Единицы измерения напряжения. Напряжение в электрических цепях: единицы измерения, формулы и применение

Что такое электрическое напряжение. Как измеряется напряжение в электрических цепях. Какие существуют единицы измерения напряжения. Как рассчитать напряжение по формулам. Где применяется измерение напряжения на практике.

Что такое электрическое напряжение и как оно измеряется

Электрическое напряжение — это физическая величина, характеризующая работу электрического поля по перемещению электрического заряда. Другими словами, напряжение показывает разность потенциалов между двумя точками электрической цепи.

Основной единицей измерения напряжения в Международной системе единиц (СИ) является вольт (В). Один вольт — это такое напряжение, при котором заряд в 1 кулон совершает работу в 1 джоуль.

Кроме вольта используются и кратные единицы:

• Милливольт (мВ) — 0,001 В
• Киловольт (кВ) — 1000 В
• Мегавольт (МВ) — 1 000 000 В

Для измерения напряжения используются специальные приборы — вольтметры. В бытовых условиях часто применяют мультиметры, которые позволяют измерять не только напряжение, но и другие электрические величины.

Формулы для расчета напряжения

Существует несколько основных формул, позволяющих рассчитать напряжение в электрических цепях:

Закон Ома

Согласно закону Ома, напряжение равно произведению силы тока на сопротивление:

U = I * R

где U — напряжение (В), I — сила тока (А), R — сопротивление (Ом).

Формула мощности

Напряжение можно выразить через мощность и силу тока:

U = P / I

где P — мощность (Вт), I — сила тока (А).

Формула энергии

Напряжение равно отношению работы электрического поля к величине перемещаемого заряда:

U = A / q

где A — работа (Дж), q — заряд (Кл).

Виды напряжения в электротехнике

В электротехнике различают несколько видов напряжения:

Постоянное напряжение

Постоянное напряжение не меняет своего значения и направления с течением времени. Источниками постоянного напряжения являются гальванические элементы, аккумуляторы, солнечные батареи.

Переменное напряжение

Переменное напряжение периодически изменяет свое значение и направление. Наиболее распространено синусоидальное переменное напряжение частотой 50 или 60 Гц, используемое в бытовых электросетях.

Импульсное напряжение

Импульсное напряжение представляет собой кратковременные скачки напряжения. Используется в электронных устройствах для передачи сигналов и управления.

Применение измерения напряжения на практике

Измерение напряжения имеет широкое практическое применение:

• Контроль напряжения в электросетях для обеспечения безопасности
• Диагностика неисправностей в электрооборудовании
• Настройка и калибровка электронных устройств
• Оценка эффективности работы источников питания
• Контроль заряда аккумуляторов

Регулярные измерения напряжения позволяют выявлять проблемы в электросетях на ранних стадиях и предотвращать аварийные ситуации.

Меры безопасности при работе с электрическим напряжением

При работе с электрическим напряжением необходимо соблюдать правила техники безопасности:

• Использовать средства индивидуальной защиты (диэлектрические перчатки, инструменты с изолированными ручками)
• Работать только с отключенными от питания устройствами
• Применять измерительные приборы, соответствующие уровню напряжения
• Не прикасаться к оголенным проводникам и токоведущим частям
• При любых сомнениях обращаться к квалифицированным специалистам

Несоблюдение мер безопасности может привести к поражению электрическим током и тяжелым травмам.

Напряжение в различных электрических устройствах

Разные электрические устройства работают при различных уровнях напряжения:

• Бытовая электросеть: 220-230 В переменного тока
• Автомобильный аккумулятор: 12 В постоянного тока
• USB-порт компьютера: 5 В постоянного тока
• Батарейка AA: 1,5 В постоянного тока
• Высоковольтные линии электропередач: от 110 кВ до 750 кВ и выше

Знание рабочего напряжения устройств важно для их правильного подключения и эксплуатации.

Влияние напряжения на работу электрических приборов

Уровень напряжения оказывает существенное влияние на работу электрических приборов:

• Пониженное напряжение может привести к некорректной работе или отключению устройств
• Повышенное напряжение может вызвать перегрев и выход из строя оборудования
• Колебания напряжения снижают срок службы электроприборов
• Для чувствительной электроники даже небольшие отклонения напряжения могут быть критичными

Для защиты от колебаний напряжения применяют стабилизаторы и источники бесперебойного питания.

Перспективы развития технологий измерения напряжения

Развитие технологий измерения напряжения идет по нескольким направлениям:

• Повышение точности измерений
• Миниатюризация измерительных приборов
• Разработка беспроводных систем контроля напряжения
• Интеграция функций измерения напряжения в различные устройства
• Создание «умных» систем мониторинга электросетей

Эти технологии позволят повысить надежность электроснабжения и эффективность использования электроэнергии.

Единица измерения напряжения кратко

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 80.

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 80.

Напряжение — это физическая величина, позволяющая вычислить работу, совершаемую заряженными частицами под действием электрического поля. Электрический ток, образованный упорядоченным потоком зарядов в проводнике, совершает работу, например, разогревает нить накаливания электрической лампы. Единица измерения работы — джоуль.

На что похоже электрическое напряжение

Для наглядности можно сравнить электрический ток в проводнике с потоком воды в трубе за счет разности высот. Поток воды будет тем больше, чем больше перепад высоты, который создает напор (аналог напряжения) в трубе. Работа, совершенная водой, будет зависеть от ее массы и высоты, с которой произошло ее падение. Объем воды, прошедший через сечение трубы за определенное время, можно сравнить с величиной заряда, который прошел через проводник. Аналогично, работа тока будет пропорциональна величине протекшего заряда и напряжению электрического поля на участке цепи.

Итак, если в цепи нет напряжения, то не будет и электрического тока, так же, как и в замкнутом озере, где вода расположена на одном уровне, не будет никаких течений.

Рис. 1. Примеры приборов, в которых работу совершает электрический ток.

Определение электрического напряжения

Работа A, совершенная электрическим полем по перемещению электрического заряда q

, равна:

$ A = { q*U } $ (1)

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.

Рис. 2. 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:

$$ [В] = { [Дж]\over [Kл] } $$

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.

Рис. 3. Примеры разных величин напряжения: автомобильный аккумулятор – 12 В, электродвигатели – 380 В, ЛЭП – 500 кВ, молния – 1000 000 В.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что напряжением называется величина, характеризующая способность электрического поля совершать работу, создавая электрический ток в проводниках. Единица измерения напряжения в системе СИ — вольт. Если напряжение на участке цепи равно 1 В, то работа по перемещению заряда величиной 1 Кл будет равна 1 Дж.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 80.

---

А какая ваша оценка?

Единица измерения напряжения. Измерение напряжения мультиметром

Содержание

1. Единица измерения напряжения
2. Измерение напряжения мультиметром
3. Как в розетке проверить напряжение мультиметром

Единица измерения напряжения

В начале, мы коротко вспомним понятие напряжения и единицы измерения напряжения. Электрический ток можно рассматривать как направленное движение электронов, вызванное воздействием электрического поля.

Единица измерения напряжения

Чем больше количество перемещающихся электронов, тем больше совершается работа электрическим полем. Кроме тока на работу электрического поля влияет и напряжение.

Эта работа заключается в перемещении электронов из точки с небольшим потенциалом в точку, где заряд электронов больше. Иными словами напряжение можно рассматривать как разность потенциалов, и определяется оно отношением:

U = A/q  где: A — выражается в джоулях как работа электрического поля, а q — заряд электронов в кулонах.

Откуда единица измерения напряжения определяется как:

1В = 1 Дж/1Кл. То есть за единицу измерения напряжения принят 1 Вольт.

В электрической сети жилых домов принят стандарт фазного напряжения 220 В или линейного трехфазного напряжения 380 В.

Измерение напряжения мультиметром

Для измерения напряжения необходим мультиметр, тестер или вольтметр.

Мультиметром удобно пользоваться при монтаже электропроводки, прозвонки кабелей, ремонте розеток, люстр и выключателей. Таким образом, мультиметр стал необходимым прибором в каждом доме.

Существует три вида напряжения — это переменное напряжение (ACV), постоянное напряжение (DCV) и импульсное. Импульсное напряжение имеет несколько параметров и его лучше проверять осциллографом. Мультиметром можно проверить импульсное напряжение в положении переключателя DCV, но лишь чисто условно. При ремонте импульсных блоков питания пользуются осциллографом.

В квартирах и домах в большинстве электрическая сеть имеет 220 В. Измеряя переменное напряжение, переключатель вида измерений ставят положение V ~. Если измеряемое переменное напряжение известно, то предел измерения ставят соответствующее положение, а если величина его не известна, то переключатель ставят на максимальный предел 750 V.

Положение переключателя при измерении напряжения

Перед измерением напряжения мультиметром, чёрный щуп вставляют в гнездо COM, а красное гнездо в VΩmA. При измерении нельзя касаться руками металлических частей щупов и закорачивать их, во избежание короткого замыкания. Гнездо мультиметра 10А предназначено для измерения постоянного тока до 10А.

При этом красный щуп вставляется в гнездо 10 A, чёрный остается в гнезде COM, а переключатель устанавливается в положении 10 A. При измерении постоянного напряжения щупы ставят в те же гнезда что и при измерении переменного напряжения, а выбор режима измерения ставят в положение V — соответствующего предела.

Используемые гнезда для измерения напряжения

Щупы при этом должны устанавливаться на соответствующую полярность, красный щуп на плюс (+) измеряемого источника, а чёрный на минус (-). Если щупы перепутать, то ничего страшного не произойдет, только мультиметр покажет знак минус (-) перед цифрой. Для переменного напряжения полярность щупов не имеет значения. В быту измерение постоянного напряжения проводят при проверке батареек, аккумуляторов, ремонте бытовой техники.

Как в розетке проверить напряжение мультиметром

Чтобы измерить напряжение в розетке нужно провести те же операции с мультиметром, что и при измерении переменного напряжения. Так как к розетке подведено переменное напряжение 220 В, с некоторым разбросом, то предел измерения ставят в положение 750 V. Черный щуп должен находиться в гнезде COM, а красной в VΩmA. Осторожно, не касаясь руками металлических концов щупов, вставляют их в гнезда розетки. На дисплее высветится сетевое напряжение.

Измерение напряжения в розетке

Мультиметром также, можно определить фазу в розетке. Для этого один щуп прикладывается к заземлению, на третий заземляющий контакт розетки, а другой щуп по очереди вставляется в гнезда розетки, пока на дисплее не появится напряжение сети. В этом гнезде и будет находиться фаза, а в другом нейтраль. Возможен вариант, когда напряжение будет отсутствовать в этой розетке. Это указывает на неисправность самой розетки или в подведенных к ней электрических проводах.

 

 

Помогла вам статья?

Электронные единицы поля и напряжения

Единицы для электрического потенциала и полей Ранее, мы отметили, что электрические силы выражены в ньютонах ( N ), электрическая потенциальная энергия выражена в джоулях ( Дж ), а заряд измеряется в кулонах ( C ). С электрические поля и потенциалы получаются делением сила и потенциальная энергия соответственно заряд измеряется в единицах ( N/C ) и ( J/C ) соответственно. Но «Джоуль на кулон» также известен как вольт ( В ), а электрический потенциал также может называться напряжением. Электрический Поле можно также отметить в единицах вольт на метр ( В/м ). Единиц Электрическое поле В/м Н/З Электрический потенциал В Дж/К Сила л. с./м Н Потенциальная энергия CV Дж А удобной единицей потенциальной электрической энергии является электрон-вольт ( эВ ). Один электрон-вольт равен изменение потенциальной энергии при перемещении одного электрона заряд, и , через один вольт. Один электрон-вольт равно 1,602E-19 ( Дж ). Этот агрегат является удобным для описания микроскопической физики, такой как энергия электрон в атоме. Связанные единицы: кэВ, МэВ, ГэВ, и ТэВ , которые представляют собой 10 3 , 10 6 , 10 9 , и 10 12 эВ . Эти единицы будут использоваться в ядерной физике и физике элементарных частиц. позже в семестре. Примеры       Электрический индекс полей

Напряжение или разность потенциалов – единица измерения, символ, формула » ElectroDuino Ток, ЭДС, напряжение

Привет друзья! Добро пожаловать в ElectroDuino. Этот блог основан на Что такое напряжение или разность потенциалов . Здесь мы обсудим, что такое напряжение или разность потенциалов, определение, единица измерения, символ, размер   и формула.

Что такое напряжение или разность потенциалов?

Напряжение — это сила или давление, которое отвечает за перемещение заряда или электронов в замкнутой электрической цепи. Этот поток электронов (заряд) называется электрическим током. Он также определяется как разница электрического потенциала на единицу заряда между двумя точками в электрическом поле. Чем больше напряжение, тем больший ток будет течь через эту точку.

Проще говоря, мы можем сказать, что напряжение — это разность потенциалов между двумя точками в электрическом поле, которая заставляет или вынуждает электроны двигаться в определенном направлении в замкнутой цепи, что вызывает генерацию тока.

Если мы подключим источник напряжения к проводнику. Тогда один конец проводника становится положительным потенциалом (более высокий потенциал), а другой конец становится отрицательным потенциалом (более низкий потенциал). Таким образом, между обоими концами проводника создается разность потенциалов. Тогда положительный потенциал или конец с более высоким потенциалом будет притягивать отрицательные заряды (электроны), потому что противоположные заряды притягиваются. В результате ток течет по проводнику. Чем больше притяжение и тем больше текущий поток.

Напряжение можно выразить как работу, необходимую для перемещения на единицу заряда между двумя точками в статическом электрическом поле. Математически это можно выразить как

. Напряжение также известно как разность электрических потенциалов, электродвижущая сила (ЭДС), электрическое давление или электрическое напряжение.

Единица напряжения или разности потенциалов       

Единицей измерения напряжения или разности потенциалов в системе СИ является вольт, который обозначается буквой 9.0025 В . В честь итальянского физика Алессандро Вольта (1745-1827), изобретшего первую электрическую батарею вольтова столба, единица измерения вольт названа.

Определение одного вольта (1 В): Если один джоуль работы совершается для перемещения одного кулона заряда из одной точки (более низкий потенциал) в другую (более высокий потенциал) в электрической цепи, разность потенциалов между этими двумя точками известен как один вольт (1В).

Математически один вольт (1 В) можно выразить как

Определение одного вольта (1 В) и математическое выражение

Таким образом, вольт можно выразить в основных единицах СИ как кг м ² с ^-3 А ^-1

Размеры Формула

62

Типы напряжения

В зависимости от направления потока заряда напряжение подразделяется на два типа – напряжение переменного тока и напряжение постоянного тока.

Напряжение переменного тока : При этом типе напряжения поток электрического тока периодически меняет свое направление. По этой причине этот тип источника напряжения периодически меняет свою полярность. Он может генерироваться генератором. Этот тип напряжения широко используется в промышленных и бытовых приложениях. Источник переменного напряжения не имеет фиксированной полярности, символ источника переменного напряжения показан ниже

Напряжение постоянного тока: В этом типе напряжения поток электрического тока только в одном направлении (однонаправленный). Имеет фиксированную полярность. В основном он вырабатывается батареями, солнечными батареями, топливными элементами. Большинство электронных устройств, таких как компьютеры, телевизоры, телефоны, спутники, работают от постоянного напряжения. Источник постоянного напряжения имеет две фиксированные полярности: положительную или анодную (+) и отрицательную или катодную (-). Символ источника постоянного напряжения показан ниже

Формула напряжения и расчеты0026

Существуют три основные формулы, которые можно использовать для расчета напряжения в цепи. Ниже рисунка находится треугольник формулы напряжения, который показывает соотношение между напряжением (V), током (I), сопротивлением (R) и мощностью (P).

Формула типа 1 (закон Ома)
Закон Ома описывает взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи. Согласно закону Ома, напряжение можно математически выразить как

Напряжение = Ток x Сопротивление

В = I*R

Где, V = Напряжение, I = Ток и R= Сопротивление падение по цепи.

Вопрос : Если в цепи (рисунок показан ниже) через сопротивление 20 Ом протекает ток силой 2 А. Рассчитайте падение напряжения в цепи.

Решение:

Приведенные данные: ток (I) = 2 А, сопротивление (R) = 20 Ом

Согласно закону Ома,

В = I * R используя уравнение получаем падение напряжения на цепи 60 Вольт.

 

Формула типа 2 (мощность и ток)

Эта формула выражает соотношение между напряжением, мощностью и током в электрической цепи. Передаваемая мощность является произведением напряжения питания и электрического тока, протекающего в цепи. Математически это можно выразить как

P = V * I

Итак, из приведенного выше уравнения мы получаем, что напряжение равно мощности, деленной на ток, математически,

V=P/I

давайте объясним, как рассчитать напряжение питания в цепи.

Вопрос : Если в цепи через лампу мощностью 100 Вт протекает ток 2 А. Рассчитайте питающее напряжение цепи.

Решение:

Данные: Ток (I) = 2 А, Мощность (P) = 100 Вт по формуле получаем, что напряжение питания в цепи равно 50 Вольт.

Формула типа 3 (мощность и сопротивление)

Эта формула выражает соотношение между напряжением, мощностью и сопротивлением в электрической цепи.

Мы это знаем,

Мощность = Напряжение * Ток

P = V * I

Согласно закону Ома, подставив теперь I=V/R в приведенное выше уравнение, мы получим

P = V ² /R 1,0026 900 Напряжение — это квадратный корень из произведения мощности и сопротивления. Математически это можно выразить как

В = √P * I

Пример: На простом примере объясним, как рассчитать необходимое напряжение для свечения лампы в цепи.

Вопрос : Рассчитайте необходимое напряжение для свечения 5 Вт, 2 Ом лампы в цепи.

Решение:

Данные: сопротивление (R) = 2 Ом = 2 А, мощность (P) = 5 Вт

Согласно формуле,

Напряжение (В) = √P * I V = √ 5 * 2 = √ 10 = 3,16 Вольт

Таким образом, по формуле получаем необходимое напряжение для свечения 5 Вт, 2 Ом лампы равно 3,16 Вольта.