È possibile immaginare la tua vita senza elettricità? L'uomo moderno si è strettamente circondato di elettrodomestici che aiutano nella vita. Non possiamo più immaginare noi stessi e le nostre vite senza assistenti domestici intelligenti.
La tecnologia sta passando sempre più all'uso dell'elettricità. Anche il trasporto viene gradualmente trasferito ai motori elettrici, che possono ridurre i danni significativi alla natura.
Oggi cercheremo di rispondere alle seguenti domande:
- Cos'è la corrente elettrica?
- Cos'è la tensione elettrica?
- Come determinare la tensione?
- In che cosa viene misurata la tensione?
Cosa è attuale?
Agli albori dello studio dell'elettricità, si otteneva strofinando un corpo contro l' altro. Una maggiore fornitura di carica potrebbe essere ottenuta durante un temporale utilizzando una scarica naturale: un fulmine. È noto che questo metodo è costato la vita a uno studente di M. V. Lomonosov - Richter.
La carica stessa è difficile e irrazionale da usare. È necessario ottenere il suo movimento diretto: una corrente elettrica. Proprietà attuali:
- riscaldare il conduttore;
- azione chimica;
- azione meccanica;
- azione magnetica.
Sono usati nella vita quotidiana e nella tecnologia. Condizione necessaria per l'esistenza della corrente è la presenza di una sorgente di corrente, cariche elettriche libere e un conduttore chiuso.
Sfondo
Nel 1792, il famoso fisico, fisiologo e inventore italiano Alessandro Volta si interessò alle conclusioni del suo connazionale Luigi Galvani sulla natura degli impulsi di corrente negli organi animali. L'osservazione a lungo termine del comportamento delle cosce di rana, fissate su ganci di metallo, gli ha permesso di concludere che la fonte di elettricità non è un organismo vivente, ma il contatto di metalli dissimili. È questa circostanza che contribuisce al flusso di elettricità e la reazione delle terminazioni nervose è solo un effetto fisiologico della corrente.
Una scoperta unica ha portato alla creazione della prima fonte di corrente continua al mondo, chiamata Pilastro Voltaico. I metalli dissimili (Volta sosteneva che dovessero essere rimossi l'uno dall' altro in una serie di elementi chimici) vengono posati con carta impregnata di un "conduttore di secondo tipo" liquido.
Questo dispositivo è stata la prima fonte di tensione costante. L'unità di tensione elettrica ha immortalato il nome di Alessandro Volta.
Alimentazione CC
L'elemento principale del circuito elettrico è una fonte di corrente. Il suo scopo è creare un campo elettrico, sotto l'influenza del quale le particelle cariche libere (elettroni, ioni) entrano in movimento diretto. Accumulato sui singoli elementi delle cariche di fonte (si chiamano poli) hanno segni diversi. La carica stessa viene ridistribuita all'interno della sorgente sotto l'azione di forze di natura non elettrica (meccaniche, chimiche, magnetiche, termiche, ecc.). Il campo elettrico creato dai poli al di fuori della sorgente di corrente fa il lavoro di spostare la carica in un conduttore chiuso. Alessandro Volta ha parlato della necessità di un circuito chiuso per creare corrente continua.
Poiché la carica si muove nelle sorgenti sotto l'azione di forze non elettriche, si può sostenere che queste forze funzionano. Chiamiamoli estranei. Il rapporto tra il lavoro delle forze esterne per trasferire la carica all'interno della sorgente di corrente e l'entità della carica è chiamato forza elettromotrice.
Notazione matematica per questo rapporto:
- Ε=LAst: q,
dove E è la forza elettromotrice (EMF), Astè il lavoro di forze esterne, q è la carica trasportata da forze esterne nella sorgente.
EMF caratterizza la capacità di una sorgente di creare una corrente, ma la caratteristica principale di una sorgente è talvolta considerata una tensione elettrica (differenza di potenziale).
Tensione
Il rapporto tra il lavoro del campo per spostare la carica nel conduttore e l'intensità della carica è chiamato tensione elettrica.
Per determinarlo, devi dividere il valore del lavoro sul campo per il valore dell'addebito. Sia A il lavoro svolto dal campo elettrico della sorgente di corrente per spostare la carica q. U - tensione elettrica. Notazione matematica della formula corrispondente:
U=LA: q
Come ogni grandezza fisica, la tensione ha un'unità di misura. Come si misura la tensione? Dal nome dell'inventore della prima fonte di corrente continua al mondo, Alessandro Volta, a questo valore è stata assegnata una propria unità di misura. Nel sistema internazionale, la tensione è misurata in volt (V).
Una tensione di 1 V è la tensione di un campo elettrico che lavora di 1 J per spostare una carica di 1 C.
V=J/C=N•m/(LA•s)=kg•m/(LA•s3).
Nelle unità SI di base, l'unità di tensione elettrica:
kg•m/(A•s3).
Valore richiesto
Perché non basta, caratterizzando la corrente, introdurre il concetto di forza attuale? Facciamo un esperimento mentale. Prendiamo due lampade diverse: una normale lampada domestica e una lampada da una torcia. Quando li colleghi a diverse fonti di corrente (rete cittadina e batteria), puoi ottenere esattamente lo stesso valore di corrente. Allo stesso tempo, una lampada domestica emette più luce, cioè il lavoro della corrente al suo interno è molto maggiore.
Diverse sorgenti di corrente hanno tensioni diverse. Pertanto, questo valore è essenziale.
Utile analogia
Capire il significato fisico della tensione elettrica deriva da un'interessante analogia. Nei vasi comunicanti, il fluido scorre da un tubo all' altro se c'è una differenza di pressione in essi. Il flusso del fluido si interrompe in caso di uguaglianzapressione.
Se la corrente liquida viene confrontata con il flusso di carica elettrica, la differenza di pressione delle colonne di liquido gioca lo stesso ruolo della differenza di potenziale nella sorgente di corrente.
Finché i processi che accompagnano la ridistribuzione della carica sui poli avvengono all'interno della sorgente di corrente, questa è in grado di creare una corrente nel conduttore. La tensione della corrente elettrica è misurata in volt, la differenza di pressione ha un'unità di misura - pascal.
Corrente alternata
La corrente elettrica, cambiando periodicamente la sua direzione, è chiamata variabile. È creato da una sorgente di tensione alternata. Molto spesso è un generatore. Proviamo a spiegare: qual è la misura della tensione AC?
Il principio stesso della generazione di corrente si basa sul fenomeno dell'induzione elettromagnetica. La rotazione di un circuito chiuso in un campo magnetico porta alla comparsa di una differenza di potenziale nel conduttore. La tensione è misurata in volt e in caso di corrente variabile.
Si può sostenere che la tensione non cambia? Ovviamente, a causa di una variazione dell'angolo tra il piano del contorno e la normale ad esso, la tensione generata cambia nel tempo. Il suo valore cresce da zero a un valore massimo, quindi scende di nuovo a zero. Non c'è bisogno di parlare di un certo valore. Immettere il cosiddetto valore di tensione efficace:
- Ud=U: √2.
Quale strumento misura la tensione?
Un dispositivo per misurare la tensione elettrica: un voltmetro. Il principio del suo funzionamento si basa sull'interazione di un circuito con la corrente e un campo magneticomagnete permanente. È noto che un circuito con corrente ruota in un campo magnetico. A seconda della quantità di corrente nel circuito, l'angolo di rotazione cambia.
Se si attacca una freccia al circuito, allora devia da zero quando la corrente scorre nel circuito (di solito la bobina). A seconda di cosa viene misurata la tensione, la scala del dispositivo è graduata. È possibile utilizzare sottomultipli e multipli.
Nel caso di valori bassi, la tensione elettrica viene misurata in millivolt o microvolt. Al contrario, più unità vengono utilizzate nelle reti ad alta tensione.
Qualsiasi voltmetro è collegato in parallelo a quella parte del circuito in cui viene misurata la tensione. La proprietà principale del circuito del dispositivo può essere chiamata alta resistenza ohmica. Un voltmetro, indipendentemente dalla tensione misurata, non dovrebbe influire sulla forza della corrente nel circuito. Viene attraversata da una piccola corrente, che non influisce in modo significativo sul valore principale.
Tabella della tensione
| Dispositivo fisico | Tensione sui suoi contatti, V |
| Polo Volt | 1, 1 |
| Batteria della torcia | 1, 5 |
| Batteria alcalina | 1, 25 |
| Batteria acida | 2 |
| Rete urbana | 220 |
| Alta tensionelinee elettriche | 500.000 |
| Tra le nuvole in un temporale | Fino a 100.000.000 |
Applicazione pratica di un voltmetro
Per usare il voltmetro in modo efficace, dovresti imparare a usarlo. Uno sperimentatore curioso può essere consigliato di contattare gli insegnanti della scuola.
Le aule di fisica della scuola sono dotate di strumenti di laboratorio e dimostrativi per misurare le sollecitazioni.
Azionare qualsiasi voltmetro con cautela, seguendo semplici regole:
- Il voltmetro ha un limite di misurazione massimo. Questo è il valore più alto della sua scala. Non collegarlo a un circuito contenente un elemento di tensione superiore.
- Se non ci sono altre sorgenti o voltmetri, puoi usare un sistema di resistenza aggiuntiva. In questo caso è necessario modificare anche la scala del voltmetro.
- Gli apparecchi elettrici sono collegati al circuito CC in base alle indicazioni del segno di carica sui suoi terminali. Il terminale positivo della sorgente di corrente deve essere collegato al terminale positivo del voltmetro, il terminale negativo al terminale negativo. Se confuse, le frecce del dispositivo potrebbero piegarsi, il che è altamente indesiderabile.
- Tutti i collegamenti vengono effettuati esclusivamente su un circuito diseccitato.
Non salutare
L'azione della corrente elettrica potrebbe non essere sicura per l'uomo. Meno di 24 V è considerato innocuo.
L'azione della corrente sotto la tensione della rete cittadina (220 V) è abbastanza evidente. Toccare i contatti nudi è accompagnato da un significativo "shock".
La tensione durante un temporale fa passare una corrente così alta attraverso il corpo umano che minaccia di ucciderlo. Non rischiare la vita e la salute.
