Elektriksiz hayatınızı hayal etmek mümkün mü? Modern insan, kendini hayata yardımcı olan ev aletleriyle sıkıca sarmıştır. Artık kendimizi ve hayatımızı akıllı ev asistanları olmadan hayal edemiyoruz.
Teknoloji giderek daha fazla elektrik kullanımına geçiyor. Nakliye bile yavaş yavaş elektrik motorlarına aktarılıyor ve bu da doğaya verilen ciddi zararı az altabiliyor.
Bugün aşağıdaki soruları cevaplamaya çalışacağız:
- Elektrik akımı nedir?
- Elektrik voltajı nedir?
- Voltaj nasıl belirlenir?
- Voltaj neyle ölçülür?
Mevcut nedir?
Elektrik çalışmasının başlangıcında, bir cismi diğerine sürterek elde edildi. Doğal bir deşarj - şimşek kullanılarak bir fırtına sırasında daha büyük bir şarj kaynağı elde edilebilir. Bu yöntemin bir M. V. Lomonosov - Richter öğrencisinin hayatına mal olduğu biliniyor.
Yüklemenin kendisi zor ve kullanımı mantıksız. Yönlendirilmiş hareketini elde etmek gerekir - bir elektrik akımı. Mevcut özellikler:
- iletkeni ısıtmak;
- kimyasal etki;
- mekanik hareket;
- manyetik hareket.
Günlük yaşamda ve teknolojide kullanılırlar. Akımın varlığı için gerekli bir koşul, bir akım kaynağının, serbest elektrik yüklerinin ve kapalı bir iletkenin varlığıdır.
Arkaplan
1792'de ünlü İtalyan fizikçi, fizyolog ve mucit Alessandro Volta, vatandaşı Luigi Galvani'nin hayvan organlarındaki mevcut dürtülerin doğası hakkındaki sonuçlarıyla ilgilenmeye başladı. Metal kancalara sabitlenmiş kurbağa bacaklarının davranışının uzun süreli gözlemi, elektrik kaynağının canlı bir organizma değil, farklı metallerin teması olduğu sonucuna varmasına izin verdi. Elektrik akışına katkıda bulunan bu durumdur ve sinir uçlarının reaksiyonu akımın sadece fizyolojik bir etkisidir.
Benzersiz bir keşif, Voltaik Sütun adı verilen dünyanın ilk doğru akım kaynağının yaratılmasına yol açtı. Birbirine benzemeyen metaller (Volta, bir dizi kimyasal elementte birbirlerinden uzaklaştırılmaları gerektiğini savundu), sıvı bir "ikinci tür iletken" ile emprenye edilmiş kağıtla döşenir.
Bu cihaz ilk sabit voltaj kaynağıydı. Elektrik voltajı birimi Alessandro Volta'nın adını ölümsüzleştirdi.
DC güç kaynağı
Elektrik devresinin ana elemanı bir akım kaynağıdır. Amacı, etkisi altında serbest yüklü parçacıkların (elektronlar, iyonlar) yönlendirilmiş harekete geçtiği bir elektrik alanı yaratmaktır. Birikmişkaynak yüklerin bireysel unsurları (kutup denir) farklı işaretlere sahiptir. Yükün kendisi, elektriksel olmayan nitelikteki kuvvetlerin (mekanik, kimyasal, manyetik, termal vb.) etkisi altında kaynağın içinde yeniden dağıtılır. Akım kaynağının dışındaki kutupların oluşturduğu elektrik alanı, kapalı bir iletkendeki yükü hareket ettirme işini yapar. Alessandro Volta, doğru akım oluşturmak için kapalı devre ihtiyacından bahsetti.
Elektrik olmayan kuvvetlerin etkisi altındaki kaynaklarda yük hareket ettiğinden, bu kuvvetlerin iş yaptığı söylenebilir. Onlara yabancı diyelim. Akım kaynağı içindeki yükü aktarmak için dış kuvvetlerin işinin yükün büyüklüğüne oranına elektromotor kuvvet denir.
Bu oranın matematiksel gösterimi:
- Ε=Ast: q,
burada E elektromotor kuvvettir (EMF), Astdış kuvvetlerin işidir, q dış kuvvetlerin kaynakta taşıdığı yüktür.
EMF, bir kaynağın akım oluşturma yeteneğini karakterize eder, ancak bir kaynağın ana özelliği bazen bir elektrik voltajı (potansiyel farkı) olarak kabul edilir.
Voltaj
İletkendeki yükü hareket ettirmek için alanın yaptığı işin, yükün büyüklüğüne oranına elektrik gerilimi denir.
Bunu belirlemek için saha çalışma değerini şarj değerine bölmeniz gerekir. Akım kaynağının elektrik alanının q yükünü hareket ettirmek için yaptığı iş A olsun. U - elektrik voltajı. Karşılık gelen formülün matematiksel gösterimi:
U=A: q
Herhangi bir fiziksel nicelik gibi, voltajın da bir ölçü birimi vardır. Voltaj nasıl ölçülür? Dünyanın ilk doğru akım kaynağının mucidi Alessandro Volta'nın adıyla bu değere kendi ölçü birimi verilmiştir. Uluslararası sistemde voltaj volt (V) ile ölçülür.
1 V'luk bir voltaj, 1 C'lik bir yükü hareket ettirmek için 1 J iş yapan bir elektrik alanının voltajıdır.
V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).
Temel SI birimlerinde, elektrik voltajının birimi:
kg•m/(A•s3).
Gerekli değer
Akımı karakterize etmek, mevcut güç kavramını tanıtmak neden yeterli değil? Bir düşünce deneyi yapalım. İki farklı lambayı ele alalım: sıradan bir ev lambası ve bir el fenerinden bir lamba. Bunları farklı akım kaynaklarına (şehir şebekesi ve akü) bağladığınızda tam olarak aynı akım değerini elde edebilirsiniz. Aynı zamanda bir ev lambası daha fazla ışık verir, yani içindeki akımın işi çok daha fazladır.
Farklı akım kaynaklarının farklı voltajları vardır. Bu nedenle, bu değer esastır.
Yararlı benzetme
Elektrik voltajının fiziksel anlamını anlamak, ilginç bir benzetmeden gelir. Haberleşme kaplarında, aralarında bir basınç farkı varsa sıvı tüpten tüpe akar. Eşitlik durumunda sıvı akışı dururbasınç.
Sıvı akımı elektrik yükünün akışıyla karşılaştırılırsa, sıvı sütunlarının basınç farkı, akım kaynağındaki potansiyel farkla aynı rolü oynar.
Kutuplar üzerindeki yükün yeniden dağılımına eşlik eden işlemler akım kaynağının içinde gerçekleştiği sürece iletkende akım oluşturabilmektedir. Elektrik akımı voltajı volt olarak ölçülür, basınç farkının bir ölçü birimi vardır - pascal.
Alternatif akım
Yönünü periyodik olarak değiştiren elektrik akımına değişken denir. Alternatif bir voltaj kaynağı tarafından oluşturulur. Çoğu zaman bir jeneratördür. Açıklamaya çalışalım: AC voltajın ölçümü nedir?
Mevcut neslin ilkesi, elektromanyetik indüksiyon olgusuna dayanmaktadır. Kapalı bir devrenin manyetik bir alanda dönmesi, iletkende potansiyel bir farkın ortaya çıkmasına neden olur. Voltaj, volt cinsinden ve değişen akım durumunda ölçülür.
Gerilimin değişmediği iddia edilebilir mi? Açıktır ki, kontur düzlemi ile onun normali arasındaki açıdaki bir değişiklik nedeniyle, üretilen voltaj zamanla değişir. Değeri sıfırdan maksimum bir değere çıkar, sonra tekrar sıfıra düşer. Belli bir değerden bahsetmeye gerek yok. Sözde etkin voltaj değerini girin:
- Ud=U: √2.
Gerilim hangi aletle ölçülür?
Elektrik voltajını ölçmek için bir cihaz - bir voltmetre. Çalışma prensibi, bir devrenin akım ve manyetik alan ile etkileşimine dayanır.kalıcı mıknatıs Akım olan bir devrenin manyetik alanda döndüğü bilinmektedir. Devredeki akım miktarına bağlı olarak dönüş açısı değişir.
Devreye bir ok eklerseniz, devrede (genellikle bobin) akım aktığında sıfırdan sapar. Gerilimin neyle ölçüldüğüne bağlı olarak, cihazın ölçeği derecelendirilir. Alt katları ve katları kullanmak mümkündür.
Düşük değerler olması durumunda, elektrik voltajı milivolt veya mikrovolt cinsinden ölçülür. Aksine, yüksek gerilim şebekelerinde birden fazla birim kullanılır.
Herhangi bir voltmetre, devrenin voltajın ölçüldüğü kısmına paralel olarak bağlanır. Cihaz devresinin ana özelliği yüksek omik direnç olarak adlandırılabilir. Voltmetre, voltajı ne olursa olsun, devredeki akım gücünü etkilememelidir. İçinden ana değeri önemli ölçüde etkilemeyen küçük bir akım geçirilir.
Voltaj tablosu
| Fiziksel cihaz | Kontaklarındaki voltaj, V |
| Volt kutbu | 1, 1 |
| El feneri pili | 1, 5 |
| Alkalin pil | 1, 25 |
| Asit pil | 2 |
| Şehir ağı | 220 |
| Yüksek voltajgüç hatları | 500.000 |
| Bir fırtınada bulutların arasında | 100.000.000'a kadar |
Voltmetrenin pratik uygulaması
Voltmetreyi verimli kullanmak için kullanmayı öğrenmelisiniz. Meraklı bir deneyciye okul öğretmenleriyle iletişime geçmesi önerilebilir.
Okul fizik sınıfları, stresleri ölçmek için laboratuvar ve gösteri araçlarıyla donatılmıştır.
Basit kurallara uyarak herhangi bir voltmetreyi dikkatli kullanın:
- Voltmetrenin bir maksimum ölçüm limiti vardır. Bu onun ölçeğindeki en yüksek değerdir. Daha yüksek voltaj elemanı içeren bir devreye bağlamayın.
- Başka bir kaynak veya voltmetre yoksa, ek direnç sistemi kullanabilirsiniz. Bu durumda voltmetrenin ölçeği de değiştirilmelidir.
- Elektrikli cihazlar, terminallerindeki şarj işaretinin göstergelerine bağlı olarak DC devresine bağlanır. Akım kaynağının artı ucu voltmetrenin artı ucuna, eksi ucu eksi ucuna bağlanmalıdır. Karıştırılırsa, cihazın okları bükülebilir ve bu son derece istenmeyen bir durumdur.
- Tüm bağlantılar yalnızca enerjisi kesilmiş bir devreye yapılır.
Sağlıksız
Elektrik akımının etkisi insanlar için güvenli olmayabilir. 24 V'tan daha azı zararsız olarak kabul edilir.
Şehir ağının voltajı (220 V) altındaki akımın etkisi oldukça belirgindir. Çıplak temaslara dokunmaya önemli bir "şok" eşlik eder.
Fırtına sırasında voltaj, insan vücudundan o kadar yüksek bir akım geçirir ki, onu öldürmekle tehdit eder. Hayatınızı ve sağlığınızı riske atmayın.
