Электрическое напряжение — урок. Физика, 8 класс.
Электрический ток протекает в проводниках электричества. Например, в металлах электрический ток создают свободные электроны, в жидкостях — положительные и отрицательные ионы.
Чтобы мог образоваться электрический ток, необходимо наличие в веществе электрически заряженных частиц, которые могут свободно перемещаться.
Свободные электроны и ионы сами по себе не могут перемещаться, необходима сила, воздействующая на них. Эту силу создаёт источник тока, который характеризуется электрическим напряжением.
Что такое электрическое напряжение, поможет выяснить его сравнение с течением реки. Течение — это тоже поток. Оно образуется только потому, что вода течёт с высокого места в низкое. Существует разница высот между истоком и устьем. Эта разница обеспечивает течение реки по всей её длине. Можно сказать, разница высот между истоком и устьем реки — своего рода напряжение.
Подобно действуют источники электрического тока, например, батарейка. У батарейки есть два полюса: плюс (+) и минус (-). В отрицательном полюсе накапливаются свободные электроны, а в положительном полюсе электронов меньше. Поэтому существует разница в концентрации зарядов. Эта разница между обоими полюсами батарейки создаёт электрическое напряжение.
В каждом источнике тока совершается работа, чтобы отделить положительные и отрицательные заряды, которые накапливаются в полюсах источника тока.
Например, в батарейках и аккумуляторах эта работа совершается в результате химических реакций, в фотоэлементах она совершается за счёт энергии света.
Электрическое напряжение характеризует возможность электрического поля совершать работу.
В электрической цепи протекает ток, если в ней имеется источник тока. Чем выше электрическое напряжение источника тока, тем большую работу может совершить поток электронов.
Электрическое напряжение обозначается буквой U, единицей напряжения является вольт (В). Напряжение измеряется вольтметром.
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 !
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.
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!
Электрическое напряжение — Класс!ная физика
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,
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.
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!
КНИЖНАЯ ПОЛКА
Электризатор в сутане, установивший первый в мире молниеотвод.
Электрические фонтаны Гастона Планте.
Огни святого Эльма.
Электричество в организме растений.
ИЗВЕСТНО ЛИ ТЕБЕ
Известно, что рыбы находящиееся в аквариуме, через который пропускают эл. ток, плывут по направлению к аноду и , не достигая его, вдруг останавливаются парализованные.
Падение напряжения на длине рыб при этом должно составлять около 0,4 В.
После выключения тока рыбы могут «ожить» и снова плавать. Но если падение напряжения увеличить до 2В, то рыба цепенеет и погибает. Привлекательная сила анода успешно используется при ловле рыбы.
___
Электрический угорь способен создавать напряжение 800 – 900 В, нильская щука и нильский сом – от 200 до 350В.
Эл. скат и угорь при поражении жертвы, т.е. при эл. разряде, затрачивают большую энергию до 6 кВт при длительности импульса тока 2-3 мс, поэтому они используют свои эл. органы сравнительно редко.
___
У многих растений возникают токи повреждений. Срезы листьев, стебля всегда заряжены отрицательно по отношению к нормальной ткани. Если взять лимон или яблоко и разрезать, а потом приложить к кожуре два электрода, то они не выявят разницы потенциалов.
Если же один электрод приложить к кожуре, а другой к внутренней части мякоти, то появится разность потенциалов,
____
Напряжение между облаками во время грозы может достигать 100 миллионов вольт.
СПАСАЙСЯ, КТО МОЖЕТ
А ТЫ ЗНАЕШЬ
Когда дуга трамвайного вагона замыкает цепь, то по верхнему проводу и по рельсу идет одинаковый ток. Почему же, стоя на земле и касаясь проволоки, соединенной с верхним проводом, мы будем поражены током, а прикосновение к рельсу безопасно?
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
| Объект | Тип напряжения | Значение (на вводе потребителя) | Значение (на выходе источника) |
|---|---|---|---|
| Электрокардиограмма | Импульсное | 1-2 мВ | — |
| Телевизионная антенна | Переменное высокочастотное | 1-100 мВ | — |
| Батарейка AA («пальчиковая») | Постоянное | 1,5 В | — |
| Литиевая батарейка | Постоянное | 3 В — 1,8 В (в исполнении пальчиковой батарейки , на примере Varta Professional Lithium, AA) | — |
| Управляющие сигналы компьютерных компонентов | Импульсное | 3,5 В, 5 В | — |
| Батарейка типа 6F22 («Крона») | Постоянное | 9 В | — |
| Силовое питание компьютерных компонентов | Постоянное | 12 В | — |
| Электрооборудование автомобиля | Постоянное | 12/24 В | — |
| Блок питания ноутбука и жидкокристаллических мониторов | Постоянное | 19 В | — |
| Сеть «безопасного» пониженного напряжения для работы в опасных условиях | Переменное | 36-42 В | — |
| Напряжение наиболее стабильного горения свечи Яблочкова | Постоянное | 55 В | — |
| Напряжение в телефонной линии (при опущенной трубке) | Постоянное | 60 В | — |
| Напряжение в электросети Японии | Переменное трёхфазное | 100/172 В | — |
| Напряжение в домашних электросетях США | Переменное трёхфазное | 120 В / 240 В (сплит-фаза) | — |
| Напряжение в электросети России | Переменное трёхфазное | 220/380 В | 230/400 В |
| Разряд электрического ската | Постоянное | до 200—250 В | — |
| Контактная сеть трамвая и троллейбуса | Постоянное | 550 В | 600 В |
| Разряд электрического угря | Постоянное | до 650 В | — |
| Контактная сеть метрополитена | Постоянное | 750 В | 825 В |
| Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, постоянный ток) | Постоянное | 3 кВ | 3,3 кВ |
| Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощности | Переменное трёхфазное | 6-20 кВ | 6,6-22 кВ |
| Генераторы электростанций, мощные электродвигатели | Переменное трёхфазное | 10-35 кВ | — |
| Анод кинескопа | Постоянное | 7-30 кВ | — |
| Статическое электричество | Постоянное | 1-100 кВ | — |
| Свеча зажигания автомобиля | Импульсное | 10-25 кВ | — |
| Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, переменный ток) | Переменное | 25 кВ | 27,5 кВ |
| Пробой воздуха на расстоянии 1 см | 10-20 кВ | — | |
| Катушка Румкорфа | Импульсное | до 50 кВ | — |
| Пробой трансформаторного масла на расстоянии 1 см | 100-200 кВ | — | |
| Воздушная линия электропередачи большой мощности | Переменное трёхфазное | 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ | 38 кВ, 120 кВ, 240 кВ, 360 кВ |
| Электрофорная машина | Постоянное | 50-500 кВ | — |
| Воздушная линия электропередачи сверхвысокого напряжения (межсистемные) | Переменное трёхфазное | 500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ | 545 кВ, 800 кВ, 1250 кВ |
| Трансформатор Тесла | Импульсное высокочастотное | до нескольких МВ | — |
| Генератор Ван де Граафа | Постоянное | до 7 МВ | — |
| Грозовое облако | Постоянное | От 2 до 10 ГВ | — |