Содержание

9.2 Электрическое напряжение – fizikalexcras

Интерактивное изложение материала по теме

Электрическое напряжение. Измерение напряжения  Подборка заданий “Электрическое напряжение, сила электрического тока”

Слайд-шоу “Солнечные батареи”
Слайд-шоу “Электрическое напряжение в природе”
Рисунок “Вольтметр” 
Подборка заданий “Электрическое напряжение, сила электрического тока”
Слайд-шоу “Опасное напряжение”
Слайд-шоу “Подключение приборов к электрической сети”

Напряжение электрического тока

 Электрический ток – это проходящие через проводник электроны, несущие отрицательный заряд. Объем этого заряда или, иными словами, количество электричества характеризует силу тока. Сила тока одинакова на всех участках цепи. Электроны не могут исчезать или «спрыгивать» с проводов. Поэтому, силу тока мы можем измерить в любом месте электрической цепи. Однако, будет ли одинаковым действие тока на разные участки этой цепи? Проходя по проводам, ток лишь слегка их нагревает, не совершая при этом большой работы.

Проходя же через спираль электрической лампочки, ток не просто сильно нагревает ее, он нагревает ее до такой степени, что она, раскаляясь, начинает светиться. То есть в данном случае ток совершает большую работу.

Определение электрического напряжения

Определение: напряжение электрического тока – это величина, показывающая, какую работу совершило поле при перемещении заряда от одной точки до другой. Напряжение в разных участках цепи будет различным. Напряжение на участке пустого провода будет совсем небольшим, а напряжение на участке с какой-либо нагрузкой будет гораздо большим, и зависеть величина напряжения будет от величины работы, произведенной током.

Напряжение  – это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы.

Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле по перемещению единицы заряда на данном участке цепи. 

Постоянный ток: Напряжение.

Измеряют напряжение в вольтах (1 В). Для определения напряжения существует формула:
где U – напряжение,
A – работа, совершенная током по перемещению заряда q  на некий участок цепи.  Электрическое напряжение

Напряжение на полюсах источника тока


Напряжение на полюсах источника тока означает потенциальную величину энергии, которую может источник придать току. Это как давление воды в трубах. Эта величина энергии,

которая будет израсходована, если к источнику подключить некую нагрузку. Поэтому, чем большее напряжение у источника тока, тем большую работу может совершить ток.

Вольтметр

Для измерения напряжения существует прибор, называемый вольтметром. В отличие от амперметра, он подключается  параллельно нагрузке. В таком случае вольтметр показывает величину напряжения, приложенного к нагрузке. Для измерения напряжения на полюсах источника тока, вольтметр подключают непосредственно к полюсам прибора.

Электрическое напряжение – это… Что такое Электрическое напряжение?

У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение.

Электри́ческое напряже́ние между точками A и B электрической цепи или электрического поля — физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B, к величине пробного заряда.

При этом считается, что перенос пробного заряда не изменяет распределения зарядов на источниках поля (по определению пробного заряда). В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд. В этом случае электрическое напряжение между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними.

Альтернативное определение —

— интеграл от проекции поля эффективной напряжённости поля (включающего сторонние поля) на расстояние между точками A и B вдоль заданной траектории, идущей из точки A в точку B. В электростатическом поле значение этого интеграла не зависит от пути интегрирования и совпадает с разностью потенциалов.

Единицей измерения напряжения в системе СИ является вольт.

Напряжение в цепях постоянного тока

Напряжение в цепи постоянного тока определяется так же, как и в электростатике.

Напряжение в цепях переменного тока

Для описания цепей переменного тока применяются следующие понятия:

Мгновенное напряжение

Мгновенное напряжение есть разность потенциалов между двумя точками, измеренная в данный момент времени. Оно является функцией времени:

Амплитудное значение напряжения

Амплитуда напряжения есть максимальное по модулю значение мгновенного напряжения за весь период колебаний:

Для гармонических (синусоидальных) колебаний напряжения мгновенное значение напряжения выражается как:

Для сети переменного синусоидального напряжения со среднеквадратичным значением 220 В амплитудное равно приблизительно 311,127 В.

Амплитудное напряжение можно измерить с помощью осциллографа.

Среднее значение напряжения

Среднее значение напряжения (постоянная составляющая напряжения) определяется за весь период колебаний, как:

Для чистой синусоиды среднее значение напряжения равно нулю.

Среднеквадратичное значение напряжения

Среднеквадратичное значение (устаревшее наименование: действующее, эффективное) наиболее удобно для практических расчётов, так как на линейной активной нагрузке оно совершает ту же работу (например, лампа накаливания имеет ту же яркость свечения, нагревательный элемент выделяет столько же тепла), что и равное ему постоянное напряжение:

Для синусоидального напряжения справедливо равенство:

В технике и быту при использовании переменного тока под термином «напряжение» имеется в виду именно эта величина, и все вольтметры проградуированы исходя из её определения. Однако конструктивно большинство приборов фактически измеряют не среднеквадратичное, а средневыпрямленное (см. ниже) значение напряжения, поэтому для несинусоидального сигнала их показания могут отличаться от истинного значения.

Средневыпрямленное значение напряжения

Средневыпрямленное значение есть среднее значение модуля напряжения:

Для синусоидального напряжения справедливо равенство:

На практике используется редко, однако большинство вольтметров переменного тока (те, в которых ток перед измерением выпрямляется) фактически измеряют именно эту величину, хотя их шкала и проградуирована по среднеквадратичным значениям.

Напряжение в цепях трёхфазного тока

В цепях трёхфазного тока различают фазное и линейное напряжения. Под фазным напряжением понимают среднеквадратичное значение напряжения на каждой из фаз нагрузки, а под линейным — напряжение между подводящими фазными проводами. При соединении нагрузки в треугольник фазное напряжение равно линейному, а при соединении в звезду (при симметричной нагрузке или при глухозаземлённой нейтрали) линейное напряжение в раз больше фазного.

На практике напряжение трёхфазной сети обозначают дробью, в знаменателе которой стоит линейное напряжение, а в числителе — фазное при соединении в звезду (или, что то же самое, потенциал каждой из линий относительно земли). Так, в России наиболее распространены сети с напряжением 220/380 В; также иногда используются сети 127/220 В и 380/660 В.

Стандарты

ОбъектТип напряженияЗначение (на вводе потребителя)Значение (на выходе источника)
ЭлектрокардиограммаИмпульсное1-2 мВ
Телевизионная антеннаПеременное высокочастотное1-100 мВ
Батарейка AA («пальчиковая»)Постоянное1,5 В
Литиевая батарейкаПостоянное3 В – 1,8 В (в исполнении пальчиковой батарейки , на примере Varta Professional Lithium, AA)
Управляющие сигналы компьютерных компонентовИмпульсное3,5 В, 5 В
Батарейка типа 6F22 («Крона»)Постоянное
9 В
Силовое питание компьютерных компонентовПостоянное12 В
Электрооборудование автомобиляПостоянное12/24 В
Блок питания ноутбука и жидкокристаллических мониторовПостоянное19 В
Сеть «безопасного» пониженного напряжения для работы в опасных условияхПеременное36-42 В
Напряжение наиболее стабильного горения свечи ЯблочковаПостоянное55 В
Напряжение в телефонной линии (при опущенной трубке)Постоянное60 В
Напряжение в электросети ЯпонииПеременное трёхфазное100/172 В
Напряжение в домашних электросетях СШАПеременное трёхфазное120 В / 240 В (сплит-фаза)
Напряжение в электросети РоссииПеременное трёхфазное220/380 В230/400 В
Разряд электрического скатаПостоянноедо 200—250 В
Контактная сеть трамвая и троллейбусаПостоянное550 В600 В
Разряд электрического угряПостоянноедо 650 В
Контактная сеть метрополитенаПостоянное750 В825 В
Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, постоянный ток)Постоянное3 кВ3,3 кВ
Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощностиПеременное трёхфазное6-20 кВ6,6-22 кВ
Генераторы электростанций, мощные электродвигателиПеременное трёхфазное10-35 кВ
Анод кинескопаПостоянное7-30 кВ
Статическое электричество Постоянное1-100 кВ
Свеча зажигания автомобиляИмпульсное10-25 кВ
Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, переменный ток)Переменное25 кВ27,5 кВ
Пробой воздуха на расстоянии 1 см10-20 кВ
Катушка РумкорфаИмпульсноедо 50 кВ
Пробой трансформаторного масла на расстоянии 1 см100-200 кВ
Воздушная линия электропередачи большой мощностиПеременное трёхфазное35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ38 кВ, 120 кВ, 240 кВ, 360 кВ
Электрофорная машинаПостоянное50-500 кВ
Воздушная линия электропередачи сверхвысокого напряжения (межсистемные)Переменное трёхфазное500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ545 кВ, 800 кВ, 1250 кВ
Трансформатор ТеслаИмпульсное высокочастотноедо нескольких МВ
Генератор Ван де ГраафаПостоянноедо 7 МВ
Грозовое облакоПостоянноеОт 2 до 10 ГВ

См.

также

Ссылки

Напряжение, как его понизить и повысить

Электрическое напряжение между точками A и B электрической цепи или электрического поля — физическая величина, значение которой равно работе эффективного электрического поля (включающего сторонние поля), совершаемой при переносе единичного пробного электрического заряда из точки A в точку B.

Напряжение и сила тока – две основных величины в электричестве. Кроме них выделяют и ряд других величин: заряд, напряженность магнитного поля, напряженность электрического поля, магнитная индукция и другие. Практикующему электрику или электронщику в повседневной работе чаще всего приходится оперировать именно напряжением и током – Вольтами и Амперами. В этой статье мы расскажем именно о напряжении, о том, что это такое и как с ним работать.

Определение физической величины

Напряжение это разность потенциалов между двумя точками, характеризует выполненную работу электрического поля по переносу заряда из первой точки во вторую. Измеряется напряжение в Вольтах. Значит, напряжение может присутствовать только между двумя точками пространства. Следовательно, измерить напряжение в одной точке нельзя.

Потенциал обозначается буквой “Ф”, а напряжение буквой “U”. Если выразить через разность потенциалов, напряжение равно:

U=Ф1-Ф2

Если выразить через работу, тогда:

U=A/q,

где A – работа, q – заряд.

Измерение напряжения

Напряжение измеряется с помощью вольтметра. Щупы вольтметра подключают на две точки напряжение, между которыми нас интересует, или на выводы детали, падение напряжения на которой мы хотим измерить. При этом любое подключение к схеме может влиять на её работу. Это значит, что при добавлении параллельно элементу какой-либо нагрузки ток в цепи изменить и напряжение на элементе измениться по закону Ома.

Вывод:

Вольтметр должен обладать максимально высоким входным сопротивлением, чтобы при его подключении итоговое сопротивление на измеряемом участке оставалось практически неизменным. Сопротивление вольтметра должно стремиться к бесконечности, и чем оно больше, тем большая достоверность показаний.

На точность измерений (класс точности) влияет целый ряд параметров. Для стрелочных приборов – это и точность градуировки измерительной шкалы, конструктивные особенности подвеса стрелки, качество и целостность электромагнитной катушки, состояние возвратных пружин, точность подбора шунта и прочее.

Для цифровых приборов – в основном точность подбора резисторов в измерительном делителе напряжения, разрядность АЦП (чем больше, тем точнее), качество измерительных щупов.

Для измерения постоянного напряжения с помощью цифрового прибора (например, мультиметра), как правило, не имеет значения правильность подключения щупов к измеряемой цепи. Если вы подключите положительный щуп к точке с более отрицательным потенциалом, чем у точки, к которой подключен отрицательный щуп – то на дисплее перед результатом измерения появится знак “–”.

А вот если вы меряете стрелочным прибором нужно быть внимательным, При неправильном подсоединении щупов стрелка начнет отклоняться в сторону нуля, упрется в ограничитель. При измерении напряжений близких к пределу измерений или больше она может заклинить или погнуться, после чего о точности и дальнейшей работе этого прибора говорить не приходится.

Для большинства измерений в быту и в электронике на любительском уровне достаточно и вольтметра встроенного в мультиметры типа DT-830 и подобных.

Чем больше измеряемые значения – тем ниже требования к точности, ведь если вы измеряете доли вольта и у вас погрешность в 0.1В – это существенно исказит картину, а если вы измеряете сотни или тысяч вольт, то погрешность и в 5 вольт не сыграет существенной роли.

Что делать если напряжение не подходит для питания нагрузки

Для питания каждого конкретного устройства или аппарата нужно подать напряжение определенной величины, но случается, так что имеющийся у вас источник питания не подходит и выдает низкое или слишком высокое напряжение. Решается эта проблема разными способами, в зависимости от требуемой мощности, напряжения и силы тока.

Как понизить напряжение сопротивлением?

Сопротивление ограничивает ток и при его протекании падает напряжение на сопротивление (токоограничивающий резистор). Такой способ позволяет понизить напряжение для питания маломощных устройств с токами потребления в десятки, максимум сотни миллиампер.

Примером такого питания можно выделить включение светодиода в сеть постоянного тока 12 (например, бортовая сеть автомобиля до 14.7 Вольт). Тогда, если светодиод рассчитан на питание от 3.3 В, током в 20 мА, нужен резистор R:

R=(14.7-3.3)/0.02)= 570 Ом

Но резисторы отличаются по максимальной рассеиваемой мощности:

P=(14.7-3.3)*0.02=0.228 Вт

Ближайший по номиналу в большую сторону – резистор на 0.25 Вт.

Именно рассеиваемая мощность и накладывает ограничение на такой способ питания, обычно мощность резисторов не превышает 5-10 Вт. Получается, что если нужно погасить большое напряжение или запитать таким образом нагрузку мощнее, придется ставить несколько резисторов т. к. мощности одного не хватит и ее можно распределить между несколькими.

Способ снижения напряжения резистором работает и в цепях постоянного тока и в цепях переменного тока.

Недостаток – выходное напряжение ничем нестабилизировано и при увеличении и снижении тока оно изменяется пропорционально номиналу резистора.

Как понизить переменное напряжение дросселем или конденсатором?

Если речь вести только о переменном токе, то можно использовать реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление есть только в цепях переменного тока, это связно с особенностями накопления энергии в конденсаторах и катушках индуктивности и законами коммутации.

Дроссель и конденсатор в переменном токе могут быть использованы в роли балластного сопротивления.

Реактивное сопротивление дросселя (и любого индуктивного элемента) зависит от частоты переменного тока (для бытовой электросети 50 Гц) и индуктивности, оно рассчитывается по формуле:

где ω – угловая частота в рад/с, L-индуктивность, 2пи – необходимо для перевода угловой частоты в обычную, f – частота напряжения в Гц.

Реактивное сопротивление конденсатора зависит от его емкости (чем меньше С, тем больше сопротивление) и частоты тока в цепи (чем больше частота, тем меньше сопротивление). Его можно рассчитать так:

Пример использования индуктивного сопротивление – это питание люминесцентных ламп освещения, ДРЛ ламп и ДНаТ. Дроссель ограничивает ток через лампу, в ЛЛ и ДНаТ лампах он используется в паре со стартером или импульсным зажигающем устройством (пусковое реле) для формирования всплеска высокого напряжения включающего лампу. Это связано с природой и принципом работы таких светильников.

А конденсатор используют для питания маломощных устройств, его устанавливают последовательно с питаемой цепью. Такой блок питания называется “бестрансфоматорный блок питания с балластным (гасящим) конденсатором”.

Очень часто встречают в качестве ограничителя тока заряда аккумуляторов (например, свинцовых) в носимых фонарях и маломощных радиоприемниках. Недостатки такой схемы очевидны – нет контроля уровня заряда аккумулятора, их выкипание, недозаряд, нестабильность напряжения.

Как понизить и стабилизировать напряжение постоянного тока

Чтобы добиться стабильного выходного напряжения можно использовать параметрические и линейные стабилизаторы. Часто их делают на отечественных микросхемах типа КРЕН или зарубежных типа L78xx, L79xx.

Линейный преобразователь LM317 позволяет стабилизировать любое значение напряжения, он регулируемый до 37В, вы можете сделать простейший регулируемый блок питания на его основе.

Если нужно незначительно снизить напряжение и стабилизировать его описанные ИМС не подойдут. Чтобы они работали должна быть разница порядка 2В и более. Для этого созданы LDO(low dropout)-стабилизаторы. Их отличие заключается в том, что для стабилизации выходного напряжение нужно, чтобы входное его превышало на величину от 1В. Пример такого стабилизатора AMS1117, выпускается в версиях от 1.2 до 5В, чаще всего используют версии на 5 и 3.3В, например в платах Arduino и многом другом.

Конструкция всех вышеописанных линейных понижающих стабилизаторов последовательного типа имеет существенный недостаток – низкий КПД. Чем больше разница между входным и выходным напряжением – тем он ниже. Он просто «сжигает» лишнее напряжение, переводя его в тепло, а потери энергии равны:

Pпотерь = (Uвх-Uвых)*I

Компания AMTECH выпускает ШИМ аналоги преобразователей типа L78xx, они работают по принципу широтно-импульсной модуляции и их КПД равен всегда более 90%.

Они просто включают и выключают напряжение с частотой до 300 кГц (пульсации минимальны). А действующее напряжение стабилизируется на нужном уровне. А схема включения аналогичная линейным аналогам.

Как повысить постоянное напряжение?

Для повышения напряжения производят импульсные преобразователи напряжения. Они могут быть включены и по схеме повышения (boost), и понижения (buck), и по повышающе-понижающей (buck-boost) схеме. Давайте рассмотрим несколько представителей:

1. Плата на базе микросхемы XL6009

2. Плата на базе LM2577, работает на повышение и понижение выходного напряжения.

3. Плата преобразователь на FP6291, подходит для сборки 5 V источника питания, например powerbank. С помощью корректировке номиналов резисторов может перестраиваться на другие напряжения, как и любые другие подобные преобразователь – нужно корректировать цепи обратной связи.

4. Плата на базе MT3608

Здесь всё подписано на плате – площадки для пайки входного – IN и выходного – OUT напряжения. Платы могут иметь регулировку выходного напряжения, а в некоторых случая и ограничения тока, что позволяет сделать простой и эффективный лабораторный блок питания. Большинство преобразователей, как линейных, так и импульсных имеют защиту от КЗ.

Как повысить переменное напряжение?

Для корректировки переменного напряжения используют два основных способа:

1. Автотрансформатор;

2. Трансформатор.

Автотрансформатор – это дроссель с одной обмоткой. Обмотка имеет отвод от определенного количества витков, так подключаясь между одним из концов обмотки и отводом, на концах обмотки вы получаете повышенное напряжение во столько раз, во сколько соотносится общее количество витков и количество витков до отвода.

Промышленностью выпускаются ЛАТРы – лабораторные автотрансформаторы, специальные электромеханические устройства для регулировки напряжения. Очень широко применение они нашли в разработке электронных устройств и ремонте источников питания. Регулировка достигается за счет скользящего щеточного контакта, к которому подключается питаемое устройство.

Недостатком таких устройств является отсутствие гальванической развязки. Это значит, что на выходных клеммах может запросто оказаться высокое напряжение, отсюда опасность поражения электрическим током.

Трансформатор – это классический способ изменения величины напряжения. Здесь есть гальваническая развязка от сети, что повышает безопасность таких установок. Величина напряжения на вторичной обмотке зависит от напряжений на первичной обмотки и коэффициента трансформации.

Uвт=Uперв*Kтр

Kтр=N1/N2

Отдельный вид – это импульсные трансформаторы. Они работают на высоких частотах в десятки и сотни кГц. Используются в подавляющем большинстве импульсных блоках питания, например:

– Зарядное устройство вашего смартфона;

– Блок питания ноутбука;

– Блок питания компьютера.

За счет работы на большой частоте снижаются массогабаритные показатели, они в разы меньше чем у сетевых (50/60 Гц) трансформаторов, количество витков на обмотках и, как следствие, цена. Переход на импульсные блоки питания позволил уменьшить габариты и вес всей современной электроники, снизить её потребление за счет увеличения кпд (в импульсных схемах 70-98%).

В магазинах часто встречаются электронные траснформаторы, на их вход подаётся сетевое напряжение 220В, а на выходе например 12 В переменное высокочастотное, для использования в нагрузке которая питается от постоянного тока нужно дополнительно устанавливать на выход диодный мост из высокоскоростных диодов.

Внутри находится импульсный трансформатор, транзисторные ключи, драйвер, или автогенераторная схема, как изображена ниже.

Достоинства – простота схемы, гальваническая развязка и малые размеры.

Недостатки – большинство моделей, что встречаются в продаже, имеют обратную связь по току, это значит что без нагрузки с минимальной мощностью (указано в спецификациях конкретного прибора) он просто не включится. Отдельные экземпляры оборудованы уже ОС по напряжению и работают на холостом ходу без проблем.

Используются чаще всего для питания 12В галогенных ламп, например точечные светильники подвесного потолка.

Заключение

Мы рассмотрели базовые сведения о напряжении, его измерении, а также регулировки. Современная элементная база и ассортимент готовых блоков и преобразователей позволяет реализовывать любые источники питания с необходимыми выходными характеристиками. Подробнее о каждом из способов можно написать отдельную статью, в пределах этой я постарался уместить базовые сведения, необходимые для быстрого подбора удобного для вас решения.

Ранее ЭлектроВести писали о топе-5 самых безумных батарей будущего

По материалам: electrik. info.

 

Суть напряжения. Что такое электрическое напряжение. Основы электричества.

Вряд ли найдётся в цивилизованном обществе такой взрослый человек, который бы не знал о существовании электричества и основной его характеристики такой как электрическое напряжение. Слово то знакомое и вроде бы подразумевает наличие какой-то электрической силы на тех или иных электрических проводниках и устройствах. Но что именно означает это электрическое понятие? Какова суть электрического напряжения? В этом мы и постараемся разобраться в этой статье.

Напомню для тех, кто забыл, и поведаю для тех, кто не знал. Суть самого электричества, как природного явления заключается в существовании и взаимодействии так называемых электрических заряженных частиц. Это электроны и протоны. Они являются неотъемлемой частью структуры любого атома вещества.

Атом, это элементарная частица, имеющая следующее устройство — в центре находится ядро, состоящее из скопления протонов и нейтронов. Это как бы сгусток, основа, скопление более мелких частиц, имеющих положительный электрический заряд, что проявляется в виде электрического поля со знаком +. Вокруг ядра атома с очень большой скоростью вращаются более мелкие частицы, это электроны. Для наглядности это можно сравнить с устройством нашей солнечной системы, где в роли ядра выступает солнце, а планеты, вращающиеся вокруг него, это электроны. Электроны имеют отрицательный электрический заряд, со знаком -.

Суть напряжения в сфере электрических явлений заключается во взаимодействии так называемых электрических полей, что присутствуют вокруг электрических заряженных частиц. То есть, непосредственное взаимодействие между электрическими зарядами происходит именно по средствам этих самых электрических полей. Сами же частицы никогда не бывают в абсолютной близости, полном контакте, прикосновении друг к другу. Между ними всегда есть некоторое расстояние, что обуславливается силой взаимодействия электрических полей.

К вышесказанному, по теме сути электрического напряжения, также стоит добавить, что одноименные электрические заряды всегда отталкиваются друг от друга, а разноименные, соответственно, притягиваются. Тут то и можно обнаружить суть напряжения в электричестве, а именно, сила, с которой будет происходить это притягивание или отталкивание электрически заряженных частиц и будет соответствовать общему смыслу напряжения. Другими словами говоря, сила стремления притянуться либо же оттолкнуться друг от друга протонов и электронов выражается в электрическом напряжении.

В научных формулировках электрическое напряжение выражается как разность электрических потенциалов между двумя точками. То есть, имеется место, где находиться один или много зарядов с одним и тем же знаком, либо минус, либо плюс. Эта точка будет одним потенциалом, дающая определенную силу напряженности электрического поля, что образуется вокруг. В другом же месте, допустим, скопились заряды с противоположным знаком, и они также образовывают свой электрический потенциал, который относительно первого будет являться вторым. Так вот если измерить силу напряженности между этими двумя точками с противоположными потенциалами, мы обнаружим определенное электрическое напряжение.

Проще говоря, имеются заряженные частицы, вокруг них, как мы выяснили, всегда существует электрическое поля, способные непосредственно действовать друг на друга либо пытаясь подтянуться, либо же стремясь оттолкнуться. Сила этого стремления зависит от количества электрического заряда (величины потенциала). Так как один электрический заряд имеет строго определённую величину своего заряда, то уже общая сила будет зависеть от количества заряженных частиц. Чем больше зарядов находятся вместе, тем больше их суммарная сила. Расстояние также имеет значение. Чем дальше друг от друга заряды, тем слабее будет напряжение, и наоборот.

Думаю в общих чертах Вам стало понятнее суть напряжения, что касается области электричества. Да, стоит добавить, что электрическое напряжение измеряется в вольтах, В (в честь учёного, открывшее это явление и официально его обнародовав). Оно соответствует произведению электрического сопротивления на силу электрического тока. Ну об этих понятиях мы поговорим в следующих темах, а пока на этом пожалуй всё. Тема — суть электрического напряжения окончена.

P.S. Электрическое напряжение можно ещё сравнить с давлением воды (если брать аналогию физических процессов с обычным водопроводом). Когда водопроводный краник закрыт, вода не течёт, хотя в этот самое время она находиться под определенным давлением. В этот момент давление, так же как и напряжение в электрической цепи будет максимально возможным. Но как только краник мы приоткроем, начнет течь вода, и давление немного снижается, так же как и при замыкании электроцепи произойдет некоторое падение напряжения. Суть напряжения очень похожа в природе, будь то область электричества или гидродинамика и т.д.

Физика 8 класс. Электрическое напряжение :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Напряжение характеризует электрическое поле, создаваемое током.

Напряжение ( U ) равно отношению работы электрического поля по перемещению заряда
к величине перемещаемого заряда на участке цепи.

Единица измерения напряжения в системе СИ:

[ U ] = 1 B

1 Вольт равен электрическому напряжению на участке цепи, где при протекании заряда,
равного 1 Кл, совершается работа, равная 1 Дж:

1 В = 1 Дж/1 Кл.


ЭТО ИНТЕРЕСНО !

В 1979 г. в США было получено в лабораторных условиях самое высокое напряжение.
Оно составило 32 ± 1,5 млн В.
___

Напряжение, считающееся безопасным для человека в сухом помещении,
составляет до 36 В. Для сырого помещения это значение опускается до 12 В.

ЭТО НАДО ЗНАТЬ ВСЕМ !

Что будет с человеком, который окажется рядом с упавшим оголенным кабелем,
находящимся под высоким напряжением ?

Так как земля является проводником электрического тока, вокруг упавшего оголенного кабеля, находящегося под напряжением, может возникнуть опасное для человека шаговое напряжение.
Шаговое напряжение, обусловленное электрическим током, протекающим в этом случае в земле,
равно разности потенциалов между двумя точками поверхности земли, находящимися на расстоянии одного шага человека. Возникает замкнутая электрическая цепь в теле человека по пути нога-нога. Поражение электрическим током по этому пути считается наименее опасным, т.к. в этом случае через сердце проходит не более 0,04 от общего тока, и на практике не зарегистрировано ни одного случая смертельного поражения человека шаговым напряжением.
При попадании под шаговое напряжение даже небольшого значения возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног. Обычно человеку удается в такой ситуации своевременно выйти из опасной зоны. Однако не пытайтесь выбегать оттуда огромными шагами, шаговое напряжение при этом только увеличится! Выходить надо обязательно быстро, но очень мелкими шагами
или скачками на одной ноге!
Если же рефлекторное действие тока всё-таки успевает проявиться, то человек падает на землю, и возникает более тяжелая ситуация: образуется более опасный путь тока от рук к ногам, и создается угроза смертельного поражения.

 

КНИЖНАЯ ПОЛКА

 

ВАУ, ИНТЕРЕСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ !

 

Устали? – Отдыхаем!

XIX. Охрана труда при проверке отсутствия напряжения / КонсультантПлюс

19.1. Проверять отсутствие напряжения необходимо указателем напряжения, исправность которого перед применением должна быть установлена с помощью предназначенных для этой цели специальных приборов или приближением к токоведущим частям, заведомо находящимся под напряжением.

В электроустановках напряжением выше 1000 В пользоваться указателем напряжения необходимо в диэлектрических перчатках.

В комплектных распределительных устройствах заводского изготовления (в том числе с заполнением элегазом) проверка отсутствия напряжения производится с использованием встроенных стационарных указателей напряжения.

В электроустановках напряжением 35 кВ и выше для проверки отсутствия напряжения можно пользоваться изолирующей штангой, прикасаясь ею несколько раз к токоведущим частям. Признаком отсутствия напряжения является отсутствие искрения и потрескивания. На одноцепных ВЛ напряжением 330 кВ и выше достаточным признаком отсутствия напряжения является отсутствие коронирования.

При дистанционном управлении коммутационными аппаратами и заземляющими ножами с АРМ допускается проверку отсутствия напряжения, производимую перед включением заземляющих ножей, выполнять выверкой схемы, отображаемой на мониторе АРМ. Для элегазового оборудования – при наличии соответствующей оперативной блокировки и разрешения завода-изготовителя.

19.2. В РУ проверять отсутствие напряжения разрешается одному работнику из числа оперативного персонала, имеющему группу IV в электроустановках напряжением выше 1000 В, и имеющему группу III в электроустановках напряжением до 1000 В.

На ВЛ проверку отсутствия напряжения должны выполнять два работника: на ВЛ напряжением выше 1000 В – работники, имеющие группы IV и III, на ВЛ напряжением до 1000 В – работники, имеющие группу III.

19.3. Проверять отсутствие напряжения выверкой схемы в натуре разрешается:

(в ред. Приказа Минтруда России от 19.02.2016 N 74н)

(см. текст в предыдущей редакции)

в ОРУ и на комплектной трансформаторной подстанции (далее – КТП) наружной установки, а также на ВЛ при тумане, дожде, снегопаде в случае отсутствия специальных указателей напряжения;

(в ред. Приказа Минтруда России от 19.02.2016 N 74н)

(см. текст в предыдущей редакции)

в ОРУ напряжением 330 кВ и выше и на двухцепных ВЛ напряжением 330 кВ и выше.

При выверке схемы в натуре отсутствие напряжения на вводах ВЛ и КЛ подтверждается дежурным, в оперативном управлении которого находятся линии.

Выверка ВЛ в натуре заключается в проверке направления и внешних признаков линий, а также обозначений на опорах, которые должны соответствовать диспетчерским наименованиям линий.

19.4. На ВЛ при подвеске проводов на разных уровнях проверять отсутствие напряжения указателем или штангой и устанавливать заземление следует снизу вверх, начиная с нижнего провода. При горизонтальной подвеске проверку нужно начинать с ближайшего провода.

19.5. В электроустановках напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью при применении двухполюсного указателя проверять отсутствие напряжения нужно как между фазами, так и между каждой фазой и заземленным корпусом оборудования или защитным проводником. Разрешается применять предварительно проверенный вольтметр. Запрещено пользоваться контрольными лампами.

19.6. Устройства, сигнализирующие об отключенном положении аппарата, блокирующие устройства, постоянно включенные вольтметры являются только дополнительными средствами, подтверждающими отсутствие напряжения, и на основании их показаний нельзя делать заключение об отсутствии напряжения.

Открыть полный текст документа

Напряжение и частота низковольтных двигателей

Напряжение и частота низковольтных двигателей

Двигатели изготавливаются на номинальные напряжения:

220 В (Δ) / 380 В (Y), 380 В (Δ) / 660 В (Υ), 230 В (Δ) / 400 В (Y),400 В (Δ) / 690 В (Y), 240 В (Δ) / 415 В (Y), 415 В (Δ), 440 В (Y), 500 В (Y) и 500 В (Δ) при частоте 50 Гц.

Односкоростные двигатели на номинальное напряжение 220 В (Δ) / 380 В (Υ), 50 Гц без изменения мощности допускают работу от сети 60 Гц при напряжении 240 В (Δ) / 415 В (Υ).
Односкоростные двигатели на номинальное напряжение 400 В 50 Гц могут быть использованы при частоте сети 60 Гц и напряжении 460-480 В. При этом мощность двигателя может быть повышена на 15 %.
По заказу потребителей двигатели могут быть изготовлены и на другие номинальные напряжения при частоте 50 Гц.

Двигатели имеют исполнения на частоту 60 Гц при номинальных напряжениях 220 В (Δ),) / 380 В (Y), 380 В (Δ) / 660 В (Y), 220 В (YY) / 440 В (Y) и 480 В (Δ).
По заказу потребителей двигатели могут быть выполнены и на другие номинальные напряжения при частоте 60 Гц.

Не стоит забывать, что для эксплуатации на территории в странах СНГ рекомендуется использовать двигатели на 220/380В или 380/660В. Мотор, изначально рассчитанный на 400В, при питании от 380В теряет в КПД до 1.5%, растут потери и рабочая температура активных частей.

В результате эксплуатации электродвигателей, не рассчитанных на работу в РФ появляется ряд негативных последствий, среди которых:

  1. • рост энергопотребления и затрат на электроэнергию,
  2. • падение надежности и срока службы двигателей.

В соответствии с ГОСТ 28173 (МЭК 60034-1) двигатели могут эксплуатироваться при отклонении напряжения ± 5 % или отклонении частоты ± 2 % и одновременных отклонениях напряжения и частоты, ограниченных зоной “А” ГОСТ 28173 (МЭК 60034-1). При этом параметры двигателей могут отличаться от номинальных, а превышения температуры обмоток могут быть более предельного по ГОСТ 28173 (МЭК 60034-1) на 10 °С.

Двигатели могут стабильно работать при отклонении напряжения ±10 % или отклонении частоты от +3 % до -5 % и одновременных отклонениях напряжения частоты, ограниченных зоной “В” ГОСТ 28173 (МЭК 60034-1). Время работы в крайних пределах зоны “В” рекомендуется ограничивать.

Двигатели, имеющие сервис-фактор 1,15 могут длительно работать при отклонении напряжения ±10 % и номинальной нагрузке.

220 В, 50 Гц, розетка переменного тока типа I

Каково напряжение электричества в Китае? Какой электрический трансформатор я должен купить? Вы можете найти ответ на этой странице.

Каково напряжение электричества в Китае?

A: China Mianland предлагает электрическое напряжение 220 В, 50 Гц, переменный ток

Китай Район Гонконга предлагает электричество 220 В, 50 Гц, переменного тока.

Могу ли я купить трансформатор в Китае?

A: Да, многие торговые центры предлагают путешественникам электротрансформатор.А также многие отели Китая предлагают вам это устройство, вам нужно позвонить в справочную.

Где я могу зарядить свои цифровые продукты?

A: Большинство отелей в Китае имеют электрические розетки как на 110 В, так и на 220 В в ванных комнатах, хотя в основной части комнаты для гостей доступны только розетки на 220 В.

Как насчет стандарта розеток в Китае?

A: Нравится

Список напряжений электроснабжения крупных стран

Страна

Однофазное напряжение

Частота

Аргентина

220 В

50 Гц

Австралия

240 В

50 Гц

Бирма (официально Мьянма)

230 В

50 Гц

Бразилия

127 В / 220 В

60 Гц

Бруней

240 В

50 Гц

Камбоджа

230 В

50 Гц

Канада

120 В

60 Гц

Чили

220 В

50 Гц

Китай, Народная Республика

220 В

50 Гц

Колумбия

110 В

60 Гц

Куба

110 В / 220 В

60 Гц

Кипр

230 В

50 Гц

Чешская Республика

230 В

50 Гц

Дания

230 В

50 Гц

Египет

220 В

50 Гц

Англия

230 В

50 Гц

Франция

230 В

50 Гц

Германия

230 В

50 Гц

Греция

230 В

50 Гц

Гонконг

220 В

50 Гц

Венгрия

230 В

50 Гц

Исландия

230 В

50 Гц

Индия

230 В

50 Гц

Индонезия

230 В

50 Гц

Ирландия, Северная

230 В

50 Гц

Ирландия (Ирландия)

230 В

50 Гц

Италия

230 В

50 Гц

Иордания

230 В

50 Гц

Кувейт

240 В

50 Гц

Макао

220 В

50 Гц

Малайзия

240 В

50 Гц

Мальдивы

230 В

50 Гц

Мали

220 В

50 Гц

Мальта

230 В

50 Гц

Маврикий

230 В

50 Гц

Мексика

127 В

60 Гц

Мьянма

230 В

50 Гц

Непал

230 В

50 Гц

Нидерланды

230 В

50 Гц

Новая Зеландия

230 В

50 Гц

Северная Ирландия

230 В

50 Гц

Норвегия

230 В

50 Гц

Пакистан

230 В

50 Гц

Перу

220 В

60 Гц

Филиппины

220 В

60 Гц

Польша

230 В

50 Гц

Португалия

230 В

50 Гц

Саудовская Аравия

127 В / 220 В

60 Гц

Шотландия

230 В

50 Гц

Сингапур

230 В

50 Гц

Южная Африка

230 В

50 Гц

Испания

230 В

50 Гц

Тайвань

110 В

60 Гц

Таиланд

230 В

50 Гц

Турция

230 В

50 Гц

Объединенные Арабские Эмираты

240 В

50 Гц

Соединенное Королевство (UK)

230 В

50 Гц

Соединенные Штаты Америки (США)

120 В

60 Гц

Вьетнам

220 В

50 Гц

Что такое напряжение? Разность электрических потенциалов и ЭДС

Что такое напряжение? Разница электрических потенциалов, определение и применение ЭДС

Вы, должно быть, слышали о напряжении, токе и мощности, связанных с электричеством.Это один из основных фундаментальных параметров электричества. Воздушные линии электропередачи с очень высоким напряжением используются для передачи энергии на большие расстояния к центру нагрузки (городам, жилым домам и промышленным предприятиям).

Напряжение любого источника питания, например батарей, указано на корпусе, например, автомобильные аккумуляторы на 12 В или аккумуляторы на 1,5 В, используемые в гаджетах. Электрические розетки в нашем доме обеспечивают напряжение 120/220, которое подается от опорных столбов.

Вам необходимо знать напряжение, потому что для любого электрического оборудования важно, чтобы он питался от источника питания с требуемым номинальным напряжением, для которого оно предназначено.Требования к напряжению для каждого электрического оборудования указаны на паспортной табличке или в руководстве.

Оборудование, рассчитанное на 220 В, не будет работать от источника питания 12 В, а оборудование, рассчитанное на 12 В, будет повреждено при подключении к источнику питания 220 В. Кроме того, напряжение бывает разных типов, и вы должны уметь различать, какое из них подходит для конкретного устройства.

Связанные сообщения:

Прежде чем понимать напряжение, нам нужно понять заряд.

Электрический заряд

Субатомные частицы, существующие в атоме, известные как протон и электрон, получают произвольные названия положительный заряд и отрицательный заряд соответственно. «Противоположные обвинения притягивают друг друга». Другими словами, электрон и протон притягиваются друг к другу.

Предположим, две полосы, состоящие из положительно и отрицательно заряженных частиц, и положительный тестовый заряд помещены поверх отрицательной полосы в точке А. Расстояние между тестовым зарядом и отрицательной полосой равно нулю.Если я отпущу тестовый заряд, движения не будет.

Если я перемещаю заряд в противоположном направлении (по направлению к положительной полосе) и увеличиваю расстояние между ними, работа, выполняемая при перемещении заряда из точки A в точку B, преобразуется в потенциальную энергию, которая хранится в нем. Если я его отпущу, тестовый заряд ускорится к отрицательной полосе.

Эта аналогия объясняет напряжение, где напряжение – это потенциальная энергия, соответствующая расстоянию между испытательным зарядом и положительной полосой.В первом случае между ними не было расстояния, и заряд не двигался, что означает, что если нет напряжения, заряд (ток) не течет по проводнику.

Хотя второй случай предполагает наличие некоторого напряжения, которое заставляет заряд двигаться в определенном направлении. Напряжение – это давление или сила, проталкивающая ток внутри проводника так же, как сила, испытываемая отрицательным зарядом.

Мы также можем использовать аналогию с водой для понимания. Предположим, есть резервуар с водой, в дне которого есть отверстие, через которое вода может вытекать.Уровень воды внутри резервуара представляет собой напряжение, а количество вытекающей воды представляет собой ток.

Если уровень воды в баке очень низкий, на вытекающую воду будет оказываться низкое давление. Следовательно, количество воды, вытекающей за единицу времени, будет небольшим. Если уровень воды высокий, он будет оказывать высокое давление, поэтому количество вытекающей воды увеличится. Та же идея используется в напряжении, где напряжение – это давление, которое сбрасывает ток в электрической цепи.Чем больше напряжение, тем больше ток через цепь.

Что такое напряжение?

В электрической цепи напряжение – это сила или давление, которое отвечает за проталкивание заряда в проводнике с замкнутой петлей. Прохождение заряда называется током. Напряжение – это электрический потенциал между двумя точками; чем больше напряжение, тем больше будет ток, протекающий через эту точку. Обозначается буквой V или E (используется для обозначения электродвижущей силы).

Напряжение также известно как Электрическое давление , Электрическое напряжение или Разность электрических потенциалов . Существует небольшая разница в между напряжением и ЭДС (электродвижущая сила).

Единица напряжения

Единица измерения напряжения – вольт, названная в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел первую батарею (точнее химическая батарея).

Вольт определяется как «разность потенциалов между двумя точками, которая пропускает через нее ток в 1 ампер и рассеивает 1 ватт мощности между этими точками».

Другими словами, «Вольт» – это разность потенциалов, которая перемещает один джоуль энергии на кулоновский заряд между двумя точками.

V = J / C = W / A… вольт

Где:

  • V = напряжение в «вольтах»
  • J = энергия в «джоулях»
  • C = заряд в «колумбе»
  • W = Работа, выполненная в «Джоулях»
  • A = Ток в «Амперах»

Связанное сообщение: Разница между током и напряжением

Электродвижущая сила и разность потенциалов

Разность потенциалов или напряжение и ЭДС взаимозаменяемы но между ними есть небольшая разница.Видите ли, напряжение источника питания, такого как батареи, падает, когда они подключены к цепи, имеющей нагрузку (сопротивление).

Падение напряжения происходит из-за внутреннего сопротивления внутри батарей. Это пониженное напряжение известно как разность потенциалов, которая зависит от подключенной нагрузки, в то время как ЭДС (электродвижущая сила) – это ненагруженное напряжение батареи или источника питания.

Разность потенциалов всегда меньше ЭДС, а ЭДС – это максимальное напряжение, которое может подавать аккумулятор.

Похожие сообщения:

Как создается напряжение?

Напряжение генерируется с использованием различных методов, таких как химические реакции внутри батарей, солнечное излучение в фотоэлектрических элементах и ​​использование магнитной индукции в турбогенераторах. В любом случае источник питания создает разность потенциалов на своих выводах, которая может подтолкнуть заряд к протеканию через цепь.

Полярность напряжения

Полярность напряжения – очень важный момент для понимания напряжения.Как известно, напряжение – это разность электрических потенциалов между двумя точками. Разница подсказывает, какая из двух точек имеет наибольший потенциал. Другими словами, напряжение в одной точке берется со ссылкой на другую точку.

Данная цепь имеет разрыв в точках A и B, где напряжение между ними равно 12 вольт. Напряжение в точке A составляет +12 В по отношению к B, а напряжение в точке B составляет –12 В по отношению к A. Эта полярность назначается клеммами источника питания.Предположим, мы замыкаем цепь, ток начнет течь по часовой стрелке от положительной клеммы к отрицательной.

Теперь, если мы поменяем местами клеммы источника, полярности напряжения в точках A и B также поменяются местами. Если мы замкнем цепь, ток начнет течь против часовой стрелки. Направление тока в цепи зависит от полярности напряжения источника.

В переменном токе полярность напряжения меняется сама по себе несколько раз.Следовательно, направление тока также несколько раз меняется на противоположное.

Как мы уже обсуждали, электрический ток течет от высокого потенциала к низкому, как показано в этих схемах. Но определение электрического тока – это поток электронов (отрицательных зарядов). Предполагается, что он течет от низкого потенциала (отрицательная клемма) к более высокому потенциалу (положительная клемма) батареи. Первый называется обычным током, а второй – электронным.

Идея условного тока i.е. поток от высокого потенциала к низкому потенциалу был установлен задолго до открытия электронного тока, и были установлены множественные правила, основанные на обычном токе. Кроме того, не имеет значения, какое направление вы ему задаете, если оно остается неизменным.

Типы напряжений

Напряжение бывает различных типов в зависимости от полярности и уровней напряжения.

Напряжение постоянного тока

Постоянный ток (DC) – это однонаправленный ток, который течет только в одном направлении.Обычно источником питания постоянного тока являются батареи, полярность которых четко указана на них. Такие источники могут хранить электрическую энергию в форме постоянного тока. Он имеет фиксированную полярность, т.е. положительную и отрицательную. Напряжение постоянного тока, кроме знаков ±, обозначается тире с символом 3 точки (⎓).

Поскольку постоянное напряжение толкает ток только в одном направлении, следует соблюдать осторожность при подключении нагрузки с соблюдением полярности. Изменение полярности приведет к повреждению цепи.

Напряжение переменного тока

При переменном токе (AC) направление тока постоянно изменяется из-за постоянного изменения полярностей напряжения.Электропитание в розетках нашего дома составляет 50/60 Гц, то есть он меняет полярность 100/120 раз за секунду. У него нет согласованной полярности, поэтому вы не увидите никаких знаков + или – на розетках. Следовательно, нагрузку можно подключать в любом положении. Замена клемм оборудования не повлияет на его работу. Напряжение переменного тока обозначается волновым символом ~.

Любое оборудование, предназначенное для работы с переменным током, не может работать с постоянным напряжением, и обратное также верно. Тип напряжения четко указан на оборудовании, для которого он предназначен.

ПЗВ сверхнизкого напряжения (<70)

Сверхнизкое напряжение или коротко известное как ПЗВ – это диапазон напряжения ниже 70 вольт. Такой уровень напряжения не вреден для человеческого организма. Он специально используется для устранения опасности поражения электрическим током. Он используется в освещении бассейнов, спа и оборудовании с батарейным питанием.

Низкое напряжение LV (70 – 600 В)

Низкое напряжение – это диапазон напряжений, который выше ПЗВ и падает ниже 600 В. Это напряжение обычно подается в дома потребителей и промышленные предприятия.Розетки в наших домах подают напряжение 110/220 вольт. Не рекомендуется прикасаться к токоведущим проводам с таким напряжением. Прикосновение к такому напряжению вызовет у вас шок и оттолкнет, если вам повезет. Однако во влажных условиях он может оказаться фатальным, поэтому всегда будьте осторожны с ним.

Среднее напряжение среднего напряжения (600 – 35 кВ)

Диапазон среднего напряжения падает ниже 35 кВ, и эти напряжения обычно не используются для потребления. Он в основном используется для передачи между подстанциями и опорами электроснабжения возле наших домов.Эти напряжения очень опасны и очень фатальны.

Высокое напряжение HV (115 000 – 230 000 кВ)

Высокое напряжение находится в диапазоне от 115 кВ до 230 кВ. Эти напряжения используются для передачи электроэнергии между городами и от генерирующей станции к нагрузочной подстанции.

Сверхвысокое напряжение сверхвысокого напряжения (345,000 – 765,000 кВ)

Диапазоны сверхвысокого напряжения от 345 кВ до 765 кВ, и они используются для передачи энергии на очень большие расстояния.Для передачи на большие расстояния необходимо увеличить напряжение. Увеличение напряжения уменьшает потери в линии, возникающие из-за тока.

СВН сверхвысокого напряжения (765 000–1 100 000 кВ)

Эти напряжения очень высокие и используются для передачи энергии на очень большие расстояния.

Постоянный ток высокого напряжения (HVDC)

Постоянный ток высокого напряжения или коротко известный как HVDC – это диапазон напряжений постоянного тока, используемых для эффективной передачи энергии на большие расстояния.как следует из названия, это постоянное напряжение в очень высоких диапазонах. Преимущество использования HVDC вместо HVAC заключается в том, что это дешевле, имея очень низкие потери при передаче энергии от удаленной генерирующей станции к центрам нагрузки, которые находятся на расстоянии более 600 км или 400 миль. Он также используется для подземной или подводной передачи энергии от морских ветряных электростанций.

Как измерить напряжение?

Мы используем несколько инструментов для измерения параметров линии, таких как ток, напряжение, сопротивление и т. Д.Прибор, используемый для измерения напряжения между двумя точками, известен как Вольтметр .

Вольтметр бывает аналоговым или цифровым. Развитие технологий упрощает считывание и предлагает точные показания с помощью цифрового вольтметра. В настоящее время используется цифровой вольтметр, потому что он исключает человеческую ошибку, а также может быть более точным. Мы используем показания вольтметра для диагностики любой электрической системы.

Примечание:

  • Всегда подключайте вольтметр к источнику напряжения при параллельной настройке.
  • Имейте в виду, что вольтметр подключается последовательно для измерения электрического тока.
  • Всегда выбирайте более низкий уровень напряжения (перемещая ручку вольтметра на более низкий уровень, т.е. 50 В, 100 В и т. Д.), А затем увеличивайте до желаемого уровня напряжения при измерении напряжения.
  • Выберите переменный и постоянный ток в вольтметре (переместив ручку измерителя AVO на напечатанные на нем символы переменного / постоянного тока), одновременно измеряя различные уровни напряжения для цепей переменного и постоянного тока соответственно.

Похожие сообщения:

Методы производства напряжения – Базовое электричество

Если имеется избыток электронов на одном конце проводника и недостаток на другом конце, течет ток.Некоторые устройства создают эту разницу в заряде, поэтому ток течет. Эти устройства являются источниками электродвижущей силы.

EMF определяется как:

Энергия, передаваемая на единицу при преобразовании одного вида энергии в электрическую.

«Потенциальная разница» – это еще один термин, который почти такой же, но имеет небольшую разницу.

Разница потенциалов определяется как:

Энергия, передаваемая на единицу при преобразовании электрической энергии в другой вид энергии.

Мы обсудим это более подробно чуть позже.

Шесть наиболее распространенных типов ЭМП:

  1. Трение
  2. Химическая промышленность
  3. Давление
  4. Тепло
  5. Свет
  6. Магнетизм

ЭДС трения

Когда два разнородных материала трутся друг о друга, один материал может передавать часть своих электронов другому.

Это трибоэлектрический эффект, который подобен тому, что мы обсуждали в главе о структуре атома, когда переносятся электроны, в результате чего один объект становится отрицательно заряженным (избыток электронов), а другой – положительно заряженным (недостаток электронов).Эта ситуация может привести к электростатическому разряду, когда сила притяжения становится настолько большой, что электроны притягиваются к положительно заряженному объекту.

Это притяжение создает дугу, наиболее часто наблюдаемую при молнии. Облака накапливают заряд по мере движения капель воды. Затем заряд притягивается к положительно заряженной земле и ЗАП!

Рисунок 4. Изображение молнии от Griffenstorm. Распространяется по международной лицензии Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0.

Конечно, гораздо веселее положить кошку в коробку, полную пенополистирола, и наблюдать, как она прилипает.

Рисунок 5. Изображение статического электричества Cat, сделанное Шоном МакГратом. Распространяется по лицензии Creative Commons CC-BY 2.0.

Химический EMF

Это принцип работы батарей.

Рисунок 6. Батареи

Не вдаваясь слишком глубоко в химию, в основном, батареи работают в процессе ионизации.

Что такое ион? Это частица, к которой добавлен или удален электрон (положительный или отрицательный).

При ионизации добавляются химические вещества, которые имеют частицы с отрицательным зарядом и частицы с положительным зарядом. Добавлены металлические пластины, которые принимают на себя эти заряды. Это допускает разницу и создает ЭДС.

ЭДС давления

Этот процесс также известен как пьезоэлектричество.

Рис. 7. Ignitor

Пьезоэлектричество – это электрический заряд, который накапливается в определенных твердых материалах в ответ на приложенное механическое напряжение. Слово пьезоэлектричество означает электричество, возникающее в результате давления.

Когда к некоторым объектам прилагается давление, давление смещает положительные и отрицательные заряды в нейтральном в остальном объекте.

Самым известным применением является электрическая прикуриватель: нажатие на кнопку заставляет подпружиненный молоток ударять по пьезоэлектрическому кристаллу, создавая электрический ток достаточно высокого напряжения, который течет через небольшой искровой промежуток, нагревая и таким образом воспламеняя газ. Переносные источники зажигания, используемые для зажигания газовых плит, работают таким же образом, и многие типы газовых горелок теперь имеют встроенные пьезоэлектрические системы зажигания.

Другое применение – звукосниматель для микрофона или гитары. Звук попадает в кристалл и генерирует напряжение.

Тепловая ЭДС

Этот процесс известен как термоэлектрический эффект.

Рисунок 8. Термопара

Подводя итог, можно сказать, что когда два разнородных металла находятся при разных температурах и соприкасаются, они создают ЭДС.

Это потому, что электроны с горячей стороны (отрицательной) хотят перейти на холодную сторону (положительную).

Очень распространенное использование этого принципа – термопара в вашей печи

Когда контрольная лампа горит, она генерирует напряжение на термопаре.Это напряжение позволяет реле включаться и пропускать газ, когда этого требует печь. Если контрольная лампа не горит, напряжение отсутствует. Следовательно, реле не будет включаться, и печь может запросить газ, но не получит его.

Свет ЭДС

Это фотоэлектрический эффект. Фотоэлектрические элементы (фотоэлементы) используются в качестве источников ЭМП.

Рис. 9. Солнечные панели

Фотоэлектрические элементы изготовлены из специальных материалов, называемых полупроводниками, например кремния, который в настоящее время используется наиболее часто.

Сколько валентных электронов в полупроводнике? Четыре.

Добавляется примесь, чтобы получить свободный электрон.

В основном, когда свет попадает на элемент, определенная его часть поглощается полупроводниковым материалом.

Это означает, что энергия поглощенного света передается полупроводнику.

Энергия высвобождает электроны, позволяя им свободно течь.

В наши дни мы видим, что эта технология используется повсеместно, поскольку для получения энергии не требуется ископаемое топливо.

ЭДС магнетизма

Отсюда большая часть нашей энергии. Магниты создают линии магнитного потока. Когда эти силовые линии перерезаются проводником, возникает ЭДС. Паровые турбины, когенерационные установки, ветряные мельницы и плотины гидроэлектростанций используют эту технологию.

Ниже приведен пример плотины гидроэлектростанции.

Все шесть этих источников ЭМП достигают одного и того же:

  • Передают энергию электронам.
  • Подтолкните электроны к электростатическому полю.
  • Вызывает избыток электронов на одном выводе источника и недостаток электронов на другом выводе.

Это похоже на сжатие пружины. Энергия, запасенная в сжатой пружине, может быть использована позже для выполнения работы. То же самое и с отдельными зарядами: они накапливают энергию, которую потом можно использовать для работы.

Видео о методах генерации напряжения

Хотя это видео может быть немного старым, это фантастическое объяснение различных методов генерации напряжения.

Атрибуции

Видео

Electricity-Voltage от PublicResourceOrg находится под лицензией Creative Commons Attribution License.

Электрическое напряжение – Веб-формулы

Электрическое напряжение также называется электрическим потенциалом и определяется как разность электрических потенциалов между двумя электрическими полюсами батареи во время протекания электрического тока.

Рассмотрим на примере аккумуляторной батареи; Аккумулятор состоит из двух электрических полюсов – положительного и отрицательного электрического полюса.Химический процесс, происходящий в батарее, приводит к химической или неэлектрической силе. Благодаря химической силе положительные заряды движутся к положительным полюсам, а отрицательные заряды движутся к отрицательному полюсу и накапливаются там. В процессе накопления зарядов на соответствующих полюсах возникает разность электрических потенциалов между двумя полюсами, которая постепенно увеличивается. Как только разность электрических потенциалов достигает максимума и больше не происходит накопления зарядов на соответствующих полюсах, в это время разность электрических потенциалов и химическая сила становятся равными.Разность электрических потенциалов в этой точке называется ЭДС – электродвижущая сила батареи.

ЭДС единица измерения: джоуль / кулон = вольт. Название дано в памяти ученого Вольта.

Предположим, мы присоединяем аккумулятор с помощью проводящего провода, после чего создается электрическое поле. Из-за электрического поля положительные заряды текут навстречу отрицательной силе и образуют электрический ток. Следовательно, разность потенциалов между двумя электрическими полюсами меняется при протекании электрического тока.Эта разность электрических потенциалов между двумя полюсами батареи во время протекания тока называется напряжением на клеммах, или электрическим напряжением, или электрическим потенциалом.

Отношение между напряжением и ЭДС определяется как
V = E – I

× r
Где у нас
V = Напряжение
E = электродвижущая сила
I = ток
r = внутреннее сопротивление

Прибор, используемый для измерения электрического потенциала или электрического напряжения между любыми двумя точками, называется вольтметром и подключается параллельно двум рассматриваемым точкам.

Примеры расчетов

Пример-1: Внутреннее сопротивление батареи 12 В составляет 0,17 Ом, когда ток, протекающий от батареи, составляет 0,1 x 10 4 мА; рассчитать напряжение на клеммах аккумулятора.

Причина:

Здесь имеем:
E = 12 В
r = 0,17 Ом
I = 0,1

Пример 2: Почему положительные заряды не переместились с положительного полюса на отрицательный полюс батареи до соединения с проводящим проводом?

a) Положительные заряды противоположны внутреннему сопротивлению батареи
б) Положительные заряды сталкиваются с противодействием неэлектрической силы
в) Энергия положительных зарядов становится равной нулю, как только она достигает положительного заряда
d) Ни один из вышеперечисленных

Причина: положительные заряды сталкиваются с противодействием неэлектрической силы перед соединением батареи с проводящим проводом.

Пример-3: Для измерения электрического напряжения используется ……………

Причина: для измерения электрического напряжения используется вольтметр.

Основные определения – напряжение | Определенный электрический

Напряжение между двумя точками – это краткое название электрической силы, которая будет управлять электрическим током между этими точками. В частности, напряжение равно энергии на единицу заряда. В случае статических электрических полей напряжение между двумя точками равно разности электрических потенциалов между этими точками.В более общем случае с электрическими и магнитными полями, которые меняются со временем, эти термины больше не являются синонимами.

Электрический потенциал – это энергия, необходимая для перемещения единичного электрического заряда в определенное место в статическом электрическом поле.

Напряжение можно измерить вольтметром. Единица измерения – вольт.

Определение

Напряжение между двумя концами пути – это полная энергия, необходимая для перемещения небольшого электрического заряда по этому пути, деленная на величину заряда.Математически это выражается как линейный интеграл электрического поля и временной скорости изменения магнитного поля вдоль этого пути. В общем случае при определении напряжения между двумя точками необходимо учитывать как статическое (неизменное) электрическое поле, так и динамическое (изменяющееся во времени) электромагнитное поле.

Исторические определения

Исторически эту величину также называли «напряжением» и «давлением». Давление сейчас устарело, но натяжение все еще используется, например, во фразе «High Tension» (HT), которая обычно используется в электронике на основе термоэмиссионных клапанов (вакуумных трубок).

Гидравлическая аналогия

Простая аналогия электрической цепи – вода, протекающая по замкнутому контуру трубопроводов, приводимая в движение механическим насосом. Это можно назвать водяным контуром. Разница напряжений между двумя точками соответствует разнице давления воды между двумя точками. Если существует разница в давлении воды между двумя точками, то поток воды (из-за насоса) из первой точки во вторую сможет выполнять работу, например приводить в движение турбину. Точно так же работа может выполняться с помощью электрического тока, вызываемого разностью напряжений из-за электрической батареи: например, ток, генерируемый автомобильной батареей, может приводить в действие стартер в автомобиле.Если насос не работает, он не создает перепада давления, и турбина не вращается. Точно так же, если автомобильный аккумулятор разряжен, он не включит стартер.

Эта аналогия с потоком воды – полезный способ понять несколько электрических концепций. В такой системе работа по перемещению воды равна давлению, умноженному на объем перемещенной воды. Точно так же в электрической цепи работа, выполняемая по перемещению электронов или других носителей заряда, равна «электрическому давлению» (старый термин для обозначения напряжения), умноженному на количество перемещенного электрического заряда.Напряжение – удобный способ измерения работоспособности. Что касается «потока», чем больше «разница давления» между двумя точками (разность напряжений или разность давлений воды), тем больше поток между ними (электрический ток или поток воды).

Простые приложения

Обычное использование (что «напряжение» обычно означает «разность напряжений») теперь возобновлено. Очевидно, что при использовании термина «напряжение» в сокращенном смысле необходимо четко понимать две точки, между которыми определяется или измеряется напряжение.При использовании вольтметра для измерения разности напряжений один электрический провод вольтметра должен быть подключен к первой точке, а другой – ко второй точке.

Напряжение между двумя указанными точками

Обычно термин «напряжение» используется для определения того, сколько вольт падает на электрическое устройство (например, резистор). В этом случае «напряжение» или, точнее, «падение напряжения на устройстве» можно с пользой понимать как разницу между двумя измерениями.При первом измерении используется один электрический провод вольтметра на первой клемме устройства, а другой провод вольтметра подключен к земле. Второе измерение аналогично, но с первым проводом вольтметра на втором выводе устройства. Падение напряжения – это разница между двумя показаниями. На практике падение напряжения на устройстве можно измерить напрямую и безопасно с помощью вольтметра, изолированного от земли, при условии, что максимальное допустимое напряжение вольтметра не будет превышено.

Две точки в электрической цепи, которые соединены «идеальным проводником», то есть проводником без сопротивления и вне изменяющегося магнитного поля, имеют нулевую разность напряжений. Однако другие пары точек также могут иметь нулевую разность напряжений. Если две такие точки соединить проводником, ток через соединение не будет протекать.

Сложение напряжений

Напряжение между A и C – это сумма напряжения между A и B и напряжения между B и C.Различные напряжения в цепи можно вычислить, используя законы Кирхгофа для цепей.

Когда говорят об переменном токе (AC), существует разница между мгновенным напряжением и средним напряжением. Мгновенные напряжения могут быть добавлены для постоянного тока (DC) и переменного тока, но средние напряжения могут быть добавлены осмысленно только тогда, когда они применяются к сигналам, которые имеют одинаковую частоту и фазу.

Измерительные приборы

К приборам для измерения разности напряжений относятся вольтметр, потенциометр и осциллограф.Вольтметр измеряет ток через постоянный резистор, который, согласно закону Ома, пропорционален разности напряжений на резисторе. Потенциометр работает путем уравновешивания неизвестного напряжения с известным напряжением в мостовой схеме. Электронно-лучевой осциллограф работает за счет усиления разности напряжений и использования ее для отклонения электронного луча от прямого пути, так что отклонение луча пропорционально разности напряжений.

Позвоните в Defined Electric по телефону 505-269-9861 или напишите по электронной почте одному из наших квалифицированных электриков в Альбукерке сегодня, чтобы получить бесплатную смету для вашего следующего электрического проекта.

Учебная программа по электрике: что такое напряжение?

1998 Уильям Дж. Beaty

Из нескольких концепций электричества идея « напряжение » или « электрический потенциал », вероятно, труднее всего понять.

Это также действительно сложно объяснить. Это головная боль как для ученика, так и для учитель. Чтобы понять напряжение, полезно, если сначала вы немного разберетесь в его ближайшем родственнике, магнетизме.

Большинство из нас знакомы с магнитными полями. Маленькие магниты окружен невидимым «полем», которое тянет за железо и может притягивать или отталкивать другие магниты. Магнитное поле может скручивать любую продолговатую магнитные объекты (например, железные стержни или кусочки железного порошка), чтобы они выровнялись следовать определенным указаниям. Положите стержневой магнит под лист бумаги, посыпать железными опилками, и все опилки выстроятся в линию и покажут общая форма невидимого поля. Возьмите небольшой компас, и вы увидите маленькая стрелка компаса поворачивается и выравнивается с магнитным полем Земля.Это магнетизм.

Помимо магнетизма, существует еще один тип невидимого поля. Это называется «электрическое поле», «электростатическое поле» или «электронное поле». Этот второй тип поле очень похоже на магнетизм. Он невидим, у него есть линии потока, и он может притягивать и отталкивать предметы. Однако это не магнетизм, это что-то отдельный. Это напряжение.

Большинство людей знают о магнитных полях, но не знают об электронных полях или “напряжении”. полей “. Частично это потому, что магнетизм объясняют в школе, но для почему-то поля напряжения скрыты под названием “статические электричество.«Электронные поля никогда не упоминаются в учебниках для начинающих. Это странно, поскольку напряжение и «статическое электричество» идут рука об руку. Всякий раз, когда отрицательный заряд притягивает положительный заряд, невидимые поля напряжения должно существовать между обвинениями. Напряжение вызывает притяжение между противоположные обвинения; поля напряжения простираются через пространство.

На самом деле «статическое» электричество не имеет ничего общего с движением (или статическое электричество.) Вместо этого статическое электричество связано с высоким напряжением.Потертости через коврик, и вы заряжаете свое тело до несколько тысяч вольт. Когда вы вынимаете шерстяной носок из сушилки для белья, и все волокна встают. наружу волокна следуют за невидимыми линиями напряжения в воздухе. Волокна ткани – это «железные опилки», которые делают видимыми диаграммы напряжения. И всякий раз, когда заряды внутри проводника вынуждены течь, они только двигаться, потому что они двигаются полем напряжения, которое проходит через длина провода.Электронные поля вызывают ускорение зарядов: причины напряжения Текущий. Напряжение вызывает прилипание сушилки, но также вызывает электрические токи в провода.

Другими словами: токи в электрических цепях вызваны «статическое электричество» и «статическое электричество» не обязательно статическое. Связь между напряжением и «статическим» электричеством плохо объяснена. в книгах, и это одна из основных причин, почему напряжение кажется таким сложным и загадочный.

Простая математика, лежащая в основе “напряжения”

Чтобы быть более конкретным, Voltage – это способ использования чисел для описания электрическое поле.Электрические поля или «электрические поля» измеряются в вольтах на расстояние; например, вольт на сантиметр. Чем сильнее электронное поле, тем больше вольт на сантиметр, чем более слабый. Напряжение и электронные поля в основном то же самое: если электронные поля похожи на склон горы, то вольт подобны разной высоте в каждой точке горы. По склону горы валун может начать катиться. Так может разная высота разных точек на горе, это просто еще один способ описать то же самое.Электронное поле можно рассматривать с точки зрения сложенных друг на друга слоев эквипотенциальных поверхностей, или их можно рассматривать как совокупность потоков линий. «Напряжение» и «силовые линии» – это два способа описания одного и того же основного концепция.

Когда у вас есть электронные поля, у вас есть напряжение. Электронные поля могут существовать в воздухе, и так может напряжение. Всякий раз, когда у вас есть высокое напряжение на коротком расстоянии, тогда у вас есть сильные электронные поля. Всякий раз, когда электронное поле привлекает или отталкивая объект, вместо этого мы могли бы сказать, что объект движется напряжение в пространстве вокруг объекта.

Насколько высокое у меня напряжение?

Может ли объект иметь определенное напряжение? Нет. Почему бы и нет?

Ну, скажи, пожалуйста, какое расстояние до меня. Какое у меня расстояние? Это смешной вопрос, потому что я не сказал вам свое расстояние от какие. Напряжение немного похоже на высоту; это измерение сделано между две вещи. Моя высота 300 футов над уровнем моря, но одновременно моя высота также 1 см от пола (так как я не босиком), и это также 93 миллиона миль от солнца.Мое напряжение могло быть -250 вольт по отношению к земле, но это также могут быть миллиарды вольт по сравнению с луной. Вольт всегда измеряется вдоль потока линий электрического поля, поэтому напряжение всегда измеряется между двумя заряженные предметы. Если я начну с отрицательного полюса батареи фонарика, Я могу назвать этот конец “ноль вольт”, поэтому другой конец должен быть положительным. 1,5 вольта. Однако если вместо этого я начну с положительного конца , тогда вместо этого положительный полюс аккумуляторной батареи имеет нулевое напряжение, а другой клемма отрицательная 1.5 вольт. Или, если я начну на полпути между клеммы аккумулятора, то одна клемма -75 вольт, а другая клемма составляет +,75 вольт. Хорошо, что такое реальное напряжение положительного клемма аккумулятора? Это на самом деле ноль, или на самом деле +1,5, или это +,75 вольт? Никто не может сказать. Плюс аккумуляторной батареи может иметь несколько напряжения одновременно. Но в этом нет ничего страшного, потому что ни может кто подскажет высоту батареи! Мы легко можем представить расстояние между двумя точками, и мы также можем представить напряжение между два очка.Но отдельные объекты не имеют высоты, а отдельные объекты также нет «напряжения».

Раскрутка терминологии

Вы, наверное, слышали об электромагнитных полях и электромагнетизме. в Слово «электромагнетизм», термин «электро» не относится к электричеству. Вместо этого это относится … к напряжению! Электромагнетизм – это изучение электронных полей и магнитные поля: электро / магнетизм. Заряд-поток (электрический Текущий) тесно связан с магнетизмом, в то время как разделенные противоположные заряды тесно связаны с напряжением.Поток электромагнитной энергии по кабелю состоит половина электрического тока и половина напряжения. Это это “ток напряжения”, он электростатический / магнитостатический, это электромагнетизм. Электромагнетизм – это двусторонняя монета, так что же такое напряжение? Это одна сторона ЭМ (другая – магнетизм).

Кроме того, что напряжение не встречается в учебниках по естествознанию в начальной школе, отсутствует в нашем повседневном языке. Если у нас нет общих слов для описания что-то, мы обычно никогда об этом не говорим.У нас проблемы даже думает об этом или верит в его существование. Например, у нас есть слово «магнетизм», и большинство людей слышали о магнитных полях. Электрический поля тоже существуют, но, к сожалению, «электричество» – не английское слово. Каждый может обсуждать магнетизм, но никто никогда не говорит об «электричестве». Без слова «электричество» нам трудно говорить об электричестве. поля, или о силах электрического притяжения / отталкивания, и мы не склонны понимают, что они важны в электрических цепях.Тем не менее, есть слово, которое мы можно было использовать вместо «Электричество». Нам не нужно придумывать какие-то странные новинки срок.

Если магнетизм – это “то, что связано с магнитными полями”, тогда что такое «то, что связано с электрическими полями»?

Напряжение!
Поднимите несколько гвоздей с помощью магнита, и это пример магнетизма, затем возьмите несколько кусочков бумаги с помощью воздушного шарика, натертого мехом, и это пример напряжения. Какие три вида невидимого поля? Сила тяжести, магнетизм… и напряжение!

Может быть, нам стоит заменить слово «электромагнетизм» на «вольтмагнетизм»? (ухмылка!)

НАПРЯЖЕНИЕ ОКРУЖЕНИЕ
ДВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДА
МАГНИТИЗМ ОБЪЕМЫ
А ПОЛЮСЫ МАГНИТА

Электромагнитная двойственность

Напряжение и магнетизм образуют пару близнецов; они две половинки дуальности. Физики и инженеры даже используют слово «двойное» для их описания: напряжение. – это «двойственность» магнетизма, а магнетизм – «двойственность» напряжения.Этот дуальность поднимает свою голову во многих местах в физических науках. Один маленький аналогия: вращающийся маховик может накапливать энергию. Так может сжатая пружина; двое вместе образуют двойственность. В электрофизике сверхпроводящий кольцо может накапливать энергию в виде магнетизма, а конденсатор может хранить энергия в виде напряжения. Катушка с проволокой – это «двойник» конденсатора. и наоборот, так как один связан с магнетизмом, а другой основан на Напряжение.

Напряжение Энергия

Напряжение неразрывно связано с электрической энергией.Магнетизм тоже. Мы можно даже сказать, что электрическая энергия является фундаментальным объектом нашего исследования, в то время как напряжение и магнетизм – это две стороны, которые он отображает снаружи Мир. Еще одна аналогия: в механической физике и кинетическая энергия (КЭ) и потенциальная энергия (PE) являются частью материи: относительное движение объект хранит кинетическую энергию, в то время как потенциальная энергия хранится в растянутом или сжатые предметы (например, пружины или резинки). Аналогичным образом, электрическая кинетическая энергия появляется всякий раз, когда через отрицательные заряды.Мы называем это «электрическим током», и он вызывает магнетизм. С другой стороны, электрическая потенциальная энергия появляется всякий раз, когда положительный заряды отодвигаются на расстояние от соответствующих им отрицательных обвинения. Мы называем это «чистым электростатическим зарядом», и он вызывает напряжение. Электрический KE связан с током, а электрический PE связан с с напряжением. Если электрическая энергия – это то же самое, что и электромагнетизм, тогда может быть, нам следует быть более разумными и изменить название EM на «VoltageCurrent-ism.«

Зависимость потенциальной энергии от« потенциала »

Напряжение также называют «электрическим потенциалом».

Итак … напряжение – это тип потенциальной энергии? Неа. Близко, но не совершенно точно. Путаница между напряжением и потенциальной энергией – это Общая ошибка. Чтобы пробиться сквозь туман, помните, что напряжение может существовать в космосе сама по себе, без зарядов или «вольт на кулон» вовлеченный. Подумайте об этом так. Если вы катите большой валун на вершину холм, вы накопили некоторую потенциальную энергию.Но после того, как валун откатился вниз, горка еще есть горка как напряжение: высота холма имеет «гравитационный потенциал». Но холм нет * сделан * из потенциальной энергии, так как нам нужны и холм * и * валун прежде, чем мы сможем создать потенциальную энергию. Ситуация с напряжением такова. похожий. Прежде чем мы сможем сохранить любую электрическую потенциальную энергию, мы нужны заряды, но нам также нужны поля напряжения, заполняющие пространство через которые мы проталкиваем наши обвинения.Обвинения подобны валуну, а напряжение как в гору (вольт как высота в футах. Ну, вроде …) Но мы бы не сказали, что Потенциальная энергия – это валун, или мы бы не сказали, что холм – это ЧП. Точно так же мы не должны говорить что электрические заряды являются потенциальной энергией, мы также не должны говорить, что напряжение – это потенциальная энергия. Однако существует тесная связь между два. Напряжение – это «электрический потенциал» примерно так же что высота холма связана с «гравитационным потенциалом».” Вы можете подтолкнуть электрон к холму напряжения, и если вы отпустите его, он гонка снова вниз. Уберите этот электрон, и холм напряжения будет все еще там.

Токи не имеют напряжения

Напряжение не является характеристикой электрического тока. Это частая ошибка полагать, что у тока «есть напряжение» (и эта ошибка, вероятно, связано с заблуждением о “нынешнем электричестве”, когда люди верят этот «ток» – это разновидность текучей субстанции). Напряжение и ток две независимые вещи.Легко создать ток, в котором отсутствует напряжение: просто закоротите катушку электромагнита или сверхпроводящую катушку, если вы предпочитать. Также легко создать напряжение без тока: фонарик аккумуляторы и заряженные конденсаторы сохраняют свое напряжение, даже когда они сидя на полке; ток не задействован. Аналогия с водой: представьте, что находится под давлением. вода без протока. Это как только напряжение. Теперь подумайте о воде, которая идущий по инерции; поток воды без напора. Это похоже на электрический только ток.

«Виды» электричества?

В школьных учебниках ошибочно говорится, что электричество бывает двух типов: статическое электричество и текущее электричество. Этих учебников было бы много ближе к истине, если бы вместо этого сказали:

Две половины электричества – это «напряжение, электричество» и «ток». электричество »

Это все еще немного вводит в заблуждение, поскольку значение слова «электричество» не совсем понятно. четко определены. Было бы лучше, если бы они сказали, что электрическая энергия две основные характеристики: напряжение и ток.Но приведенное выше утверждение не является почти так же плохо, как то, что они обычно учат нас о “статике против Текущий.”

Во-первых, статическая неподвижность зарядов не важна. Например, если мы рассмотрим “стоп-кадр” динамического электрического явление, мы увидим электростатическую ситуацию. Текущий, что есть статический? Да, и это потому, что “статическое” электричество – это НЕ электричество, которое статичен. Странная терминология портит дело. Вместо «статического заряда» на самом деле означает «разделенные противоположные заряды».Мы не должны удивляться узнать, что «статическое электричество» может передаваться с места на место без теряя какие-либо свои характеристики. Может быть, он больше не “статичен”, но он все же, кхм, статическое электричество. Имеется в виду разделение зарядов. Отсутствие движение не имеет значения, поскольку разделение заряда может двигаться. Это несбалансированность между противоположными зарядами, что важно, и их «статичности» нет.

ПРИМЕЧАНИЕ: Вы понимаете, как авторы учебников K-6 могли играть в игру ‘телефон?’ В этой «игре» слова постепенно искажаются ошибками в коммуникация.В учебниках K-6 научных понятий становится все больше и больше. искажается с годами. Авторов учат по более ранним учебникам, и часто они черпают информацию прямо из современных учебников. Затем они пишите новые. Если авторы ошибаются, что будет? Начать с говоря, что «электромагнетизм состоит из двух дополняющих друг друга половин, напряжения и тока». Спустя десятилетия мы заканчиваем выпуском книг, которые учат детей чему-то вроде это: “две формы электричества – статическое электричество и ток электричество.”Неправильно. Тем не менее, мы можем видеть, откуда изначально взялись эти сумасшедшие вещи. из.

Видя невидимое напряжение

Магнитные поля невидимы, как и напряжение. И то, и другое можно сделать видимыми. Железные опилки позволяют нам видеть магнитные поля. Чтобы увидеть напряжение, подвесьте немного металла или пластмассовые волокна в масле, или посыпьте семена травы лужей глицерина. Если затем подвергнуть масло сильному полю напряжения, окружающему заряженный объект, волокна или семена травы выровняются и покажут форму поля.Потереть шар на голове, поднесите его к подвешенным волокнам, и вы «увидите» объемный узор; линии потока электронного поля.

Измерение напряжения

Чтобы измерить ток, мы позволяем магнетизму вокруг катушки с проволокой отклонять стрелка компаса. Для измерения напряжения допустим «электричество» между пара изящно подвешенных металлических пластин, чтобы отклонить одну из этих пластин. Простейший вольтметр называется «фольгированный электроскоп». Электроскопы представляют собой простые версии вольтметров нулевого тока.найди такие вещи в книгах о «статическом электричестве», когда они действительно должны быть во всей электронике книги. Более сложная версия фольгированного электроскопа называется «квадрантный электрометр». Эти два устройства могут измерять напряжение напрямую, без создания электрического тока. Помимо подвижного конденсатора тарелки, есть еще несколько способов измерить напряжение тоже.

Напряжение света

Вот странная идея: протекающая электромагнитная энергия всегда включает Напряжение.Например, если прикоснуться к антенне мощного радио передатчик, вы можете получить удар электрическим током из-за высокого напряжения на антенна. Радиоволны – это электромагнетизм, а интенсивные волны вокруг антенны радиопередатчика будет поле высокого напряжения. Итак, радиоволны можно измерить с помощью напряжения. Даже яркость свет от солнца можно измерить в вольтах на метр. Так может энергия, которая поступает от генераторов коммунальной компании и течет по провода к настольной лампе на 120 В.Все они связаны с электрическими полями (и напряжение), магнитные поля (и ток). Линии электропередачи имеют дело с напряжением, но точно так же поступают световые лучи и оптические волокна.

Подвергните всех учащихся воздействию высокого напряжения! 🙂

“Высокое напряжение.” Вы уже знаете, что это такое? Это не просто опасные устройства за забором электрокомпании. Высокое напряжение также воздушные шары натирают ваши волосы, а “статические электрические генераторы” и их очень длинные искры. Вам может быть интересно узнать, что ВСЕ напряжение создает те же эффекты, что и «Высокое напряжение.”Эффекты становятся слабее, когда напряжение не высокий. Разберитесь в «высоком напряжении», и вы поймете само напряжение. Устройства высокого напряжения – это не просто игрушки, они образовательные: они позволяют нам испытать напряжение напрямую. Если хочешь понять магнетизм, то играй с сильными катушками электромагнита и сильными магнитами. Если хотите понять напряжение, а затем купить генератор Вандеграафа.

Напряжение ошибочно было скрыто за «статическим электричеством» и объявлено как быть устаревшей и бесполезной наукой, важной только по историческим причинам.Но в определенном смысле «статическое электричество» * ЕСТЬ * напряжение. Статическое электричество это высоковольтное явление. Если мы перестанем учить «статическому электричеству», и считаем это старым и бесполезным «бен-франклинским» материалом, то мы также прекратить учить о напряжении. Вы понимаете, почему напряжение стало таким тайна? Мы почти устранили “статическое электричество” в средней школе. научные классы, и поэтому мы также отбрасываем наше основное напряжение концепции.

ССЫЛКИ


РАЗНОЕ.ПРИМЕЧАНИЯ

Представьте себе водяное колесо, которое вращает струя воды, льющаяся сверху. Если вода подобна текущему электрическому заряду, а водяное колесо подобно электродвигатель, тогда какое напряжение? Напряжение похоже на высоту поток в верхней части колеса, или как его наклон от верхней части колеса к бассейну внизу. Без высоты разницы не может быть воды ток и отсутствие работы водяного колеса. Без разницы напряжений через электродвигатель не может быть электрического тока и работы мотором.

Что, если ситуация меняется медленно и на самом деле не статична, но не включает электродинамику? Нет электромагнитных волн или магнетизма? Ах это называется «Псевдостатический». Если это меняется, но все еще в основном электростатический, тогда это псевдостатическая ситуация.

Напряжение похоже на электрическое давление или толчок, оно может вызвать электрические разряды. течь. Или, если текущий заряд внезапно блокируется, это может вызвать мгновенное появление напряжения. Но ток может существовать без напряжения, и напряжение может существовать без тока.

Напряжение существует в космосе, а не только на поверхностях. Потрите надутый шар о волосы на руках, затем помашите воздушным шариком, чтобы волосы встали дыбом. вверх. Вы видите и чувствуете напряжение в пространстве между воздушным шаром и вашим рука. Подумайте о батарее на 9 В. 9 вольт не на поверхности клеммы аккумулятора, они находятся в пространстве между выводами, как и магнитное поле между северным и южным полюсами. Батарея 9В похожа на «электрет», электрическая версия стержневого магнита.

Индуктор (катушка электромагнита) – это устройство для электрического тока. А конденсатор – устройство электрического напряжения. Если энергия хранится в замкнутом катушки, энергия находится в окружающем магнитном поле, и должно быть электрический ток, циркулирующий в катушке. Если энергия хранится в не закороченный конденсатор, вся энергия находится в поле напряжения между тарелки. Если закорачивающая перемычка внезапно удаляется из индуктора, раздается громкий хлопок, и на короткое время появляется огромное напряжение.Если короткое замыкание внезапно подключенный к конденсатору, раздается громкий хлопок и кратковременно сильный ток появляется. Оба компонента могут вызывать сильные выделения, но процесс для одного – процесс, обратный процессу для другого. Конденсатор, катушка. Электро, магнетизм. «ЭМ» энергия.

Напряжение – это вещество, которое соединяет протоны и электроны атомов друг с другом. другое, и он соединяет атомы вместе, чтобы сформировать объекты. Потяните за палец, и вы чувствуете микроскопическое напряжение между атомами и внутри них.Без напряжения во Вселенной не было бы твердых тел или жидкостей, просто газ. Когда вы разбиваете твердый предмет, вы побеждаете привлекательный микроскопические напряжения, которые связывали его атомы вместе.

Связи между атомами часто связаны с постоянным напряжением. Если один атом положительный, а другой отрицательный, то есть напряжение между их. Если бы миллиарды атомов могли быть выстроены параллельно, напряжение атомы можно было легко измерить. Что бы произошло, если бы мы могли выровнять миллиарды атомов параллельно? Мы только что заново изобрели батарею.Батарея – это пара металлических пластин, погруженных в жидкость. На поверхности жидкости где он касается каждой пластины, все атомы выстраиваются параллельно, и напряжение появляется между жидкостью и металлом. Вот что вызывает напряжение любой аккумулятор: микротонкий слой атомов (ионов) на поверхности металла пластины внутри батареи. Все остальное в батарее просто чтобы обеспечить электрические соединения и подачу химического топлива. В идеале батарея фонарика могла быть толщиной в три атома (тонкая пленка жидкости зажатый между двумя тонкими металлическими пленками), и он все равно гаснет 1.5 вольт.

Обычные электродвигатели работают за счет магнитных сил, окружающих катушку, с электрический ток в обмотках катушки. Назовем это устройство по названию «текущий мотор». Электродвигатели в повседневной жизни неизменно “текущие двигатели”, но “двигатели напряжения” существуют тоже. Они действуют из-за сил напряжения между заряженными объектами. Микроскопические двигатели, используемые в передовых нанотехнологиях, работают под напряжением. моторы. Линейные химические двигатели внутри ваших мышц – это двигатели напряжения.Вращающиеся реснички на концах хвостов бактерий – это маленькие моторы напряжения. Механические ферменты, которые собирают молекулы АТФ («энергетические молекулы» ячейки) – это двигатели напряжения. Крошечные микроскопические детали внутри живого клетки похожи на маленьких роботов. Все они полагаются на двигатели с напряжением, без катушек или магнитные двигатели.

Потенциальная энергия включает растяжение, сжатие, давление и силы. Напряжение связан с электрическим зарядом, который был “растянут” или “под давлением.”Вращайте маховик, это аналогия электрического тока и магнетизм. Растяните резинку, это аналог напряжения и заряда разделение.

Магнетизм похож на искривление пространства? Тогда и напряжение. Напряжение и магнетизм можно объединить в бегущую волну искривленного электромагнетизм. Мы называем эти волны световыми, радио или электрическими. энергия ». Когда электроэнергетические компании продают вам немного« электроэнергии », они действительно продают вам импульсы “искажения электромагнитного поля”, волны, которые направляются вам парой медных проводов.(Ведь электроны внутри проводов просто качаются взад и вперед.) Они не продавали вам электроны, вместо этого они продают вам комбинацию напряжения и тока. Когда напряжение и ток присутствуют, электромагнитная энергия течет по провода.

Диапазоны напряжения и электричество в вашем доме

Для большинства из нас единственная проблема с электричеством в наших домах – есть ли оно у нас или нет. Кроме того, это простой вопрос о наличии достаточного количества розеток и «Если я отключу этот шнур, отключится ли что-то важное?» Но что на самом деле происходит с электрическими схемами за стенами? Почему летом гаснет свет или выключаются приборы? Или во время шторма случаются отключения электроэнергии?

Чтобы ответить на эти вопросы, прежде всего важно понять диапазоны напряжения, действующие в вашем доме.

И еще до этого, что на самом деле подразумевается под термином “напряжение”.

При обсуждении электрических цепей часто используется аналогия с резервуарами и трубами, заполненными водой. В этом сценарии электрический ток подобен потоку воды (измеряется в амперах), электрический заряд – это количество воды (измеряется в кулонах), а напряжение – это давление, которое толкает воду, или, точнее, разница давлений между двумя точками (измеряется в вольтах).

Теперь представьте, что у вас есть два отдельных резервуара для воды, в которых количество воды (заряда) одинаково, но ширина труб разная.

Поскольку оба резервуара содержат одинаковое количество жидкости, давление (напряжение) одинаково. Однако, когда вода выпускается, поток (ток) в более узкой трубе меньше, чем в более широкой.

Это означает, что для получения одинаковых результатов с обоими резервуарами нам придется увеличить количество воды в резервуаре с помощью более узкой трубы, что, в свою очередь, приведет к увеличению давления.

Этот вариант важен для понимания того, как электричество поступает и действует в вашем доме.

Например, подумайте о размерах шнура для всех ваших приборов – теперь сравните размер шнура вашего смартфона с размером шнура сушильной машины. Есть большая разница, правда? Длина и ширина этих шнуров аналогична размеру водопроводных труб в приведенной выше аналогии. Для более крупных предметов, таких как сушилка или кондиционер, потребуется гораздо больше энергии, чем для лампы.Однако, если начальная плата для обоих одинакова, ограничение размера шнура становится особенно важным.

Но ширина и длина шнура электроприбора – это не единственное, что регулирует мощность в вашем доме.

Это начинается с вашего автоматического выключателя.

Как работает электричество в вашем доме

Когда электричество впервые попадает в ваш дом, оно проходит через коробку автоматического выключателя и разделяется на различные диапазоны напряжения.

Каждый дом в США и Канаде работает по двухфазной системе, состоящей из 3-х проводов; два линейных провода и один заземляющий. Это означает, что хотя мощность, которая поступает в ваш дом, составляет 240 В, она затем делится на главном автоматическом выключателе на две половины по 120 В. Эти половинки затем проходят через один из линейных проводов и заземленный центр и используются для питания ваших основных приборов, таких как лампы.

Для более крупных бытовых приборов, таких как электрические плиты или сушилки, питание проходит одновременно через линейные провода и землю при полном напряжении 240 В.Это позволяет системе балансировать между ними при увеличении электрических нагрузок.

Но где эти диапазоны вписываются в общую картину?

Ниже мы создали простое руководство, которое поможет вам лучше понять различные диапазоны напряжения и их терминологию.

Диапазоны напряжения в США и Канаде

Номинальное напряжение: Это стандартное напряжение, производимое коммунальной компанией.

Номинальное напряжение: Это максимальное напряжение, которое может безопасно достигаться при работе прибора.

В США и Канаде номинальное напряжение составляет 120/240, , а номинальное напряжение обычно составляет 125/250. Однако номинальное напряжение может варьироваться до 5 процентов с плюсом или минусом.

Выход за пределы номинального и номинального напряжения может стать немного сложнее.

Хотя вы, возможно, видели маркеры напряжения LV (низкое напряжение) , MV (среднее напряжение) , HV (высокое напряжение) или даже ELV (сверхнизкое напряжение) и EHV (сверхнизкое напряжение) Высокое напряжение) , точные значения напряжения для этих диапазонов могут варьироваться в зависимости от того, кого вы спрашиваете.Это связано с различиями в отраслевых стандартах, штатах и ​​рейтингах, установленных Северным электрическим кодексом (NEC) и Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE).

Но не беспокойтесь, что вы запутаетесь, каждый прибор в вашем доме должен иметь соответствующую маркировку с указанием напряжения, необходимого для его безопасной работы!

И для большинства случаев домашнего использования стандарты National Electric Code (NEC) – единственные, о которых вам нужно беспокоиться. Проще говоря –

  • Низкое напряжение (LV) – это диапазон напряжений с низким риском травм и обычно ниже 100 В.Например, если вы прикоснетесь к проводу, по которому идет ток низкого напряжения, сухими руками, вряд ли вас ударит током.
  • Высокое напряжение (HV) , с другой стороны, определяется как любое напряжение выше 100 В, которое потенциально может причинить вред.

Вне вашего дома и классификации NEC числа могут быть немного мутными. Однако для домашнего использования они обычно следующие:

Для среднеквадратичного напряжения переменного тока

  • Сверхнизкое напряжение (ELV) будет указано как любое напряжение ниже 50 В.
  • Низкое напряжение (LV) от 50 В до 1000 В
  • Высокое напряжение (HV) : 1000 В и выше.

Для постоянного напряжения

  • ELV будет указано как что-либо ниже 120V
  • LV составляет от 120 В до 1500 В
  • HV : 1500 В и выше

Если вы все еще не уверены в диапазонах напряжения в вашем собственном доме или опасаетесь, что они могут быть отключены, вы всегда можете приобрести цифровой измеритель напряжения, чтобы проверить свои розетки.

Причина колебаний мощности

Итак, если диапазоны напряжения, поступающие в ваш дом, регулируются, почему колебания мощности все еще происходят?

Скачки напряжения, провалы, отключения и отключения электроэнергии – все это вызвано нарушением стабильных уровней напряжения. Например, отключение или отключение больших устройств, таких как блоки переменного тока или электродвигатели, может вызвать скачки напряжения. Эти приборы потребляют много энергии при использовании, поэтому их остановка может вызвать внезапное повышение уровня напряжения.

Возможно, вы заметили, что ваш свет летом имеет тенденцию гаснуть или выключаться в течение дня. Эти отключения вызваны постоянным снижением уровней напряжения, как правило, по вине энергокомпании. Они делают это, потому что снижение уровней мощности в часы пик – отличный способ предотвратить перегрузки в электрических сетях.

У себя дома вы можете предотвратить это с помощью ограничителей мощности или кондиционеров, которые будут поддерживать стабильный уровень напряжения.

Источники:

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.