És possible imaginar la teva vida sense electricitat? L'home modern s'ha envoltat fortament d'electrodomèstics que ajuden a la vida. Ja no ens podem imaginar a nos altres mateixos ni a les nostres vides sense assistents domèstics intel·ligents.
La tecnologia està canviant cada cop més a l'ús de l'electricitat. Fins i tot el transport s'està transferint gradualment als motors elèctrics, cosa que pot reduir un dany important a la natura.
Avui intentarem respondre les preguntes següents:
- Què és el corrent elèctric?
- Què és la tensió elèctrica?
- Com determinar la tensió?
- En què es mesura la tensió?
Què és actual?
En els albors de l'estudi de l'electricitat, s'obtenia fregant un cos contra un altre. Es podria obtenir un subministrament de càrrega més gran durant una tempesta mitjançant una descàrrega natural: un llamp. Se sap que aquest mètode va costar la vida a un estudiant de M. V. Lomonosov - Richter.
La càrrega en si és difícil i irracional d'utilitzar. Cal obtenir el seu moviment dirigit: un corrent elèctric. Propietats actuals:
- escalfament del conductor;
- acció química;
- acció mecànica;
- acció magnètica.
S'utilitzen en la vida quotidiana i la tecnologia. Una condició necessària per a l'existència de corrent és la presència d'una font de corrent, càrregues elèctriques lliures i un conductor tancat.
Fons
L'any 1792, el famós físic, fisiòleg i inventor italià Alessandro Volta es va interessar per les conclusions del seu compatriota Luigi Galvani sobre la naturalesa dels impulsos actuals en els òrgans animals. L'observació a llarg termini del comportament de les potes de granota, fixades en ganxos metàl·lics, li va permetre concloure que la font d'electricitat no és un organisme viu, sinó el contacte de metalls diferents. És aquesta circumstància la que contribueix al flux d'electricitat, i la reacció de les terminacions nervioses és només un efecte fisiològic del corrent.
Un descobriment únic va portar a la creació de la primera font de corrent continu del món, anomenada Pilar Voltaic. Els metalls diferents (Volta va argumentar que s'han d'eliminar els uns dels altres en una sèrie d'elements químics) es col·loquen amb paper impregnat amb un "conductor de segon tipus" líquid.
Aquest dispositiu va ser la primera font de tensió constant. La unitat de tensió elèctrica va immortalitzar el nom d'Alessandro Volta.
Font d'alimentació de CC
L'element principal del circuit elèctric és una font de corrent. El seu propòsit és crear un camp elèctric, sota la influència del qual les partícules carregades lliures (electrons, ions) entren en moviment dirigit. Acumulat enels elements individuals de les càrregues font (s'anomenen pols) tenen signes diferents. La càrrega mateixa es redistribueix a l'interior de la font sota l'acció de forces de naturalesa no elèctrica (mecànica, química, magnètica, tèrmica, etc.). El camp elèctric creat pels pols fora de la font de corrent fa la feina de moure la càrrega en un conductor tancat. Alessandro Volta va parlar de la necessitat d'un circuit tancat per crear corrent continu.
Com que la càrrega es mou a les fonts sota l'acció de forces no elèctriques, es pot argumentar que aquestes forces funcionen. Diguem-los forasters. La relació entre el treball de les forces externes per transferir càrrega dins de la font de corrent i la magnitud de la càrrega s'anomena força electromotriu.
Notació matemàtica per a aquesta relació:
- Ε=Ast: q,
on E és la força electromotriu (EMF), Astés el treball de les forces externes, q és la càrrega que transporten les forces externes a la font.
EMF caracteritza la capacitat d'una font per crear un corrent, però la característica principal d'una font de vegades es considera una tensió elèctrica (diferència de potencial).
Tensió
La relació entre el treball del camp per moure la càrrega del conductor i la magnitud de la càrrega s'anomena tensió elèctrica.
Per determinar-ho, cal dividir el valor del treball de camp pel valor del càrrec. Sigui A el treball realitzat pel camp elèctric de la font de corrent per moure la càrrega q. U - tensió elèctrica. Notació matemàtica de la fórmula corresponent:
U=A: q
Com qualsevol magnitud física, la tensió té una unitat de mesura. Com es mesura la tensió? Amb el nom de l'inventor de la primera font de corrent continu del món, Alessandro Volta, aquest valor va rebre la seva pròpia unitat de mesura. Al sistema internacional, la tensió es mesura en volts (V).
Una tensió d'1 V és la tensió d'un camp elèctric que fa un treball d'1 J per moure una càrrega d'1 C.
V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).
A les unitats SI bàsiques, la unitat de tensió elèctrica:
kg•m/(A•s3).
Valor obligatori
Per què no n'hi ha prou, caracteritzant el corrent, amb introduir el concepte de força del corrent? Fem un experiment de pensament. Agafem dos llums diferents: un llum domèstic normal i un llum d'una llanterna. Quan els connecteu a diferents fonts de corrent (xarxa de la ciutat i bateria), podeu obtenir exactament el mateix valor actual. Al mateix temps, un llum domèstic dóna més llum, és a dir, el treball del corrent és molt més gran.
Les diferents fonts de corrent tenen diferents voltatges. Per tant, aquest valor és essencial.
Analogia útil
Entendre el significat físic de la tensió elèctrica prové d'una analogia interessant. En els vasos comunicants, el fluid flueix de tub a tub si hi ha una diferència de pressió en ells. El flux de fluid s'atura en cas d'igu altatpressió.
Si es compara el corrent líquid amb el flux de càrrega elèctrica, la diferència de pressió de les columnes de líquid juga el mateix paper que la diferència de potencial a la font de corrent.
Mentre els processos que acompanyen la redistribució de càrrega als pols tinguin lloc a l'interior de la font de corrent, aquesta és capaç de crear un corrent al conductor. La tensió del corrent elèctric es mesura en volts, la diferència de pressió té una unitat de mesura: pascal.
Corrent altern
El corrent elèctric, que canvia periòdicament la seva direcció, s'anomena variable. Es crea per una font de tensió alterna. Molt sovint és un generador. Intentem explicar-ho: quina és la mesura de la tensió CA?
El principi mateix de la generació actual es basa en el fenomen de la inducció electromagnètica. La rotació d'un circuit tancat en un camp magnètic provoca l'aparició d'una diferència de potencial en el conductor. La tensió es mesura en volts i en el cas de corrent variable.
Es pot argumentar que la tensió no canvia? Òbviament, a causa d'un canvi en l'angle entre el pla del contorn i la normal a aquest, la tensió generada canvia amb el temps. El seu valor creix des de zero fins a algun valor màxim, després baixa de nou a zero. No cal parlar d'un valor determinat. Introduïu l'anomenat valor de tensió efectiva:
- Ud=U: √2.
Quin instrument mesura la tensió?
Un dispositiu per mesurar la tensió elèctrica: un voltímetre. El principi del seu funcionament es basa en la interacció d'un circuit amb el corrent i un camp magnèticimant permanent. Se sap que un circuit amb corrent gira en un camp magnètic. Depenent de la quantitat de corrent al circuit, l'angle de gir canvia.
Si adjunteu una fletxa al circuit, aleshores es desvia de zero quan el corrent flueix al circuit (normalment la bobina). En funció de la tensió en què es mesura, l'escala del dispositiu es gradua. És possible utilitzar submúltiples i múltiples.
En el cas de valors baixos, la tensió elèctrica es mesura en mil·livolts o microvolts. Al contrari, s'utilitzen diverses unitats a les xarxes d' alta tensió.
Qualsevol voltímetre està connectat en paral·lel a la part del circuit on es mesura la tensió. La propietat principal del circuit del dispositiu es pot anomenar alta resistència ohmica. Un voltímetre, independentment de quin sigui el voltatge en què es mesura, no hauria d'afectar la intensitat del corrent al circuit. Hi passa un petit corrent, que no afecta significativament el valor principal.
Taula de tensió
| Dispositiu físic | Tensió als seus contactes, V |
| Pol de volts | 1, 1 |
| Bateria de la llanterna | 1, 5 |
| Bateria alcalina | 1, 25 |
| Bateria àcida | 2 |
| Xarxa urbana | 220 |
| Alta tensiólínies elèctriques | 500.000 |
| Entre els núvols en una tempesta | Fins a 100.000.000 |
Aplicació pràctica d'un voltímetre
Per utilitzar el voltímetre de manera eficaç, hauríeu d'aprendre a utilitzar-lo. Es pot aconsellar a un experimentador curiós que es posi en contacte amb els professors de l'escola.
Les aules de física de l'escola estan equipades amb instruments de laboratori i de demostració per mesurar les tensions.
Fes servir qualsevol voltímetre amb precaució, seguint regles senzilles:
- El voltímetre té un límit màxim de mesura. Aquest és el valor més alt de la seva escala. No el connecteu a un circuit que contingui un element de més voltatge.
- Si no hi ha cap altra font o voltímetre, podeu utilitzar un sistema de resistència addicional. En aquest cas, també s'ha de canviar l'escala del voltímetre.
- Els aparells elèctrics es connecten al circuit de CC en funció de les indicacions del signe de càrrega als seus terminals. El terminal positiu de la font de corrent s'ha de connectar al terminal positiu del voltímetre, el terminal negatiu al terminal negatiu. Si es barregen, les fletxes del dispositiu poden doblegar-se, cosa que és molt indesitjable.
- Totes les connexions es fan exclusivament a un circuit sense energia.
No saludable
L'acció del corrent elèctric pot ser insegur per als humans. Menys de 24 V es considera inofensiu.
L'acció del corrent sota la tensió de la xarxa de la ciutat (220 V) és força notable. Tocar contactes nus s'acompanya d'un "xoc" important.
La tensió durant una tempesta passa un corrent tan alt pel cos humà que amenaça de matar-lo. No arrisquis la teva vida i salut.
