریان مستقیم صحبت کرد.

از آنجایی که بار در منابع تحت تأثیر نیروهای غیر الکتریکی حرکت می کند، می توان استدلال کرد که این نیروها کار می کنند. بیایید آنها را بیگانه بنامیم. نسبت کار نیروهای خارجی برای انتقال بار درون منبع جریان به بزرگی بار را نیروی الکتروموتور می نامند.

نماد ریاضی برای این نسبت:

• Ε=A_{st: q,}

که E نیروی محرکه الکتریکی (EMF)، A_{stکار نیروهای خارجی است، q باری است که توسط نیروهای خارجی در منبع حمل می شود.}

EMF توانایی یک منبع برای ایجاد جریان را مشخص می کند، اما مشخصه اصلی یک منبع گاهی اوقات ولتاژ الکتریکی (تفاوت پتانسیل) در نظر گرفته می شود.

ولتاژ

نسبت کار میدان به حرکت بار در هادی به بزرگی بار را ولتاژ الکتریکی می گویند.

برای تعیین آن، باید مقدار کار میدانی را بر مقدار شارژ تقسیم کنید. فرض کنید A کار انجام شده توسط میدان الکتریکی منبع جریان برای جابجایی بار q باشد. U - ولتاژ الکتریکی.نماد ریاضی فرمول مربوطه:

U=A: q

مانند هر کمیت فیزیکی، ولتاژ یک واحد اندازه گیری دارد. ولتاژ چگونه اندازه گیری می شود؟ با نام مخترع اولین منبع جریان مستقیم جهان، الساندرو ولتا، این مقدار واحد اندازه گیری خود را داده است. در سیستم بین المللی، ولتاژ با ولت (V) اندازه گیری می شود.

ولتاژ 1 ولت ولتاژ میدان الکتریکی است که 1 ژول کار می کند تا بار 1 C را جابجا کند.

V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).

در واحدهای SI اصلی، واحد ولتاژ الکتریکی:

kg•m/(A•s3).

مقدار مورد نیاز

چرا برای مشخص کردن جریان، معرفی مفهوم قدرت جریان کافی نیست؟ بیایید یک آزمایش فکری انجام دهیم. بیایید دو لامپ مختلف بگیریم: یک لامپ معمولی خانگی و یک لامپ از یک چراغ قوه. هنگام اتصال آنها به منابع جریان مختلف (شبکه شهری و باتری)، می توانید دقیقاً همان مقدار فعلی را دریافت کنید. در عین حال، یک لامپ خانگی نور بیشتری می دهد، یعنی کار جریان در آن بسیار بیشتر است.

منابع جریان مختلف ولتاژهای متفاوتی دارند. بنابراین، این مقدار ضروری است.

قیاس مفید

درک معنای فیزیکی ولتاژ الکتریکی از یک تشبیه جالب می آید. در مخازن ارتباطی، در صورت وجود اختلاف فشار در آنها، سیال از لوله ای به لوله دیگر جریان می یابد. جریان سیال در صورت برابری متوقف می شودفشار.

اگر جریان مایع با جریان بار الکتریکی مقایسه شود، اختلاف فشار ستون های مایع همان نقشی را ایفا می کند که اختلاف پتانسیل در منبع جریان دارد.

تا زمانی که فرآیندهای همراه با توزیع مجدد بار روی قطب ها در داخل منبع جریان انجام شود، می تواند جریانی را در هادی ایجاد کند. ولتاژ جریان الکتریکی بر حسب ولت اندازه گیری می شود، اختلاف فشار یک واحد اندازه گیری دارد - پاسکال.

جریان متناوب

جریان الکتریکی که به طور متناوب جهت آن را تغییر می دهد، متغیر نامیده می شود. توسط یک منبع ولتاژ متناوب ایجاد می شود. اغلب یک ژنراتور است. بیایید سعی کنیم توضیح دهیم: اندازه گیری ولتاژ AC چیست؟

اصل تولید فعلی مبتنی بر پدیده القای الکترومغناطیسی است. چرخش یک مدار بسته در یک میدان مغناطیسی منجر به ظهور اختلاف پتانسیل در هادی می شود. ولتاژ بر حسب ولت و در مورد جریان متغیر اندازه گیری می شود.

آیا می توان استدلال کرد که ولتاژ تغییر نمی کند؟ بدیهی است که به دلیل تغییر زاویه بین صفحه کانتور و حالت عادی نسبت به آن، ولتاژ تولید شده در طول زمان تغییر می کند. مقدار آن از صفر به مقداری حداکثر افزایش می یابد، سپس دوباره به صفر می رسد. نیازی به صحبت در مورد ارزش خاصی نیست. مقدار ولتاژ موثر را وارد کنید:

• U_{d=U: √2.}

چه ابزاری ولتاژ را اندازه می گیرد؟

دستگاهی برای اندازه گیری ولتاژ الکتریکی - یک ولت متر. اصل عملکرد آن بر اساس تعامل یک مدار با جریان و میدان مغناطیسی استآهنربای دائمی مشخص است که یک مدار با جریان در یک میدان مغناطیسی می چرخد. بسته به مقدار جریان در مدار، زاویه چرخش تغییر می کند.

اگر یک فلش را به مدار وصل کنید، وقتی جریان در مدار (معمولاً سیم پیچ) جریان می یابد، از صفر منحرف می شود. بسته به اینکه ولتاژ در چه چیزی اندازه گیری می شود، مقیاس دستگاه درجه بندی می شود. امکان استفاده از ضلعات و مضرب ها وجود دارد.

در مورد مقادیر کم، ولتاژ الکتریکی بر حسب میلی ولت یا میکرو ولت اندازه گیری می شود. برعکس، چندین واحد در شبکه های ولتاژ بالا استفاده می شود.

هر ولت متر به طور موازی به قسمتی از مدار که ولتاژ اندازه گیری می شود وصل می شود. ویژگی اصلی مدار دستگاه را می توان مقاومت اهمی بالا نامید. یک ولت متر، صرف نظر از اینکه ولتاژ با چه اندازه ای اندازه گیری می شود، نباید بر قدرت جریان در مدار تأثیر بگذارد. جریان کمی از آن عبور می‌کند که تأثیر قابل‌توجهی بر مقدار اصلی ندارد.

جدول ولتاژ

دستگاه فیزیکی	ولتاژ روی کنتاکت‌های آن، V
قطب ولت	1, 1
باتری چراغ قوه	1، 5
باتری قلیایی	1, 25
باتری اسید	2
شبکه شهر	220
ولتاژ بالاخطوط برق	500000
میان ابرها در رعد و برق	تا 100,000,000

کاربرد عملی ولت متر

برای استفاده موثر از ولت متر، باید نحوه استفاده از آن را یاد بگیرید. می توان به یک آزمایشگر کنجکاو توصیه کرد که با معلمان مدرسه تماس بگیرد.

کلاس های فیزیک مدرسه مجهز به آزمایشگاه و ابزارهای نمایشی برای اندازه گیری تنش ها هستند.

هر ولت متری را با احتیاط و با رعایت قوانین ساده کار کنید:

1. ولت متر دارای حداکثر حد اندازه گیری است. این بالاترین ارزش در مقیاس او است. آن را به مداری که عنصر ولتاژ بالاتری دارد وصل نکنید.
2. اگر منبع یا ولت متر دیگری وجود ندارد، می توانید از سیستم مقاومت اضافی استفاده کنید. در این مورد، مقیاس ولت متر نیز باید تغییر کند.
3. لوازم الکتریکی بسته به نشانه های علامت شارژ روی پایانه های آن به مدار DC متصل می شوند. ترمینال مثبت منبع جریان باید به ترمینال مثبت ولت متر و ترمینال منفی به ترمینال منفی وصل شود. در صورت مخلوط شدن، فلش های دستگاه ممکن است خم شوند، که بسیار نامطلوب است.
4. همه اتصالات منحصراً به یک مدار بدون انرژی برقرار می شوند.

ناسالم

عملکرد جریان الکتریکی ممکن است برای انسان ناامن باشد. کمتر از 24 ولت بی ضرر در نظر گرفته می شود.

عمل جریان تحت ولتاژ شبکه شهری (220 ولت) کاملاً محسوس است. لمس مخاطبین خالی با یک "شوک" قابل توجه همراه است.

ولتاژ در هنگام رعد و برق چنان جریان بالایی را از بدن انسان عبور می دهد که او را تهدید به مرگ می کند. زندگی و سلامتی خود را به خطر نیندازید.