Электрическое напряжение, единицы напряжения. Вольтметр, измерение напряжения
Материалы к уроку
Конспект урока
При изучении электрического тока, мы отметили, что для детального изучения упорядоченного движения заряженных частиц нужны характеристики: одна для описания количественно движения частиц (и мы отметили, что это – сила тока) и вторая, для описания электрического поля, ее мы и будем сегодня рассматривать.
Вспомним, что электрическое поле совершает работу по перемещению заряженной частицы из одной точки поля в другую (назначение источника тока). Мы знаем, что величина работы зависит от величины силы и величины перемещения, которое совершает тело под действием силы.
A=F∙s, (а равно эф умножить на эс)
где А – работа, F – сила, S- перемещение
Физическая величина, характеризующая работу, которую совершает электрическое поле источника при переносе по цепи (между двумя точками) электрического заряда в 1 Кл, называется напряжением.
Допустим, что электрическое поле совершило работу А Дж и по цепи был перенесен заряд q Кл. Тогда напряжение равно отношению работы поля к величине перенесенного по цепи заряда:
U=A/q , (у равно а деленое на кью) где U – напряжение,
A- работа, q - заряд
За единицу напряжения в системе СИ принят 1 Вольт (названный в честь итальянского ученого Алесандро Вольта).
1 вольт – это напряжение между двумя точками, при котором поле совершает работу в 1 джоуль при перемещении между точками заряда в 1 кулон.
Проведем опыты.
Опыт 1. Соберем электрическую цепь из источника тока (4,5В), лампочки карманного фонарика ( на 3В), демонстрационного амперметра (на 3А), выключателя. При замыкании ключа лампочка карманного фонарика горит полным накалом, но дает мало света и тепла. Амперметр показывает 0,5А.
Опыт 2. Соберем электрическую цепь из лампочки (на 220В), демонстрационного амперметра, выключателя и провода с вилкой, позволяющей включить в розетку с 220В (соблюдаем технику безопасности: нигде не должно быть оголенных проводов и контактов). При замыкании ключа лампочка горит полным накалом, но дает много больше света и тепла. А вот демонстрационный амперметр показывает 0,5А. Делаем вывод: в обоих опытах сила тока одинакова (0,5А).
Задаем вопрос: «А почему во втором опыте лампочка дает больше света и тепла при одинаковых силах тока?» Сразу можем ответить, что причина не в величине силы тока. Тогда в чем? А в том, что в наших цепях использованы разные источники тока (разного напряжения!) Они создают разные электрические поля. В первом случае (при 4,5В) поле слабое, а во втором случае (220В) – поле много сильнее. Делаем вывод: в первой лампочке выделяется меньше света и тепла, чем во второй. Значит, от источника зависит, сколько энергии в виде света и тепла выделяется в цепи, подключенной к этому источнику. Так как энергия в виде света и тепла выделяется всеми элементами цепи, то правильно говорить, что напряжение приложено к цепи. Для измерения напряжения используют вольтметр. Рассмотрим лабораторный вольтметр. Предел измерения - 6В, цена деления – 0,2В; погрешность измерения – 0,1В (половина цены деления).
Так как измерение напряжения проводится между «началом» и «концом» цепи ( между двумя точками), то вольтметр подключается параллельно к этой цепи.
Клеммы вольтметра то же должны подключаться: «+» со стороны положительного полюса источника. Минус со стороны отрицательного полюса. Вольтметр на схеме обозначается кружочком, в котором написано «V».
Опыт 3. К лабораторному вольтметру (6В) подсоединим два провода из набора. Теперь к полюсу «+» батарейки от карманного фонарика (4,5В) прикоснемся изолированным концом провода, присоединенного к клемме «+» вольтметра, а другим – к «-». Вольтметр показывает 4,5 В. Так мы замеряем электродвижущую силу (т.е. напряжение и во внешней цепи и во внутренней – подробнее об этом – позже). Делаем вывод: вольтметр можно подсоединять к клеммам источника без нагрузки: мы определяем общее напряжение, которое источник может дать во внешнюю цепь.
Опыт 4. Соберем электрическую цепь из батарейки, лампочки, резистора (4 Ома), выключателя. К вольтметру лабораторному(6В) подсоединим два провода из набора, но вольтметр в цепь не подключаем.
Включим цепь.
Теперь по очереди, соблюдая полярность, замерим напряжение на источнике (4 В), прикоснувшись изолированными концами проводов клемм источника, затем так же замерим напряжение на лампочке (3В) и на резисторе (1В). Затем, можем замерить напряжение сразу на группе: лампочка и резистор (4В). Сделаем вывод: Вольтметром можно измерить напряжение на участке, подключив его к этому участку, соблюдая полярность. Не вдаваясь пока в подробности, можем сказать, что напряжение на группе последовательно соединенных лампочки и резистора, равно сумме напряжений на лампе и резисторе (3В+1В=4В), потому что работа по перемещению заряда по всей группе равна сумме работ по перемещению заряда по лампочке, а потом и по резистору.
Мы рассмотрели вторую характеристику упорядоченного движения электронов по проводнику, связанную с электрическим полем. Это – напряжение, связанное с работой по перемещению единичного заряда по электрической цепи. Более подробно о силе тока и напряжении на участках цепи, соединенных последовательно или параллельно, мы будем говорить позже.
Вспомним, что электрическое поле совершает работу по перемещению заряженной частицы из одной точки поля в другую (назначение источника тока). Мы знаем, что величина работы зависит от величины силы и величины перемещения, которое совершает тело под действием силы.
A=F∙s, (а равно эф умножить на эс)
где А – работа, F – сила, S- перемещение
Физическая величина, характеризующая работу, которую совершает электрическое поле источника при переносе по цепи (между двумя точками) электрического заряда в 1 Кл, называется напряжением.
Допустим, что электрическое поле совершило работу А Дж и по цепи был перенесен заряд q Кл. Тогда напряжение равно отношению работы поля к величине перенесенного по цепи заряда:
U=A/q , (у равно а деленое на кью) где U – напряжение,
A- работа, q - заряд
За единицу напряжения в системе СИ принят 1 Вольт (названный в честь итальянского ученого Алесандро Вольта).
1 вольт – это напряжение между двумя точками, при котором поле совершает работу в 1 джоуль при перемещении между точками заряда в 1 кулон.
Проведем опыты.
Опыт 1. Соберем электрическую цепь из источника тока (4,5В), лампочки карманного фонарика ( на 3В), демонстрационного амперметра (на 3А), выключателя. При замыкании ключа лампочка карманного фонарика горит полным накалом, но дает мало света и тепла. Амперметр показывает 0,5А.
Опыт 2. Соберем электрическую цепь из лампочки (на 220В), демонстрационного амперметра, выключателя и провода с вилкой, позволяющей включить в розетку с 220В (соблюдаем технику безопасности: нигде не должно быть оголенных проводов и контактов). При замыкании ключа лампочка горит полным накалом, но дает много больше света и тепла. А вот демонстрационный амперметр показывает 0,5А. Делаем вывод: в обоих опытах сила тока одинакова (0,5А).
Задаем вопрос: «А почему во втором опыте лампочка дает больше света и тепла при одинаковых силах тока?» Сразу можем ответить, что причина не в величине силы тока. Тогда в чем? А в том, что в наших цепях использованы разные источники тока (разного напряжения!) Они создают разные электрические поля. В первом случае (при 4,5В) поле слабое, а во втором случае (220В) – поле много сильнее. Делаем вывод: в первой лампочке выделяется меньше света и тепла, чем во второй. Значит, от источника зависит, сколько энергии в виде света и тепла выделяется в цепи, подключенной к этому источнику. Так как энергия в виде света и тепла выделяется всеми элементами цепи, то правильно говорить, что напряжение приложено к цепи. Для измерения напряжения используют вольтметр. Рассмотрим лабораторный вольтметр. Предел измерения - 6В, цена деления – 0,2В; погрешность измерения – 0,1В (половина цены деления).
Так как измерение напряжения проводится между «началом» и «концом» цепи ( между двумя точками), то вольтметр подключается параллельно к этой цепи.
Клеммы вольтметра то же должны подключаться: «+» со стороны положительного полюса источника. Минус со стороны отрицательного полюса. Вольтметр на схеме обозначается кружочком, в котором написано «V».
Опыт 3. К лабораторному вольтметру (6В) подсоединим два провода из набора. Теперь к полюсу «+» батарейки от карманного фонарика (4,5В) прикоснемся изолированным концом провода, присоединенного к клемме «+» вольтметра, а другим – к «-». Вольтметр показывает 4,5 В. Так мы замеряем электродвижущую силу (т.е. напряжение и во внешней цепи и во внутренней – подробнее об этом – позже). Делаем вывод: вольтметр можно подсоединять к клеммам источника без нагрузки: мы определяем общее напряжение, которое источник может дать во внешнюю цепь.
Опыт 4. Соберем электрическую цепь из батарейки, лампочки, резистора (4 Ома), выключателя. К вольтметру лабораторному(6В) подсоединим два провода из набора, но вольтметр в цепь не подключаем.
Включим цепь.
Теперь по очереди, соблюдая полярность, замерим напряжение на источнике (4 В), прикоснувшись изолированными концами проводов клемм источника, затем так же замерим напряжение на лампочке (3В) и на резисторе (1В). Затем, можем замерить напряжение сразу на группе: лампочка и резистор (4В). Сделаем вывод: Вольтметром можно измерить напряжение на участке, подключив его к этому участку, соблюдая полярность. Не вдаваясь пока в подробности, можем сказать, что напряжение на группе последовательно соединенных лампочки и резистора, равно сумме напряжений на лампе и резисторе (3В+1В=4В), потому что работа по перемещению заряда по всей группе равна сумме работ по перемещению заряда по лампочке, а потом и по резистору.
Мы рассмотрели вторую характеристику упорядоченного движения электронов по проводнику, связанную с электрическим полем. Это – напряжение, связанное с работой по перемещению единичного заряда по электрической цепи. Более подробно о силе тока и напряжении на участках цепи, соединенных последовательно или параллельно, мы будем говорить позже.
Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
Повысим успеваемость по школьным предметам
Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ