Ինչո՞վ է չափվում լարումը: Էլեկտրական լարման միավոր

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-15 17:25

Հնարավո՞ր է պատկերացնել ձեր կյանքը առանց էլեկտրականության: Ժամանակակից մարդն իրեն ամուր շրջապատել է կենցաղային տեխնիկա, որն օգնում է կյանքում։ Մենք այլևս չենք կարող պատկերացնել մեզ և մեր կյանքը առանց խելացի տան օգնականների։

Տեխնոլոգիան գնալով անցնում է էլեկտրաէներգիայի օգտագործմանը։ Նույնիսկ տրանսպորտն աստիճանաբար տեղափոխվում է էլեկտրական շարժիչներ, ինչը կարող է նվազեցնել բնությանը հասցված զգալի վնասը։

Այսօր մենք կփորձենք պատասխանել հետևյալ հարցերին.

Ի՞նչ է էլեկտրական հոսանքը:
Ի՞նչ է էլեկտրական լարումը:
Ինչպե՞ս որոշել լարումը:
Ինչո՞վ է չափվում լարումը:

Ի՞նչ է ընթացիկ?

Էլեկտրականության ուսումնասիրության լուսաբացին այն ստացվել է մի մարմին մյուսին քսելու միջոցով: Ավելի մեծ լիցքավորում կարելի էր ստանալ ամպրոպի ժամանակ՝ օգտագործելով բնական արտանետում՝ կայծակը: Հայտնի է, որ այս մեթոդը արժեցել է Մ. Վ. Լոմոնոսովի աշակերտ Ռիխտերի կյանքը։

Լիցքավորումն ինքնին դժվար է և իռացիոնալ օգտագործման համար: Անհրաժեշտ է ձեռք բերել նրա ուղղորդված շարժումը՝ էլեկտրական հոսանք։ Ընթացիկ հատկություններ՝

հաղորդիչի տաքացում;
քիմիական գործողություն;
մեխանիկական գործողություն;
մագնիսական գործողություն.

Դրանք օգտագործվում են առօրյա կյանքում և տեխնիկայում։ Հոսանքի գոյության անհրաժեշտ պայմանը հոսանքի աղբյուրի, ազատ էլեկտրական լիցքերի և փակ հաղորդիչի առկայությունն է։

Նախապատմություն

1792 թվականին հայտնի իտալացի ֆիզիկոս, ֆիզիոլոգ և գյուտարար Ալեսանդրո Վոլտան հետաքրքրվեց իր հայրենակից Լուիջի Գալվանիի եզրակացություններով կենդանիների օրգաններում ընթացիկ իմպուլսների բնույթի վերաբերյալ: Մետաղական կեռիկների վրա ամրացված գորտի ոտքերի վարքագծի երկարատև դիտարկումը թույլ տվեց եզրակացնել, որ էլեկտրաէներգիայի աղբյուրը ոչ թե կենդանի օրգանիզմ է, այլ տարբեր մետաղների շփումը։ Հենց այս հանգամանքն է նպաստում հոսանքի հոսքին, իսկ նյարդերի վերջավորությունների ռեակցիան միայն հոսանքի ֆիզիոլոգիական ազդեցությունն է։

Եզակի հայտնագործությունը հանգեցրեց աշխարհում առաջին ուղղակի հոսանքի աղբյուրի ստեղծմանը, որը կոչվում է Վոլտայիկ սյուն: Աննման մետաղները (Վոլտան պնդում էր, որ դրանք պետք է հեռացվեն միմյանցից մի շարք քիմիական տարրերի միջոցով) դրված են թղթով, որը ներծծված է հեղուկ «երկրորդ տեսակի հաղորդիչով»:

Այս սարքը մշտական լարման առաջին աղբյուրն էր: Էլեկտրական լարման միավորը հավերժացրել է Ալեսանդրո Վոլտայի անունը։

DC էլեկտրամատակարարում

Էլեկտրական շղթայի հիմնական տարրը հոսանքի աղբյուրն է: Դրա նպատակն է ստեղծել էլեկտրական դաշտ, որի ազդեցության տակ ազատ լիցքավորված մասնիկները (էլեկտրոններ, իոններ) անցնում են ուղղորդված շարժման։ Կուտակված էԱղբյուրի լիցքերի առանձին տարրերը (դրանք կոչվում են բևեռներ) ունեն տարբեր նշաններ. Լիցքը ինքնին վերաբաշխվում է աղբյուրի ներսում ոչ էլեկտրական բնույթի ուժերի (մեխանիկական, քիմիական, մագնիսական, ջերմային և այլն) ազդեցության տակ։ Էլեկտրական դաշտը, որը ստեղծվում է հոսանքի աղբյուրից դուրս գտնվող բևեռների կողմից, կատարում է լիցքը փակ հաղորդիչում տեղափոխելու աշխատանքը: Ալեսանդրո Վոլտան խոսեց ուղղակի հոսանքի ստեղծման համար փակ շղթայի անհրաժեշտության մասին։

Քանի որ լիցքը շարժվում է աղբյուրներում ոչ էլեկտրական ուժերի ազդեցությամբ, կարելի է պնդել, որ այդ ուժերը գործում են: Եկեք նրանց անվանենք դրսից: Արտաքին ուժերի աշխատանքի հարաբերակցությունը ընթացիկ աղբյուրի ներսում լիցք փոխանցելու լիցքի մեծությանը կոչվում է էլեկտրաշարժիչ ուժ։

Մաթեմատիկական նշում այս հարաբերակցության համար.

Ե=A_{st: q,}

որտեղ E-ն էլեկտրաշարժիչ ուժն է (EMF), A_{st -ը արտաքին ուժերի աշխատանքն է, q-ն աղբյուրում արտաքին ուժերի կողմից կրվող լիցքն է:}

EMF բնութագրում է աղբյուրի հոսանք ստեղծելու ունակությունը, սակայն աղբյուրի հիմնական բնութագիրը երբեմն համարվում է էլեկտրական լարում (պոտենցիալ տարբերություն):

Լարում

Դաշտի աշխատանքի հարաբերակցությունը հաղորդիչում լիցքը տեղափոխելու համար լիցքի մեծությանը կոչվում է էլեկտրական լարում:

Այն որոշելու համար անհրաժեշտ է դաշտային աշխատանքի արժեքը բաժանել լիցքի արժեքի վրա: Թող A լինի հոսանքի աղբյուրի էլեկտրական դաշտի կատարած աշխատանքը՝ լիցքը q տեղափոխելու համար։ U - էլեկտրական լարման. Համապատասխան բանաձևի մաթեմատիկական նշում՝

U=A: q

Ինչպես ցանկացած ֆիզիկական մեծություն, լարումն ունի չափման միավոր: Ինչպե՞ս է չափվում լարումը: Աշխարհի առաջին ուղղակի հոսանքի աղբյուրի գյուտարար Ալեսանդրո Վոլտայի անունով այս արժեքը տրվել է իր չափման միավորը: Միջազգային համակարգում լարումը չափվում է վոլտերով (V):

1 Վ լարումը էլեկտրական դաշտի լարումն է, որն աշխատում է 1 Ջ՝ 1 C լիցքը տեղափոխելու համար։

V=J/C=N•m/(A•s)=կգ•մ/(A•s3).

Հիմնական SI միավորներում էլեկտրական լարման միավորը՝

կգ•մ/(A•s3).

Պահանջվող արժեք

Ինչո՞ւ բավարար չէ, բնութագրելով հոսանքը, ներկայացնել ընթացիկ ուժի հայեցակարգը: Եկեք մտքի փորձ կատարենք։ Վերցնենք երկու տարբեր լամպեր՝ սովորական կենցաղային լամպ և լամպ լապտերից: Դրանք հոսանքի տարբեր աղբյուրներին միացնելիս (քաղաքային ցանց և մարտկոց), կարող եք ստանալ ճիշտ նույն ընթացիկ արժեքը: Միևնույն ժամանակ կենցաղային լամպն ավելի շատ լույս է տալիս, այսինքն՝ դրա մեջ հոսանքի աշխատանքը շատ ավելի մեծ է։

Հոսանքի տարբեր աղբյուրներ ունեն տարբեր լարումներ: Հետևաբար, այս արժեքը կարևոր է:

Օգտակար անալոգիա

Էլեկտրական լարման ֆիզիկական իմաստը հասկանալը գալիս է հետաքրքիր անալոգիայից: Հաղորդակցվող անոթներում հեղուկը հոսում է խողովակից խողովակ, եթե դրանցում ճնշման տարբերություն կա: Հեղուկի հոսքը դադարում է հավասարության դեպքումճնշում.

Եթե հեղուկ հոսանքը համեմատվում է էլեկտրական լիցքի հոսքի հետ, ապա հեղուկ սյուների ճնշման տարբերությունը նույն դերն է խաղում, ինչ հոսանքի աղբյուրի պոտենցիալ տարբերությունը:

Քանի դեռ բևեռների վրա լիցքի վերաբաշխմանը ուղեկցող գործընթացները տեղի են ունենում հոսանքի աղբյուրի ներսում, այն կարող է հոսանք ստեղծել հաղորդիչում։ Էլեկտրական հոսանքի լարումը չափվում է վոլտերով, ճնշման տարբերությունն ունի չափման միավոր՝ պասկալ։

Փոփոխական հոսանք

Էլեկտրական հոսանքը, որը պարբերաբար փոխում է իր ուղղությունը, կոչվում է փոփոխական: Այն ստեղծվում է փոփոխական լարման աղբյուրից։ Ամենից հաճախ դա գեներատոր է: Փորձենք բացատրել՝ ո՞րն է փոփոխական լարման չափումը։

Ընթացիկ առաջացման սկզբունքը հիմնված է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթի վրա: Փակ շղթայի պտույտը մագնիսական դաշտում հանգեցնում է հաղորդիչում պոտենցիալ տարբերության առաջացմանը: Լարումը չափվում է վոլտերով և փոփոխվող հոսանքի դեպքում։

Կարելի՞ է պնդել, որ լարումը չի փոխվում։ Ակնհայտ է, որ եզրագծի հարթության և դրան նորմալի միջև անկյան փոփոխության պատճառով առաջացած լարումը ժամանակի ընթացքում փոխվում է: Դրա արժեքը զրոյից հասնում է որոշակի առավելագույն արժեքի, այնուհետև նորից ընկնում է զրոյի: Որոշակի արժեքի մասին խոսելն ավելորդ է։ Մուտքագրեք այսպես կոչված արդյունավետ լարման արժեքը՝

U_{d=U: √2.}

Ի՞նչ գործիք է չափում լարումը:

Էլեկտրական լարման չափման սարք՝ վոլտմետր։ Նրա գործունեության սկզբունքը հիմնված է շղթայի փոխազդեցության վրա հոսանքի և մագնիսական դաշտի հետմշտական մագնիս: Հայտնի է, որ հոսանք ունեցող շղթան պտտվում է մագնիսական դաշտում։ Կախված շղթայում հոսանքի քանակից՝ ռոտացիայի անկյունը փոխվում է։

Եթե սլաք կցեք շղթային, ապա այն շեղվում է զրոյից, երբ հոսանքը հոսում է շղթայում (սովորաբար կծիկ): Կախված նրանից, թե ինչով է չափվում լարումը, սարքի սանդղակը աստիճանավորվում է։ Հնարավոր է օգտագործել ենթաբազմապատիկ և բազմապատիկ:

Ցածր արժեքների դեպքում էլեկտրական լարումը չափվում է միլիվոլտներով կամ միկրովոլտներով։ Ընդհակառակը, բարձրավոլտ ցանցերում օգտագործվում են մի քանի միավոր:

Ցանկացած վոլտմետր միացված է շղթայի այն հատվածին զուգահեռ, որտեղ չափվում է լարումը: Սարքի շղթայի հիմնական հատկությունը կարելի է անվանել բարձր օմմիկ դիմադրություն: Վոլտմետրը, անկախ նրանից, թե ինչով է չափվում լարումը, չպետք է ազդի շղթայի ընթացիկ ուժի վրա: Նրա միջով անցնում է փոքր հոսանք, որն էապես չի ազդում հիմնական արժեքի վրա։

Լարման աղյուսակ

Ֆիզիկական սարք	Լարումը իր կոնտակտների վրա, V
Վոլտ բևեռ	1, 1
Լապտեր մարտկոց	1, 5
Ալկալային մարտկոց	1, 25
Թթվային մարտկոց	2
Քաղաքային ցանց	220
Բարձր լարումէլեկտրահաղորդման գծեր	500000
Ամպերի միջև ամպրոպի մեջ	Մինչև 100,000,000

Վոլտմետրի գործնական կիրառում

Վոլտմետրը արդյունավետ օգտագործելու համար դուք պետք է սովորեք, թե ինչպես օգտագործել այն: Հետաքրքրասեր փորձարարին կարելի է խորհուրդ տալ կապվել դպրոցի ուսուցիչների հետ:

Դպրոցական ֆիզիկայի դասասենյակները հագեցած են սթրեսները չափելու լաբորատոր և ցուցադրական գործիքներով։

Աշխատեք ցանկացած վոլտմետր զգուշությամբ՝ հետևելով պարզ կանոններին.

Վոլտմետրն ունի առավելագույն չափման սահման: Սա նրա սանդղակի ամենաբարձր արժեքն է: Մի միացրեք այն ավելի բարձր լարման տարր պարունակող շղթային:
Եթե չկա այլ աղբյուր կամ վոլտմետր, կարող եք օգտագործել լրացուցիչ դիմադրության համակարգ: Այս դեպքում պետք է փոխվի նաև վոլտմետրի սանդղակը։
Էլեկտրական սարքերը միացված են DC շղթային՝ կախված դրա տերմինալների վրա լիցքավորման նշանի ցուցումներից: Ընթացիկ աղբյուրի դրական տերմինալը պետք է միացված լինի վոլտմետրի դրական տերմինալին, բացասականը՝ բացասական տերմինալին։ Խառնվելու դեպքում սարքի սլաքները կարող են թեքվել, ինչը շատ անցանկալի է։
Բոլոր միացումներն իրականացվում են բացառապես անջատված միացումով: