В каких единицах измеряется напряжение электрического тока. Единицы измерения напряжения электрического тока: вольт и его производные

alexxlabРазное
Что такое напряжение электрического тока. Какая единица измерения напряжения является основной в системе СИ. Какие существуют кратные и дольные единицы напряжения. Как связаны между собой вольт, ампер и ватт.

Содержание

Что такое напряжение электрического тока и в каких единицах оно измеряется

Напряжение электрического тока — это физическая величина, характеризующая работу электрического поля по перемещению единичного положительного заряда. Основной единицей измерения напряжения в Международной системе единиц (СИ) является вольт (В).

Вольт назван в честь итальянского физика Алессандро Вольты и определяется как напряжение, вызывающее ток силой 1 ампер при сопротивлении цепи 1 ом:

1 В = 1 А × 1 Ом

Таким образом, вольт — это единица измерения электрического потенциала, электродвижущей силы и напряжения.

Кратные и дольные единицы напряжения

Помимо вольта, на практике часто используются кратные и дольные единицы напряжения:


  • Киловольт (кВ) = 1000 В
  • Милливольт (мВ) = 0,001 В
  • Микровольт (мкВ) = 0,000001 В

Как правильно выбрать подходящую единицу измерения напряжения? Это зависит от порядка измеряемых значений:

  • Для бытовых электросетей чаще всего используют вольты (например, 220 В)
  • Напряжение в линиях электропередач измеряют в киловольтах (например, 10 кВ)
  • Низкие напряжения в электронных схемах могут измеряться в милливольтах или микровольтах

Взаимосвязь вольта с другими электрическими величинами

Вольт тесно связан с другими единицами измерения электрических величин. Рассмотрим основные соотношения:

Связь вольта и ампера

Ампер — единица измерения силы тока. Согласно закону Ома:

U = I × R

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

Таким образом, 1 вольт создает ток силой 1 ампер в цепи с сопротивлением 1 ом.

Связь вольта и ватта

Ватт — единица измерения мощности. Электрическая мощность определяется как:

P = U × I

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


Следовательно, 1 ватт — это мощность, при которой 1 ампер тока течет при напряжении 1 вольт.

Измерение напряжения на практике

Для измерения напряжения используется специальный прибор — вольтметр. Как правильно измерить напряжение в электрической цепи?

  1. Вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение
  2. Диапазон измерения вольтметра должен соответствовать ожидаемому напряжению
  3. При измерении постоянного напряжения необходимо соблюдать полярность подключения
  4. Для точных измерений следует учитывать внутреннее сопротивление вольтметра

Типичные значения напряжения в различных устройствах

Рассмотрим примеры напряжений, встречающихся в повседневной жизни:

  • Бытовая электросеть: 220-240 В переменного тока
  • Автомобильный аккумулятор: 12 В постоянного тока
  • USB-порт компьютера: 5 В постоянного тока
  • Батарейка AA: 1,5 В постоянного тока
  • Линии электропередач: от 110 кВ до 750 кВ и выше

Безопасность при работе с электрическим напряжением

Электрическое напряжение может представлять опасность для человека. Какие меры безопасности необходимо соблюдать?


  • Не прикасаться к оголенным проводам и контактам под напряжением
  • Использовать изолирующие инструменты при работе с электрооборудованием
  • Применять средства индивидуальной защиты (диэлектрические перчатки, боты)
  • Не работать с электроустановками в сырых помещениях без соответствующих мер предосторожности
  • При любых работах с электричеством убедиться, что питание отключено

Историческое развитие понятия напряжения и его измерения

Концепция электрического напряжения формировалась постепенно в ходе развития электротехники. Рассмотрим основные вехи:

  • 1800 г. — Алессандро Вольта создает первый химический источник тока (вольтов столб)
  • 1827 г. — Георг Ом формулирует закон, связывающий напряжение, ток и сопротивление
  • 1861 г. — Вильям Томсон (лорд Кельвин) вводит понятие «напряжение» в современном понимании
  • 1881 г. — На Международном конгрессе электриков вольт утвержден как единица напряжения

Применение понятия напряжения в других областях физики

Хотя термин «напряжение» чаще всего ассоциируется с электричеством, это понятие используется и в других разделах физики. Где еще мы можем встретить аналогичные величины?


  • Механика: механическое напряжение в деформируемых телах
  • Гидродинамика: гидростатическое давление в жидкостях
  • Термодинамика: разность температур как движущая сила тепловых процессов
  • Химия: химический потенциал как мера реакционной способности веществ

Во всех этих случаях напряжение выступает как мера разности потенциалов, вызывающей поток энергии или вещества в системе.


Вопрос: В каких единицах измеряют работу электрического тока? Чему она равна? Ответ на вопрос – iq2u

Точные науки Физика

Ответ:

Джоулях; 1 Дж = 1 В ⋅ А ⋅ с.

Что? Где? Когда? Эрудит онлайн: ответы на вопросы:

  • Из последовательности каких 4-х тактов состоит каждый цикл работы двигателя внутреннего сгорания?
  • Идеальному газу передано количество теплоты 5 Дж, и внешние силы совершили над ним работу 8 Дж. Как изменилась внутренняя энергия газа?
  • Чему равна сила сопротивления воздуха? Чему равна равнодействующая сил?»> Парашютист весом 720 Н спускается с раскрытым парашютом равномерно. Чему равна сила сопротивления воздуха? Чему равна равнодействующая сил?
  • На тело объемом 1м3, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная 8 кН. Чему равна плотность жидкости?
  • Какие явления сопровождают прохождение тока через металлы?
  • Какова масса и заряд электрона?
  • Наличие каких составных частей обязательно для работы теплового двигателя?
  • Зависимость силы тока от каких физических величин устанавливает закон Ома?
  • Каково назначение источника тока?
  • Какое количество электричества прошло через его сечение за это время?»> В проводнике, включенном в цепь на 2 мин, сила тока была равна 700 мА. Какое количество электричества прошло через его сечение за это время?
  • Как изменится импульс санок, если на них в течении 5 с действует сила трения о снег, равная 20 Н?
  • В каких единицах измеряют электрическое напряжение?
  • В каких единицах измеряется вес тела?
  • Чему равна архимедова сила, действующая на деталь?»> Металлическая деталь весит в воздухе 44,5 Н, а при погружении в керосин — 40,5 Н. Чему равна архимедова сила, действующая на деталь?
  • .Чему равны в амперах силы тока 800 мкА и 0,2 кА?

Электрическое напряжение. Единица напряжения. Вольтметр

Физика. 8 класс. Барьяхтар

Каждый, наверное, слышал предостерегающее «Не подходи — там высокое напряжение!», возмущенное «Снова упало напряжение в сети!», вопросительное «На какое напряжение рассчитан этот прибор?». Из данного параграфа вы узнаете, что такое напряжение и почему на всех электротехнических устройствах приводят его значение.

1. Даём определение электрического напряжения

В § 23 было доказано, что направленное движение свободных заряженных частиц (электрический ток) возможно благодаря действию на эти частицы силы со стороны электрического поля. А из курса физики 7 класса вы знаете, что когда тело движется в результате действия силы и направление движения тела совпадает с направлением этой силы, то сила выполняет работу. Следовательно, когда в участке цепи идет ток, то электрическое поле выполняет работу. Эту работу называют работой тока.

Работа, которую может выполнить или выполняет электрическое поле, перемещая заряд по данному участку цепи, определяется электрическим напряжением.

Электрическое напряжение на участке цепи — это физическая величина, которая численно равна работе электрического поля по перемещению единичного заряда по данному участку цепи.

Напряжение обозначают символом U и определяют по формуле:

где А — работа, которую выполняет (или может выполнить) электрическое поле по перемещению заряда q по данному участку цепи.

Единица напряжения в СИ — вольт (названа в честь А. Вольты):

[U] = 1 В.

1 В — это такое напряжение на участке цепи, при котором электрическое поле выполняет работу 1 Дж, перемещая по данному участку заряд, равный 1 Кл:

Кроме вольта на практике часто применяют кратные и дольные единицы напряжения: микровольт (мкВ), милливольт (мВ), киловольт (кВ):

1 мкВ = 10-6В; 1 мВ = 10-3В; 1 кВ = 103В.

Так, электрическое напряжение на клеточной мембране или микрочипе составляет несколько микровольт, а между облаками во время грозы — сотни киловольт.

• А знаете ли вы, какое напряжение подается в ваш дом? на аккумулятор вашего мобильного телефона во время его зарядки?

2. Проводим аналогию

Обратившись к аналогии между электрическим током и течением воды (см. § 26), можно сделать вывод, что напряжение аналогично разности уровней воды в сосудах. Если уровни воды в сосудах одинаковы, то вода течь не будет. Аналогично, если на концах участка электрической цепи отсутствует напряжение, то тока в участке не будет.

Чем больше разница уровней воды в сосудах, тем большую работу выполнит сила тяжести при падении воды массой 1 кг. Соответственно чем больше напряжение на концах участка цепи, тем большую работу выполнит электрическая сила при перемещении заряда 1 Кл.

3. Измеряем напряжение, знакомимся с вольтметром

Для измерения напряжения используют прибор, который называется вольтметр (рис. 28.1). Вольтметр очень похож на амперметр — и внешне, и по принципу действия.

Рис. 28.1. Некоторые виды вольтметров: а — школьный демонстрационный; б — школьный лабораторный

Как и любой измерительный прибор, вольтметр не должен влиять на значение измеряемой величины. В случае параллельного присоединения вольтметра к определенному участку электрической цепи значение напряжения на этом участке практически не изменяется.

Правила измерения напряжения вольтметром

1. Вольтметр присоединяют параллельно тому участку цепи, на котором необходимо измерить напряжение (рис. 28.2).

Рис. 28.2. Измерение вольтметром напряжения на лампе: а — общий вид; б — схема электрической цепи

2. Клемму вольтметра, возле которой стоит знак «+», следует соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока; клемму со знаком «-» — с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока.

3. Для измерения напряжения на полюсах источника тока вольтметр присоединяют непосредственно к клеммам источника (рис. 28.3).

Рис. 28.3. Измерение вольтметром напряжения на полюсах источника тока

Учимся решать задачи

Задача. Напряжение на клеммах автомобильного аккумулятора равно 12 В. С какой высоты должен упасть груз массой 36 кг, чтобы сила тяжести выполнила такую же работу, какую выполняет электрическое поле, перемещая заряд 300 Кл по одной из электрических цепей автомобиля?

Анализ физической проблемы. По условию задачи работа силы тяжести равна работе электрического тока: А = Атока. Записав формулу для работы силы тяжести и формулу для работы тока, определим высоту падения груза.

Подводим итоги

Контрольные вопросы

1. Докажите, что если в проводнике течет ток, то электрическое поле выполняет работу. 2. Что называют напряжением на участке цепи? 3. По какой формуле определяют электрическое напряжение? 4. В каких единицах измеряют напряжение? 5. Дайте определение единицы напряжения. 6. Какой прибор используют для измерения напряжения? Какие правила необходимо соблюдать при измерении напряжения?

Упражнение № 28

1. На рис. 1 изображены шкалы разных вольтметров. Определите цену деления каждой шкалы и напряжение на каждом вольтметре.

Рис. 1

2. На рис. 2 изображена схема электрической цепи. Перенесите схему в тетрадь и покажите на ней, где следует присоединить вольтметр, чтобы измерить напряжение на лампе. Обозначьте полярность клемм вольтметра.

Рис. 2

3. Во время перемещения по участку цепи заряда, равного 3 Кл, электрическое поле выполнило работу 0,12 кДж. Определите напряжение на участке цепи.

4. Электрическое поле, перемещая по участку цепи заряд 60 Кл, выполняет такую же работу, какую выполняет сила тяжести при падении тела массой 200 г с высоты 360 м. Чему равно напряжение на участке?

5. На рис. 3 изображена схема электрической цепи. Определите работу электрического тока в лампе за 1 ч, если показания амперметра и вольтметра соответственно 0,5 А и 220 В.

Рис. 3

6. Воспользовавшись дополнительными источниками информации, составьте задачу на определение работы электрического тока в некотором электротехническом устройстве.

7. По графику зависимости силы упругости Fупр от удлинения х пружины определите жесткость k пружины (рис. 4). Зависит ли жесткость пружины от силы упругости? от удлинения пружины?

Рис. 4

Попередня

Сторінка

Наступна

Сторінка