Электрическим током (I) называется направленное движение электрических зарядов (ионов — в электролитах, электронов проводимости в металлах). Необходимым условием для протекания электрического тока является замкнутость электрической цепи.
Электрический ток измеряется в амперах (А)
.
Производными единицами измерения тока являются: 1 килоампер (кА) = 1000 А; 1 миллиампер (мА) 0,001 А; 1 микроампер (мкА) = 0,000001 А.
Человек начинает ощущать проходящий через его тело ток в 0,005 А. Ток больше 0,05 А опасен для жизни человека.
Электрическим напряжением (U)
называется разность потенциалов между двумя точками электрического поля.
Единицей разности электрических потенциалов
является вольт (В). 1 В = (1 Вт) : (1 А).
Производными единицами измерения напряжения являются:
1 киловольт (кВ) = 1000 В; 1 милливольт (мВ) = 0,001 В; 1 микровольт (мкВ) = 0,00000 1 В.
Сопротивлением участка электрической цепи
называется величина, зависящая от материала проводника, его длины и поперечного сечения.
Электрическое сопротивление измеряется в омах (Ом). 1 Ом = (1 В) : (1 А).
Производными единицами измерения сопротивления являются:
1 килоОм (кОм) = 1000 Ом; 1 мегаОм (МОм) = 1 000 000 Ом; 1 миллиОм (мОм) = 0,001 Ом; 1 микроОм (мкОм) = 0,00000 1 Ом.
Электрическое сопротивление тела человека в зависимости от ряда условий колеблется от 2000 до 10 000 Ом.
Удельным электрическим сопротивлением (ρ)
называется сопротивление проволоки длиной 1 м и сечением 1 мм2 при температуре 20 °С.
Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электрической проводимостью (γ).
Мощностью (Р)
называется величина, характеризующая скорость, с которой происходит преобразование энергии, или скорость, с которой совершается работа. Мощностью генератора называется величина, характеризующая скорость, с которой механическая или другая энергия преобразуется в генераторе в электрическую. Мощностью потребителя называется величина, характеризующая скорость, с которой происходит преобразование электрической энергии в отдельных участках цепи в другие полезные виды энергии.
Системной единицей мощности в СИ является ватт (Вт). Он равен мощности, при которой за 1 секунду выполняется работа в 1 джоуль:
Производными единицами измерения электрической мощности являются:
1 киловатт (кВт) = 1000 Вт; 1 мегаватт (МВт) = 1000 кВт = 1 000 000 Вт; 1 милливатт (мВт) = 0,001 Вт; о1i 1 лошадиная сила (л. с.) = 736 Вт = 0,736 кВт.
Единицами измерения электрической энергии
являются:
1 ватт-секунда (Вт сек) = 1 Дж = (1 Н) (1 м); 1 киловатт-час (кВт ч) = 3,б 106 Вт сек.
Пример. Ток, потребляемый электродвигателем, присоединенным к сети 220 В, составлял 10 А в течение 15 минут. Определить энергию, потребленную двигателем. Вт*сек, или, разделив эту величину на 1000 и 3600, получим энергию в киловатт-часах:
Суть явления
Напряжением называется электрическая движущая сила, которая призвана толкать свободные виды электронов от одного атома к другому в определенном направлении. Обязательное требование для протекания зарядов это наличие цепи с замкнутым контуром, который создает условия, для того чтобы их передвигать. Если имеется обрыв электроцепи, то процесс направленного перемещения частиц прекращается.
Обратите внимание! Стоит отметить, что единица напряжения электрической цепи зависит от того, какой проводник имеет материал, как подключена нагрузка, какая есть температура.
Разновидности
Бывает двух видов: постоянным и переменным. Первое есть в электростатических видах цепей и тех, которые имеют постоянный ток. Переменный встречается там, где есть синусоидальная энергия. Важно, что синусоидальная энергия делится на действующее, мгновенное со средневыпрямленным. Единица измерения напряжения электрического тока вольт.
Стоит также отметить, что величина энергии между фазами называется линейной фазой, а показатель тока земли и фаз — фазным. Подобное правило используется во всех воздушных линиях. На территории Российской Федерации в электрической бытовой сети стандартное — 380 вольт, а фазное — 220 вольт.
Постоянное напряжение
Постоянным называется разность между электрическими потенциалами, при которой остается такой же величина с перепадами полярности на протяжении конкретного периода. Главным преимуществом постоянной энергии является тот факт, что отсутствует реактивная мощность. Это означает, что вся мощность, которая вырабатывается при помощи генератора, потребляется нагрузкой за исключением проводных потерь. Течет по всему проводниковому сечению.
Что касается недостатков, есть сложность повышения со снижением энергии, то есть в моменте преобразования ее из-за конструкции преобразователей и отсутствия мощных полупроводниковых ключей. К тому же сложно развязывается высокая и низкая энергия.
Обратите внимание! Используется постоянная энергия в электронных схемах, гальванических элементах, аккумуляторах, электролизных установках, сварочных инструментах, инверторных преобразователях и многих других приборах.
Переменное напряжение
Переменным называется ток, изменяющийся по величине и направлению периодически, но при этом сохраняющий свое направление в электроцепи неизменно. Нередко его называют синусоидальным. Одно направление, в котором движется энергия, называется положительным, а другое — отрицательным. Поэтому получающаяся величина называется положительной и отрицательной. Такой показатель является алгебраической величиной. В ответ на вопрос, как называется единица измерения напряжения, необходимо отметить, что это вольт. Значение его определяется по направлению. Максимальное значение — амплитуда. Бывает он:
максимальное напряжение
1.3.17 максимальное напряжение
(maximum voltage): Максимально допустимое действующее напряжение на выводах пускового конденсатора между точкой запуска и моментом отсоединения конденсатора.
Смотри также родственные термины:
3.5.13 максимальное напряжение (постоянного тока или действующее значение напряжения переменного тока ( U
m)
[(maximum r.m.s. a.c. or d.c. voltage (U
m)]: Максимальное напряжение, которое может быть приложено к соединительным устройствам искроопасных цепей связанного электрооборудования без нарушения искробезопасности.
7.2 Максимальное напряжение на электроде лампы
a) ПРА для ламп с низкоомными электродами
При работе в диапазоне нормируемых значений напряжения питания с резистором, имеющим сопротивление, указанное на листе характеристик соответствующей лампы в title=»Лампы люминисцентные трубчатые для общего освещения.», замещающим каждый электрод лампы, ПРА должен создавать на каждом резисторе напряжение не более 6,5 В действующего значения.
b) ПРА для ламп с высокоомными электродами
При работе в диапазоне нормируемых значений напряжения питания с резистором, имеющим сопротивление, указанное на листе характеристик соответствующей лампы в title=»Лампы люминисцентные трубчатые для общего освещения.», заменяющим каждый электрод лампы, ПРА должен создавать на каждом резисторе напряжение не более 11,0 В действующего значения.
Если это напряжение превышает 11,0 В, указанная проверка должна проводиться с резистором, сопротивление которого выводится из значения номинального тока лампы, указанного на листе характеристик соответствующей лампы в title=»Лампы люминисцентные трубчатые для общего освещения.» и подставляемого в формулу
где In
— номинальный рабочий ток лампы, А.
Для ламп, не указанных в title=»Лампы люминисцентные трубчатые для общего освещения.», должны использоваться значения, назначенные изготовителем лампы.
При работе ПРА в диапазоне нормируемых значений напряжения питания, ток через каждый резистор не должен превышать в 2,1 раза номинальное значение In
, указанное на листе характеристик соответствующей лампы в title=»Лампы люминисцентные трубчатые для общего освещения.».
Измерительные приборы
Чтобы измерить силу, используется стрелочный или аналоговый, цифровой или электронный вольтметр. Благодаря этим приборам можно измерять и контролировать характеристики сигналов. Также сделать измерения можно осциллографами. Они работают благодаря тому, что энергия отклоняется электронным лучом и поступает на прибор, выдающий показатель переменной величины.
Напряжение это физическая величина, показывающая размер тока в цепи и оборудовании в вольтах. Ток бывает постоянным и переменным. Отличие в том, что первое понятие обозначает, что ток постоянно меняет свою полярность и протекает в сети переменно. Во втором же случае ток проходит по электроцепи без перерывов. Измеряется вольтметром.
В данной статье мы подробно разберем что такое напряжение, как просто его представить и измерить.
Значение напряжения
Показатели электрического потенциала между двумя точками электросети могут определяться благодаря работе, которая была выполнена за конкретный промежуток времени. Также можно учесть количество выделенной теплоты.
Если речь идет о переменном напряжении, тогда действовать нужно по-другому. Интенсивность колебаний имеет вид синусоидальной кривой. Только на пике амплитуды показатель сможет достичь максимального значения. Для решения задач по физике принято использовать усреднённый показатель, который ещё называют действующим. Полученное значение можно приравнять к аналогичному показателю постоянного напряжения.
Действующее значение немного меньше максимального параметра (примерно в 1,4 раза). Если сеть имеет минимальное напряжение 220 В, тогда максимум будет равен 311 В.
Эти цифры особенно важны в том случае, когда нужно правильно подобрать конденсаторы, диодные элементы либо другие приспособления для успешного монтажа электрической сети.
Представление напряжения
Легче всего понять напряжении, представив давлении в трубе. При более высоком напряжении (давлении) будет течь более сильный ток. Хотя важно понимать, что напряжение (давление) может существовать без тока (потока), но ток не может существовать без напряжения (давления).
Напряжение часто называют разностью потенциалов, потому что между любыми двумя точками в цепи будет существовать разница в потенциальной энергии электронов. Когда электроны протекают через батарею, их потенциальная энергия увеличивается, но когда они протекают через лампочку, их потенциальная энергия будет уменьшаться, эта энергия покинет цепь в виде света и тепла.
Возьмите, например, обычную 1,5-вольтовую батарею AA, между двумя клеммами (+ и -) есть разность потенциалов 1,5 Вольт.
В чем измеряется напряжение
Мы измеряем напряжение в единицах «Вольт», которые обычно обозначаются просто буквой «V» на чертежах и технической литературе. Часто необходимо количественно определить величину напряжения, это делается в соответствии с единицами СИ, наиболее распространенные величины напряжения, которые вы увидите:
- мегавольт (мВ)
- киловольт (кВ)
- вольт (В)
- милливольт (мВ)
- микровольт (мкВ)
Напряжение всегда измеряется в двух точках с помощью устройства, называемого вольтметром. Вольтметры являются либо цифровыми, либо аналоговыми, причем последний является наиболее точным. Вольтметры обычно встроены в портативные цифровые мультиметровые устройства, как показано ниже, они являются распространенным и часто важным инструментом для любого электрика или инженера-электрика. Обычно вы найдете аналоговые вольтметры на старых электрических панелях, таких как распределительные щиты и генераторы, но почти все новое оборудование будет поставляться с цифровыми счетчиками в качестве стандарта.
На электрических схемах вы увидите устройства вольтметра, обозначенные буквой V внутри круга, как показано ниже:
Расчет напряжения
В электрических цепях напряжение может быть рассчитано в соответствии с треугольником Ома. Чтобы найти напряжение (V), просто умножьте ток (I) на сопротивление (R).
Напряжение (V) = ток (I) * сопротивление (R)
V = I *R
Пример
Ток в цепи (I) = 10 А Сопротивление цепи (R) = 2 Ом
Напряжение (V) = 10 А * 2 Ом
Ответ: V = 20В
Ток.
Ток – скорость перемещения заряда в определенной точке, измеряются эта величина в Амперах. Тут тоже есть момент, который важно понять раз и навсегда. Если напряжение мы меряем между(!) двумя точками, то ток всегда проходит через(!) какую-либо точку схемы, либо через какой-либо элемент схемы. И если говорить о напряжении в какой-то точке схемы, то подразумевается напряжение между этой точкой и землей (потенциал в нашей точке минус потенциал земли, равный нулю).
Существует один важный закон для токов, называется он первым законом Кирхгофа и заключается он в том, что «сумма втекающих в точку токов равна сумме вытекающих из этой же точки токов». Для полного понимания смотрим на схему:
Тут у нас втекающие токи – I_1, I_2, I_3, а вытекающие – I_4, I_5. И по первому закону Кирхгофа мы имеем: I_1 + I_2 + I_3 = I_4 + I_5.
Резюме
- Напряжение — это сила, которая перемещает электроны от одного атома к другому
- Напряжение также известно как разность потенциалов
- Напряжение измеряется в единицах «вольт» (В)
- Батареи увеличивают потенциальную энергию электронов
- Лампочки и другие нагрузки уменьшают потенциальную энергию электронов
- Напряжение измеряется с помощью вольтметра
- Напряжение цепи можно рассчитать путем умножения тока и сопротивления
Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ
Виды напряжения
Постоянное напряжение
Напряжение в электрической сети постоянно, когда с одной ее стороны всегда положительный потенциал, а с другой – отрицательный. Электрический ток в этом случае имеет одно направление и является постоянным.
Напряжение в цепи постоянного тока определяется как разность потенциалов на его концах.
При подключении нагрузки в цепь постоянного тока важно не перепутать контакты, иначе устройство может выйти из строя. Классическим примером источника постоянного напряжения являются батарейки. Применяют сети постоянного тока, когда не требуется передавать энергию на большие расстояния: во всех видах транспорта – от мотоциклов до космических аппаратов, в военной технике, электроэнергетике и телекоммуникациях, при аварийном электрообеспечении, в промышленности (электролиз, выплавка в дуговых электропечах и т.д.).
