Có thể tưởng tượng cuộc sống của bạn không có điện? Con người hiện đại đã bao quanh mình một cách chặt chẽ với các thiết bị gia dụng giúp ích cho cuộc sống. Chúng ta không thể tưởng tượng được bản thân và cuộc sống của mình nếu không có các trợ lý nhà thông minh.
Công nghệ ngày càng chuyển sang sử dụng điện. Ngay cả phương tiện giao thông cũng dần được chuyển sang động cơ điện, có thể giảm thiểu tác hại đáng kể đối với thiên nhiên.
Hôm nay chúng ta sẽ cố gắng trả lời các câu hỏi sau:
- Dòng điện là gì?
- Điện áp là gì?
- Cách xác định điện áp?
- Điện áp được đo bằng gì?
Hiện tại là gì?
Vào buổi bình minh của nghiên cứu về điện, nó được thu nhận bằng cách cọ xát cơ thể này với cơ thể khác. Một nguồn cung cấp điện tích lớn hơn có thể thu được trong cơn giông bằng cách sử dụng phóng điện tự nhiên - sét. Được biết, phương pháp này đã cướp đi sinh mạng của một sinh viên M. V. Lomonosov - Richter.
Bản thân phí sử dụng rất khó và không hợp lý. Nó là cần thiết để có được chuyển động có hướng của nó - một dòng điện. Thuộc tính hiện tại:
- làm nóng dây dẫn;
- tác dụng hoá học;
- động cơ;
- hành động từ tính.
Chúng được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày và công nghệ. Điều kiện cần thiết cho sự tồn tại của dòng điện là sự có mặt của nguồn dòng điện, các điện tích tự do và một dây dẫn kín.
Nền
Năm 1792, nhà vật lý, nhà sinh lý học và nhà phát minh nổi tiếng người Ý Alessandro Volta bắt đầu quan tâm đến kết luận của người đồng hương Luigi Galvani về bản chất của các xung động trong nội tạng động vật. Quan sát lâu dài về hoạt động của chân ếch, được cố định trên móc kim loại, cho phép ông kết luận rằng nguồn điện không phải là một cơ thể sống, mà là sự tiếp xúc của các kim loại khác nhau. Chính hoàn cảnh này đã góp phần tạo ra dòng điện, và phản ứng của các đầu dây thần kinh chỉ là một hiệu ứng sinh lý của dòng điện.
Một khám phá độc đáo đã dẫn đến việc tạo ra nguồn dòng điện một chiều đầu tiên trên thế giới, được gọi là Voltaic Pillar. Các kim loại khác nhau (Volta lập luận rằng chúng nên được loại bỏ khỏi nhau trong một loạt các nguyên tố hóa học) được đặt trên giấy tẩm chất lỏng "chất dẫn điện loại thứ hai".
Thiết bị này là nguồn điện áp không đổi đầu tiên. Đơn vị điện áp đã biến thành tên gọi của Alessandro Volta.
Nguồn điện DC
Phần tử chính của mạch điện là nguồn dòng điện. Mục đích của nó là tạo ra một điện trường, dưới ảnh hưởng của nó các hạt mang điện tự do (electron, ion) chuyển động có hướng. Tích lũy vàocác phần tử riêng lẻ của các điện tích nguồn (chúng được gọi là cực) có các dấu hiệu khác nhau. Bản thân điện tích được phân phối lại bên trong nguồn dưới tác dụng của các lực có bản chất không mang điện (cơ, hóa, từ, nhiệt, v.v.). Điện trường do các cực tạo ra bên ngoài nguồn dòng làm công việc chuyển động các điện tích trong vật dẫn kín. Alessandro Volta đã nói về sự cần thiết của một mạch kín để tạo ra dòng điện một chiều.
Vì điện tích chuyển động trong các nguồn dưới tác dụng của các lực không mang điện, nên có thể lập luận rằng các lực này có tác dụng. Hãy gọi họ là người ngoài cuộc. Tỷ số giữa công của ngoại lực để chuyển điện tích bên trong nguồn điện với độ lớn của điện tích được gọi là suất điện động.
Ký hiệu toán học cho tỷ lệ này:
- Ε=Ast:q,
trong đó E là suất điện động (EMF), Astlà công của ngoại lực, q là điện tích do ngoại lực mang trong nguồn.
EMF đặc trưng cho khả năng tạo ra dòng điện của nguồn, nhưng đặc tính chính của nguồn đôi khi được coi là điện áp (hiệu điện thế).
Điện áp
Tỉ số giữa công của trường để di chuyển điện tích trong vật dẫn với độ lớn của điện tích được gọi là hiệu điện thế.
Để xác định nó, bạn cần chia giá trị công việc hiện trường cho giá trị phí. Gọi A là công do điện trường của nguồn dòng điện làm dịch chuyển điện tích q. U - hiệu điện thế. Ký hiệu toán học của công thức tương ứng:
Ư=A: q
Giống như bất kỳ đại lượng vật lý nào, điện áp có một đơn vị đo. Điện áp được đo như thế nào? Theo tên của người phát minh ra nguồn dòng điện một chiều đầu tiên trên thế giới, Alessandro Volta, giá trị này được đưa ra đơn vị đo riêng. Trong hệ thống quốc tế, điện áp được đo bằng vôn (V).
Hiệu điện thế 1 V là hiệu điện thế của điện trường có công 1 J để dịch chuyển điện tích 1 C.
V=J / C=N • m / (A • s)=kg • m / (A • s3).
Trong các đơn vị SI cơ bản, đơn vị của điện áp:
kg • m / (A • s3).
Giá trị bắt buộc
Tại sao chỉ giới thiệu khái niệm cường độ dòng điện là chưa đủ, đặc trưng cho dòng điện? Hãy làm một thử nghiệm suy nghĩ. Chúng ta hãy lấy hai loại đèn khác nhau: một đèn gia dụng thông thường và một đèn từ đèn pin. Khi kết nối chúng với các nguồn hiện tại khác nhau (mạng thành phố và pin), bạn có thể nhận được chính xác cùng một giá trị hiện tại. Đồng thời, đèn gia dụng cho nhiều ánh sáng hơn, tức là công của dòng điện trong đó lớn hơn nhiều.
Các nguồn dòng điện khác nhau có điện áp khác nhau. Do đó, giá trị này rất cần thiết.
Tương tự hữu ích
Hiểu được ý nghĩa vật lý của hiệu điện thế bắt nguồn từ một phép tương tự thú vị. Trong các bình thông nhau, chất lỏng chảy từ ống này sang ống khác nếu có sự chênh lệch áp suất trong chúng. Dòng chất lỏng dừng lại trong trường hợp bằng nhauáp lực.
Nếu so sánh dòng điện chất lỏng với dòng điện tích, thì sự chênh lệch áp suất của các cột chất lỏng đóng vai trò giống như hiệu điện thế trong nguồn dòng điện.
Miễn là các quá trình đi kèm với sự phân bố lại điện tích trên các cực diễn ra bên trong nguồn hiện tại, nó có thể tạo ra dòng điện trong vật dẫn. Điện áp dòng điện được đo bằng vôn, chênh lệch áp suất có đơn vị đo - pascal.
Dòng điện xoay chiều
Dòng điện thay đổi theo chu kỳ được gọi là biến thiên. Nó được tạo ra bởi một nguồn điện áp xoay chiều. Thông thường nó là một máy phát điện. Hãy thử giải thích: phép đo điện áp xoay chiều là gì?
Nguyên tắc tạo ra dòng điện dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Sự quay của một mạch kín trong từ trường dẫn đến sự xuất hiện của hiệu điện thế trong vật dẫn. Điện áp được đo bằng vôn và trong trường hợp dòng điện thay đổi.
Có thể lập luận rằng hiệu điện thế không thay đổi không? Rõ ràng, do sự thay đổi góc giữa mặt phẳng của đường bao và pháp tuyến của nó, điện áp tạo ra thay đổi theo thời gian. Giá trị của nó tăng từ 0 đến một giá trị lớn nhất nào đó, sau đó lại giảm xuống 0. Không cần thiết phải nói về một giá trị nhất định. Nhập giá trị được gọi là giá trị điện áp hiệu dụng:
- Ưd=Ư: √2.
Dụng cụ nào đo điện áp?
Một thiết bị đo điện áp - vôn kế. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên sự tương tác của mạch điện với dòng điện và từ trườngNam châm vĩnh cửu. Biết rằng một đoạn mạch có dòng điện quay trong từ trường. Tùy thuộc vào lượng dòng điện trong mạch mà góc quay thay đổi.
Nếu bạn gắn một mũi tên vào mạch, thì nó sẽ lệch khỏi 0 khi dòng điện chạy trong mạch (thường là cuộn dây). Tùy thuộc vào điện áp được đo, thang đo của thiết bị được chia độ. Có thể sử dụng bội số phụ và bội số.
Trong trường hợp giá trị thấp, điện áp được đo bằng milivôn hoặc microvolt. Ngược lại, nhiều khối được sử dụng trong mạng điện áp cao.
Vôn kế nào được mắc song song vào đoạn mạch đó để đo hiệu điện thế. Thuộc tính chính của mạch thiết bị có thể được gọi là điện trở ohmic cao. Vôn kế dù đo ở hiệu điện thế nào đi nữa cũng không được ảnh hưởng đến cường độ dòng điện trong mạch. Một dòng điện nhỏ chạy qua nó, không ảnh hưởng đáng kể đến giá trị chính.
Bảng điện áp
| Thiết bị vật lý | Điện áp trên các địa chỉ liên lạc của nó, V |
| Cực vôn | 1, 1 |
| Pin đèn pin | 1, 5 |
| Pin kiềm | 1, 25 |
| Pin axit | 2 |
| Mạng thành phố | 220 |
| Điện áp caođường dây điện | 500.000 |
| Giữa mây trời giông bão | Lên đến 100.000.000 |
Ứng dụng thực tế của vôn kế
Để sử dụng vôn kế một cách hiệu quả, bạn nên học cách sử dụng nó. Một người thử nghiệm tò mò có thể được khuyên liên hệ với giáo viên của trường.
Các phòng học vật lý của trường được trang bị các dụng cụ thí nghiệm và biểu diễn để đo ứng suất.
Vận hành bất kỳ vôn kế nào một cách thận trọng, tuân theo các quy tắc đơn giản:
- Vôn kế có giới hạn đo lớn nhất. Đây là giá trị cao nhất trong thang điểm của anh ấy. Không kết nối nó với mạch có phần tử điện áp cao hơn.
- Nếu không có nguồn hoặc vôn kế khác, bạn có thể sử dụng hệ thống điện trở bổ sung. Trong trường hợp này, thang đo của vôn kế cũng phải được thay đổi.
- Các thiết bị điện được kết nối với mạch DC tùy thuộc vào chỉ dẫn của dấu điện tích trên các đầu nối của nó. Đầu cực dương của nguồn dòng điện phải được nối với cực dương của vôn kế, cực âm với cực âm. Nếu lẫn lộn, các mũi tên của thiết bị có thể bị uốn cong, điều này rất không mong muốn.
- Tất cả các kết nối đều được tạo riêng cho mạch khử năng lượng.
Không lành
Tác động của dòng điện có thể không an toàn cho con người. Dưới 24 V được coi là vô hại.
Tác động của dòng điện dưới điện áp của mạng thành phố (220 V) là khá đáng chú ý. Việc chạm vào các điểm tiếp xúc trần đi kèm với một "cú sốc" đáng kể.
Điện áp trong cơn giông đi qua cơ thể người một dòng điện cao đến mức có nguy cơ giết chết anh ta. Đừng mạo hiểm tính mạng và sức khỏe của bạn.
