Adakah mungkin untuk membayangkan hidup anda tanpa elektrik? Lelaki moden telah mengelilingi dirinya dengan peralatan rumah tangga yang membantu dalam kehidupan. Kami tidak lagi dapat membayangkan diri dan kehidupan kami tanpa pembantu rumah pintar.
Teknologi semakin beralih kepada penggunaan elektrik. Malah pengangkutan dipindahkan secara beransur-ansur ke motor elektrik, yang boleh mengurangkan bahaya yang ketara kepada alam semula jadi.
Hari ini kami akan cuba menjawab soalan berikut:
- Apakah itu arus elektrik?
- Apakah voltan elektrik?
- Bagaimana untuk menentukan voltan?
- Apakah voltan diukur?
Apakah itu semasa?
Pada awal pengajian elektrik, ia diperoleh dengan menggosok satu badan dengan badan yang lain. Bekalan cas yang lebih besar boleh diperoleh semasa ribut petir menggunakan pelepasan semula jadi - kilat. Adalah diketahui bahawa kaedah ini meragut nyawa seorang pelajar M. V. Lomonosov - Richter.
Caj itu sendiri sukar dan tidak rasional untuk digunakan. Ia adalah perlu untuk mendapatkan pergerakan terarahnya - arus elektrik. Sifat semasa:
- memanaskan konduktor;
- tindakan kimia;
- tindakan mekanikal;
- tindakan magnetik.
Ia digunakan dalam kehidupan seharian dan teknologi. Syarat yang diperlukan untuk kewujudan arus ialah kehadiran sumber arus, cas elektrik percuma dan konduktor tertutup.
Latar Belakang
Pada tahun 1792, ahli fizik, fisiologi dan pencipta Itali terkenal Alessandro Volta mula berminat dengan kesimpulan rakan senegaranya Luigi Galvani tentang sifat impuls semasa dalam organ haiwan. Pemerhatian jangka panjang terhadap tingkah laku kaki katak, yang dipasang pada cangkuk logam, membolehkannya membuat kesimpulan bahawa sumber elektrik bukanlah organisma hidup, tetapi sentuhan logam yang berbeza. Keadaan inilah yang menyumbang kepada pengaliran elektrik, dan tindak balas hujung saraf hanyalah kesan fisiologi arus.
Penemuan unik membawa kepada penciptaan sumber arus terus pertama di dunia, yang dipanggil Tiang Volta. Logam yang tidak serupa (Volta berhujah bahawa ia harus dibuang antara satu sama lain dalam satu siri unsur kimia) diletakkan dengan kertas yang diresapi dengan cecair "konduktor jenis kedua."
Peranti ini ialah sumber pertama voltan malar. Unit voltan elektrik mengabadikan nama Alessandro Volta.
bekalan kuasa DC
Elemen utama litar elektrik ialah sumber arus. Tujuannya adalah untuk mencipta medan elektrik, di bawah pengaruh zarah bercas bebas (elektron, ion) masuk ke dalam gerakan terarah. Terkumpul padaelemen individu bagi caj sumber (ia dipanggil kutub) mempunyai tanda yang berbeza. Caj itu sendiri diagihkan semula di dalam sumber di bawah tindakan daya bukan elektrik (mekanikal, kimia, magnet, haba, dan sebagainya). Medan elektrik yang dicipta oleh kutub di luar sumber arus melakukan kerja menggerakkan cas dalam konduktor tertutup. Alessandro Volta bercakap tentang keperluan untuk litar tertutup untuk mencipta arus terus.
Memandangkan cas bergerak dalam sumber di bawah tindakan daya bukan elektrik, boleh dikatakan bahawa daya ini berfungsi. Kita panggil mereka orang luar. Nisbah kerja daya luar untuk memindahkan cas di dalam sumber arus kepada magnitud cas dipanggil daya gerak elektrik.
Notasi matematik untuk nisbah ini:
- Ε=Ast: q,
di mana E ialah daya gerak elektrik (EMF), Astialah kerja daya luar, q ialah cas yang dibawa oleh daya luar dalam punca.
EMF mencirikan keupayaan sumber untuk mencipta arus, tetapi ciri utama sumber kadangkala dianggap sebagai voltan elektrik (perbezaan potensi).
Voltan
Nisbah kerja medan untuk menggerakkan cas dalam konduktor kepada magnitud cas dipanggil voltan elektrik.
Untuk menentukannya, anda perlu membahagikan nilai kerja lapangan dengan nilai caj. Biarkan A ialah kerja yang dilakukan oleh medan elektrik punca arus untuk menggerakkan cas q. U - voltan elektrik. Tatatanda matematik bagi formula yang sepadan:
U=A: q
Seperti mana-mana kuantiti fizikal, voltan mempunyai unit ukuran. Bagaimanakah voltan diukur? Dengan nama pencipta sumber arus terus pertama di dunia, Alessandro Volta, nilai ini diberikan unit ukurannya sendiri. Dalam sistem antarabangsa, voltan diukur dalam volt (V).
Voltan 1 V ialah voltan medan elektrik yang melakukan kerja 1 J untuk menggerakkan cas sebanyak 1 C.
V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).
Dalam unit SI asas, unit voltan elektrik:
kg•m/(A•s3).
Nilai yang diperlukan
Mengapa tidak cukup, mencirikan arus, untuk memperkenalkan konsep kekuatan semasa? Mari buat eksperimen pemikiran. Mari ambil dua lampu berbeza: lampu rumah biasa dan lampu dari lampu suluh. Apabila menyambungkannya ke sumber semasa yang berbeza (rangkaian bandar dan bateri), anda boleh mendapatkan nilai semasa yang sama. Pada masa yang sama, lampu rumah memberikan lebih banyak cahaya, iaitu, kerja arus di dalamnya adalah lebih besar.
Punca arus yang berbeza mempunyai voltan yang berbeza. Oleh itu, nilai ini penting.
Analogi berguna
Memahami maksud fizikal voltan elektrik berasal daripada analogi yang menarik. Dalam saluran komunikasi, bendalir mengalir dari tiub ke tiub jika terdapat perbezaan tekanan di dalamnya. Aliran bendalir berhenti sekiranya berlaku kesamarataantekanan.
Jika arus cecair dibandingkan dengan aliran cas elektrik, maka perbezaan tekanan lajur cecair memainkan peranan yang sama seperti beza keupayaan dalam sumber arus.
Selagi proses yang mengiringi pengagihan semula cas pada kutub berlaku di dalam sumber arus, ia mampu mencipta arus dalam konduktor. Voltan arus elektrik diukur dalam volt, perbezaan tekanan mempunyai unit ukuran - pascal.
Arus ulang alik
Arus elektrik, mengubah arahnya secara berkala, dipanggil pembolehubah. Ia dicipta oleh sumber voltan berselang-seli. Selalunya ia adalah penjana. Mari cuba terangkan: apakah ukuran voltan AC?
Prinsip penjanaan semasa adalah berdasarkan fenomena aruhan elektromagnet. Putaran litar tertutup dalam medan magnet membawa kepada kemunculan beza keupayaan dalam konduktor. Voltan diukur dalam volt dan dalam kes arus yang berbeza-beza.
Bolehkah dikatakan bahawa voltan tidak berubah? Jelas sekali, disebabkan oleh perubahan dalam sudut antara satah kontur dan normal padanya, voltan yang dijana berubah dari semasa ke semasa. Nilainya meningkat daripada sifar kepada beberapa nilai maksimum, kemudian jatuh semula kepada sifar. Tidak perlu bercakap tentang nilai tertentu. Masukkan nilai voltan berkesan yang dipanggil:
- Ud=U: √2.
Apakah alat mengukur voltan?
Peranti untuk mengukur voltan elektrik - voltmeter. Prinsip operasinya adalah berdasarkan interaksi litar dengan arus dan medan magnetmagnet kekal. Adalah diketahui bahawa litar dengan arus berputar dalam medan magnet. Bergantung pada jumlah arus dalam litar, sudut putaran berubah.
Jika anda memasang anak panah pada litar, maka ia menyimpang daripada sifar apabila arus mengalir dalam litar (biasanya gegelung). Bergantung pada jenis voltan yang diukur, skala peranti adalah bergraduat. Anda boleh menggunakan subganda dan gandaan.
Dalam kes nilai rendah, voltan elektrik diukur dalam milivolt atau mikrovolt. Sebaliknya, berbilang unit digunakan dalam rangkaian voltan tinggi.
Mana-mana voltmeter disambungkan selari dengan bahagian litar tempat voltan diukur. Harta utama litar peranti boleh dipanggil rintangan ohmik tinggi. Voltmeter, tidak kira dalam apa voltan diukur, tidak boleh menjejaskan kekuatan semasa dalam litar. Arus kecil dialirkan melaluinya, yang tidak menjejaskan nilai utama dengan ketara.
Jadual voltan
| Peranti fizikal | Voltan pada kenalannya, V |
| Tiang volt | 1, 1 |
| Bateri lampu suluh | 1, 5 |
| Bateri beralkali | 1, 25 |
| Bateri asid | 2 |
| Rangkaian bandar | 220 |
| Voltan tinggitalian kuasa | 500,000 |
| Antara awan dalam ribut petir | Sehingga 100,000,000 |
Aplikasi praktikal voltmeter
Untuk menggunakan voltmeter dengan berkesan, anda harus belajar cara menggunakannya. Penguji yang ingin tahu boleh dinasihatkan untuk menghubungi guru sekolah.
Bilik darjah fizik sekolah dilengkapi dengan makmal dan instrumen demonstrasi untuk mengukur tegasan.
Kendalikan mana-mana voltmeter dengan berhati-hati, mengikut peraturan mudah:
- Voltmeter mempunyai had ukuran maksimum. Ini adalah nilai tertinggi pada skalanya. Jangan sambungkannya ke litar yang mengandungi elemen voltan yang lebih tinggi.
- Jika tiada sumber atau voltmeter lain, anda boleh menggunakan sistem rintangan tambahan. Dalam kes ini, skala voltmeter juga mesti ditukar.
- Perkakas elektrik disambungkan ke litar DC bergantung pada tanda tanda cas pada terminalnya. Terminal positif sumber arus mesti disambungkan ke terminal positif voltmeter, terminal negatif ke terminal negatif. Jika bercampur-campur, anak panah peranti mungkin bengkok, yang sangat tidak diingini.
- Semua sambungan dibuat secara eksklusif kepada litar dinyahtenaga.
Tidak sihat
Tindakan arus elektrik mungkin tidak selamat untuk manusia. Kurang daripada 24 V dianggap tidak berbahaya.
Tindakan arus di bawah voltan rangkaian bandar (220 V) agak ketara. Menyentuh kenalan kosong disertai dengan "kejutan" yang ketara.
Voltan semasa ribut petir mengalirkan arus yang begitu tinggi melalui tubuh manusia yang mengancam untuk membunuhnya. Jangan pertaruhkan nyawa dan kesihatan anda.
