Электрическое напряжение формула – Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.

Содержание

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!

class-fizika.narod.ru

Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение.Эквипотенциальные поверхности

Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение.

Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потен­циальной энергии заряда в поле к этому заряду: 

 — энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.

Т.к. потенциальная энергия зависит от выбора системы координат, то и потенциал определяется с точностью до постоянной.

За точку отсчета потенциала выбирают в зависимости от задачи: а) потенциал Земли, б) потенциал бесконечно удаленной точки поля, в) потенциал отрицательной пластины конденсатора.

 

— следствие принци­па суперпозиции полей (потенциалы складываются

алгебраически).

Потенциал численно равен работе поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки электрического поля в бесконечность.

В СИ потенциал измеряется в вольтах: 

 

Разность потенциалов

 

Напряжение — разность значений потенциала в начальной и конечнойточках траектории.

Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля.         

Разность потенциалов (напряжение) не зависит от выбора

системы координат!

Единица разности потенциалов

  

Напряжение равно 1 В, если при перемещении положительного заряда в 1 Кл вдоль силовых линий поле совершает работу в 1 Дж.

Связь между напряженностью и напряжением.

 

Из доказанного выше:   →     

напряженность равна градиенту потенциала (скорости изменения потенциала вдоль направления d).

Из этого соотношения видно:

  1. Вектор напряженности направлен в сторону уменьшения потенциала.
  2. Электрическое поле существует, если существует разность потенциалов.
  3. Единица напряженности:     —   Напряженность поля равна 1 В/м, если между двумя точками поля, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга существует разность потенциалов 1 В.

Эквипотенциальные поверхности.

ЭПП — поверхности равного потенциала.

Свойства ЭПП:

— работа при перемещении заряда вдоль эквипотенциальной поверхности не совершается;

— вектор напряженности перпендикулярен к ЭПП в каждой ее точке.

 

Измерение электрического напряжения (разности потенциалов)

Между стержнем и корпусом — электрическое поле. Измерение потенциала кондуктора Измерение напряжения на гальваническом элементе Электрометр дает большую точность, чем вольтметр.

Потенциальная энергия взаимодействия зарядов.

 

Потенциал поля точечного заряда

 

 

Потенциал заряженного шара

а) Внутри шара Е=0, следовательно, потенциалы во всех точках внутри заряженного металлического шара одинаковы (!!!)

 и равны потенциалу на поверхности шара.

б) Снаружи поле шара убывает обратно пропорционально расстоянию от центра шара, как и в случае точечного заряда.

Перераспределение зарядов при контакте заряженных проводников.

Переход зарядов происходит до тех пор, пока потенциалы контактирующих тел не станут равными.

 

www.eduspb.com

НАПРЯЖЕНИЕ (электрическое) — это… Что такое НАПРЯЖЕНИЕ (электрическое)?

НАПРЯЖЕ́НИЕ электрическое (U12) между двумя точками электрической цепи или электрического поля, равно работе электрического поля и сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую.
Понятие об электрическом напряжении введено Г. Омом (см. ОМ Георг Симон), в предложенной им модели электрического тока для объяснения открытого им эмпирического закона (см. Ома закон (см. ОМА ЗАКОН)). Термин электрическое напряжение применяется при описании процессов в цепях не только постоянного, но и переменного тока, в линиях передач и антеннах.
Напряжение U12 на участке 1—2, на котором имеется разность потенциалов (j1 — j2) и источник сторонних сил, электродвижущая сила (см. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА) которого ?12, равно:
U12 = j1 — j2 + ?12
В потенциальном электрическом поле работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд, и если участок цепи не содержит источника тока, напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов на этом участке: U
12
= j1 — j2 + ?12. Напряжение — обобщенное понятие разности потенциалов.
Если участок цепи содержит источник тока, то под напряжением на зажимах источника тока всегда понимают работу электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль пути, лежащего вне источника.
Электрическое напряжение U на участке цепи, имеющем источник тока, определяется законом Ома (см. ОМА ЗАКОН).
Единица электрического напряжения в Международной системе единиц — вольт (см. ВОЛЬТ).
Измеряют электрическое напряжение обычно вольтметром (см. ВОЛЬТМЕТР).
В случае переменного тока электрическое напряжение характеризуется действующим (эффективным) значением, которое представляет собой среднеквадратичное за период значение напряжения. Напряжение на зажимах источника переменного тока или катушки индуктивности измеряется работой электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль пути, лежащего вне источника или катушки

dic.academic.ru

Электрическое напряжение

За единицу электрического напряжения, электродвижущей силы (ЭДС) принят вольт (в честь итальянского физика А. Вольта). В формулах напряжение обозначают латинской буквой U (читается «у»), а саму единицу напряжения — буквой В. Например, пишут: U = 4,5 В; U = 220 В. Единица вольт характеризует напряжение на концах проводника, участке электрической цепи или полюсах источника тока. Напряжение 1 В — это такая электрическая величина, которая в проводнике сопротивлением 1 Ом создает ток, равный 1 А.

Схема подключения вольтметра.

Батарея 3336 Л, предназначенная для плоского карманного электрического фонаря, как вы уже знаете, состоит из трех элементов, соединенных последовательно. На этикетке батареи можно прочитать, что ее напряжение 4,5 В. Значит, напряжение каждого из элементов батареи 1,5 В. Напряжение батареи «Крона» 9 В, а напряжение электроосветительной сети может быть 127 или 220 В.

Напряжение измеряют вольтметром, подключая прибор одноименными зажимами к полюсам источника тока или параллельно участку цепи, резистору или другой нагрузке, на которой необходимо измерить действующее на ней напряжение. На схемах вольтметр обозначают латинской буквой V.

Вольтметр подключают параллельно нагрузке или источнику тока, питающего электрическую цепь. Для оценки напряжения применяют и более крупную единицу — киловольт (пишут кВ), соответствующую 1000 В, а также более мелкие единицы: милливольт (пишут мВ), равный 0,001 В, и микровольт (пишут мкВ), равный 0,001 мВ. Эти напряжения измеряют соответственно киловольтметрами, милливольтметрами и микровольтметрами. Такие приборы, как вольтметры, подключают параллельно источникам тока или участкам цепей, на которых надо измерить напряжение.

Схема напряженности электрического поля.

Выясним теперь, в чем разница понятий «напряжение» и «электродвижущая сила». Электродвижущей силой называют напряжение, действующее между полюсами источника тока, пока к нему не подключена внешняя цепь-нагрузка, например лампочка накаливания или резистор. Как только будет подключена внешняя цепь и в ней возникнет ток, напряжение между полюсами источника тока станет меньше.

Так, например, новый, не бывший еще в употреблении гальванический элемент имеет ЭДС не менее 1,5 В. При подключении к нему нагрузки напряжение на его полюсах становится равным примерно 1,3-1,4 в. По мере расходования энергии элемента на питание внешней цепи его напряжение постепенно уменьшается. Элемент считается разрядившимся и, следовательно, негодным для дальнейшего применения, когда напряжение снижается до 0,7 В. Хотя, если отключить внешнюю цепь, его ЭДС будет больше этого напряжения.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=U9AJqQWxhtc

А как оценивают переменное напряжение? Когда говорят о переменном напряжении, например о напряжении электроосветительной сети, то имеют в виду его действующее значение, составляющее примерно, как и действующее значение переменного тока, 0,7 амплитудного значения напряжения.

Поделитесь полезной статьей:

Top

fazaa.ru

Что такое Электрическое напряжение — Определение, измерение

Большинство людей в быту могут оперировать таким понятием как электрическое напряжение. Практически все знают, что бытовая розетка находится под напряжением 220В, а пальчиковая батарейка выдает напряжение всего в 1.5В. При этом далеко не каждый человек, окончивший среднюю школу или даже технический ВУЗ в состоянии ответить, что же все-таки означает термин электрическое напряжение. В этом материале мы постараемся ответить на этот вопрос, по возможности не прибегая к сложной математике.

Определение электрического напряжения

В учебниках по физике и электротехнике можно встретить разные определения электрического напряжения. Одно из них звучит следующим образом: электрическое напряжение между двумя точками пространства равно разности потенциалов электрического поля в этих точках. Математически это записывается так:

U=φ_a-φ_b (1).

Где U – электрическое напряжение, а φ_a и φ_b потенциалы электрического поля в точках A и B соответственно.

Если мы не знаем что такое потенциал электрического поля в точке, то приведенное выше определение мало проясняет вопрос, что же такое электрическое напряжение. Под потенциалом электрического поля в точке понимают работу, по перемещению единичного заряда совершаемую электрическим полем из данной точки в точку с нулевым потенциалом. На первый взгляд определение электрического потенциала кажется довольно сложным. Например, не совсем понятно, где находится точка с нулевым потенциалом.

 Для начала нужно запомнить, что электрический потенциал это работа по переносу единичного заряда. Если обратиться к формуле (1) то станет ясно, что электрическое напряжение не что иное, как разность двух работ. То есть электрическое напряжение, тоже есть работа. Отсюда мы приходим ко второму определению. Электрическое напряжение численно равно работе по переносу единичного электрического заряда из точки А в точку В. При этом φ_a и φ_b это потенциальная энергия которой обладает единичный заряд в точках А и В соответственно.

Для лучшего понимания изложенного выше можно привести следующую аналогию. Любое тело, находящееся на некотором расстоянии от Земли обладает потенциальной энергией. Для того чтобы поднять тело выше придется выполнить некоторую работу. Величина этой работы будет равна разности потенциальных энергий, которыми обладает тело на разной высоте. Похожую картину мы наблюдаем, когда мы имеем дело с электрическим полем.

Что касается точки пространства, в которой электрический заряд обладает нулевым электрическим потенциалом, то в теории электричества эту точку можно выбрать произвольно. Связанно это с тем, что электрическое поле «потенциально». Чтобы прояснить этот термин придется прибегнуть к высшей математике, а мы решили этого избежать. На практике специалисты в области электротехники в качестве точек с нулевым потенциалом часто выбирают поверхность Земли. И многие измерения выполняют относительно нее.

Электрические поля могут быть постоянными (неизменными во времени) и переменными. Переменные электрические поля могут изменяться по различным математическим законам. В технике чаще всего используются переменные электрические поля, которые изменяются по закону синуса. В случае переменного электрического поля мгновенное значение разности потенциалов между двумя точками можно вычислить по следующей формуле:

u(t)=U_m  sin⁡〖(ωt)〗 (2).

Здесь u – мгновенное значение напряжения; Um – максимальное значение напряжения; ω – частота, t – время.

Измерение электрического напряжения


Электрическое напряжение измеряют с помощью вольтметров. Для измерения напряжения (разности потенциалов) на участке электрической цепи щупы вольтметра подключают к концам этого участка и по шкале считывают показания прибора.

Существует множество типов вольтметров. Мы остановимся на аналоговых вольтметрах с магнитоэлектрическими измерительными механизмами. Эти механизмы довольно часто применяют в щитовых вольтметрах и многофункциональных измерительных приборах – мультиметрах. Магнитоэлектрический электрический механизм представляет собой проволочную катушку, размещенную между полюсами магнита. Катушка подвешивается на спиральных пружинах обеспечивающих высокую чувствительность прибора. С катушкой связана указательная стрелка, с помощью которой осуществляется отсчет показаний на шкале прибора. Ниже на рисунке показано устройство магнитоэлектрического механизма.


Магнитоэлектрические измерительные механизмы имеют высокую чувствительность. С их помощью можно измерить напряжения составляющие сотые доли вольта. Для расширения пределов измерения последовательно с измерительным механизмом включают добавочные сопротивления. Схема простейшего вольтметра постоянного тока показана на рисунке.


Одним из важнейших параметром вольтметра является его внутреннее сопротивление. Чем больше значение внутреннего сопротивления вольтметра, тем меньшую погрешность можно получить в процессе измерения. Для аналоговых вольтметров внутреннее сопротивление обычно составляет 20кОм на вольт. Если необходимо получить большее значение сопротивления для измерений применяют электронные вольтметры, цифровые или аналоговые.

Для измерения переменного напряжения в конструкцию вольтметров включают выпрямители, которые преобразуют переменное напряжение в постоянное. Шкалы вольтметров для измерения переменного напряжения обычно градуируют в действующих (эффективных) значениях напряжения. Действующее значение переменного тока связано с максимальным следующим соотношением.

U=1/√2 U_m=0,707U_m (3)

Действующее значение удобно применять при вычислении мощности электрической цепи. Когда мы говорим, что в электрической розетке присутствует напряжение 220В, речь идет именно о действующем значении напряжения.

В коротком материале трудно рассказать обо всех нюансах связанных с электрическим напряжением и способах его измерения. Но мы надеемся, что текст окажется полезен читателю.

elektrika.ru

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»)Постоянное9 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 электричествоПостоянное1-100 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

dic.academic.ru

Работа электрического тока | Формулы и расчеты онлайн

Электрическую энергию можно получать из других видов энергии и преобразовывать в другие виды энергии. Для нее справедлив закон сохранения энергии. В проводнике носители заряда движутся под действием электрического поля, а при переносе заряда совершается работа.

Если:
W — работа электрического тока (Дж = Вт·с),
U — напряжение (В),
I — сила тока (A),
R — сопротивление цепи (Ом),
t — время протекания тока (c),
Q — переносимый током заряд,
То, работа электрического тока:

\[ W = UQ \]

\[ Q = It \]

то получаем

Работа электрического тока через напряжение и ток

\[ W = UIt \]

или используя закон ома:

Работа электрического тока через напряжение и сопротивление

\[ W = \frac{U^2 t}{R} \]

Работа электрического тока через ток и сопротивление

\[ W = I^2 Rt \]

Электрическую энергию можно получать из других видов энергии и преобразовывать в другие виды энергии. Для нее справедлив закон сохранения энергии. В проводнике носители заряда движутся под действием электрического поля, а при переносе заряда совершается работа.

Если:
W — работа электрического тока (Дж = Вт·с),
U — напряжение (В),
I — сила тока (A),
R — сопротивление цепи (Ом),
t — время протекания тока (c),
Q — переносимый током заряд,
То, работа электрического тока:

\[ W = UQ \]

\[ Q = It \]

то получаем

Работа электрического тока через напряжение и ток

\[ W = UIt \]

или используя закон ома:

Работа электрического тока через напряжение и сопротивление

\[ W = \frac{U^2 t}{R} \]

Работа электрического тока через ток и сопротивление

\[ W = I^2 Rt \]

В помощь студенту

Работа электрического тока
стр. 612

www.fxyz.ru