Hvordan måler du spenning i en krets? Spenning. Hva er elektrisk spenning
I moderne hverdagsliv, konstruksjon og andre områder av menneskelivet spiller energi en enorm rolle, noe som er nødvendig for å sette i gang ulike mekanismer, produksjonsmaskiner og verktøy. Elektrisk spenning, eller strøm som det populært kalles, inntar førsteplassen blant forsyningsressursene, så en person er i stor grad avhengig av uavbrutt tilførsel av elektrisitet med riktig verdi. Denne artikkelen diskuterer definisjonen av elektrisk spenning, dens formel, samt hva denne indikatoren avhenger av og hva den påvirker.
Hva er spenning
Elektrisk spenning er arbeidet som kreves for å levere ladning av et elektrisk felt fra leverandøren til den forbrukte enheten, enten gjennom ledninger eller uten dem. Enkelt sagt er det mengden kraft som brukes for å levere en gitt strømladning langs en leder fra den ene enden til den andre. Uten spenning vil det ikke være noen bevegelse av ladede partikler, og derfor vil strømmen ikke strømme til forbrukeren, den nominelle verdien i kretsen vil være null.
Alle elementer og gjenstander som omgir en person er ladet med elektrisk strøm, den eneste forskjellen er i spenningsnivået - for noen ting er denne indikatoren minimal og praktisk talt umerkelig, for andre er tilstedeværelsen av strøm mer uttalt. I løpet av mange års forskning har forskere oppfunnet mange enheter som er i stand til å generere elektrisk strøm av forskjellige spenninger og styrker, alt fra små til store kraftverk som driver hele byer. Elektrisk spenning er direkte relatert til strøm: jo høyere spenning, jo høyere vil strømmen være.
For mer nøyaktig å forstå definisjonen av strømspenning, er det nødvendig å forstå fysikken til dannelsen av elektrisitet generelt. Hvor kommer elektrisk strøm fra?
Alle gjenstander og stoffer består av atomer med positiv ladning, hvor antallet er lik antallet negativt ladede partikler som roterer rundt dem. Enkelt sagt er antall elektroner lik antall nøytroner. For at spenning skal oppstå i nettverket trekkes noen elektroner ut av kjernen, det oppstår en utladning, og de gjenværende partiklene prøver å fylle gapet ved å tiltrekke seg elektroner utenfra, oppstår en positiv ladning. Hvis du legger til elektroner til et atom, blir det et overskudd, og det dannes et negativt energifelt.
Som et resultat av denne interaksjonen oppstår positive og negative potensialer, og jo mer kontakt disse elementene har, jo høyere er styrken og spenningen til den elektriske strømmen. Når disse potensialene er koblet sammen, dannes et energifelt, som øker med antall ladede atomer inne i det.
Formelen for å beregne spenningen er som følger:
- U er selve spenningen,
- A er arbeidet som kreves for å flytte ladningen,
- Q er avstandssegmentet som et ladet atom beveger seg over.
Dermed kan vi konkludere med at strømstyrken gjennom hele kretsen vil være den samme, og spenningen i hver seksjon vil være forskjellig, avhengig av belastningen på en gitt seksjon. Som du vet, dukker energi ikke opp fra ingensteds og forsvinner ikke i en ukjent retning, derfor, når spenningen på en viss del av ledningen øker, uttrykkes overskuddsstrømmen i en termisk belastning, med andre ord, materialet hvorfra lederen er laget begynner å varmes opp.
Hva er spenningen avhengig av?
Det er tre hovedfaktorer som påvirker spenningsstandarden for elektriske strømmer, inkludert:
- Materialet som lederen er laget av. For å løse visse problemer er det forskjellige typer ledninger som oftest kan finne kobber- eller aluminiumsprodukter av forskjellige seksjoner og ytre kapper. Den ytre viklingen av slike ledninger kan også være laget av en rekke beskyttende og dekorative materialer, for eksempel PVC-film eller gummibeskyttelse. Denne behandlingen gjør at ledningene kan brukes under alle forhold, inkludert for organisering av utendørs belysning;
- Lederens brukstemperaturer;
- Nivået på elektrisk strømmotstand i et gitt område. Denne verdien avhenger av konduktivitetsegenskapene til kabelen eller andre gjenstander koblet til nettverket, og evnen for atomer til å passere gjennom seg selv uten hindring. Det er materialer med null motstand eller helt dielektriske, det vil si ikke i stand til å lede elektrisk strøm av noen spenning.
Strømmen og dens spenning avhenger direkte av hverandre, derfor er betegnelsene deres de samme. Strømspenning måles i volt og betegnes med bokstaven V. Volt uttrykkes som forskjellen mellom de positive og negative potensialene ved to punkter av feltet som er fjernt fra hverandre, hvis krefter gir en kraft lik en J ved levering av en lade fra ett segment til det siste. Den nominelle verdien av en ladningsenhet er lik én C, så betegnelsen 220 Volt inkluderer konseptet om at et gitt nettverk er i stand til å bruke 220 J energi for å transportere ladninger fra inngangspunktet til forbrukeren, dette kalles det elektriske spenning i nettet.
Typer elektrisk strømspenning
Hva elektrisk spenning er er beskrevet i fysikklærebøker, og dens klassifisering er også gitt der basert på tidsintervallet for energitilførsel. I følge dette symptomet oppstår spenninger:
- Konstant er når strømmen og den elektriske spenningen er positive i den ene enden av lederen og negative i den andre, og verdien deres er rettet i én retning. Oftest finnes et slikt system i autonome batterier med lav og middels kraft;
Viktig! Utilsiktet eller tilsiktet utskifting av polariteter kan føre til svikt i enheten, samt en kortslutning ved tilkobling av flere elementer, dette må gjøres sekvensielt, og koble den negative kontakten til den positive. En sinusbølge ved konstant strøm vil være jevn uten rykk eller bølger.
- Vekselstrøm og elektrisk spenning skiller seg fra konstante ved at de kan ha flere retninger, for eksempel med hyppig utskifting av polaritetspotensialer eller deres bevegelse, oppstår en omvendt ladningsbevegelse, frekvensen av denne handlingen vil være en indikator på vekselstrøm. Oftest brukes dette systemet til å transportere elektrisitet gjennom en leder over lange avstander, siden strømtapene er minimale, og derfor reduseres ikke spenningen. Vekselstrøm brukes også i trefasemotorer og for å levere likestrøm til en transformator for etterfølgende separasjon. AC sinusbølgen ser ujevn ut, bølget, med flere hopp. Det er en formel og mekanismer som brukes til å konvertere vekselstrøm til likestrøm, dette er mulig med tilstedeværelsen av kondensatorer og en diodebro.
Det er også indikatorer mellom fasene av vekselstrøm, i dette tilfellet er spenningen 380V, i henhold til mengden potensialforskjell i et trefasenettverk. Det er bare to ledninger i et 220V-nettverk: en med bærefase, den andre med null, og en jordingskabel er også lagt til for sikkerheten. Et trefasenettverk har fire ledninger og en ekstra jordledning. Den totale spenningen til alle tre fasene er 380V.
Forebyggende tiltak
Strøm og elektrisk spenning er en kilde til økt fare, derfor, når du arbeider og bruker denne typen energi, er det nødvendig å overholde sikkerhetsstandarder og forskrifter, unngå nødsituasjoner og gi alle enheter et automatisk strømavstengningssystem.
Ikke arbeid med strømførende ledninger eller uten jordingsenhet. Ved kortslutning er det nødvendig å koble alle enheter fra nettverket og forhindre brann i motorviklingen eller kabelen.
Video
De fleste i hverdagen kan operere med et slikt konsept som elektrisk spenning. Nesten alle vet at et husholdningsuttak har en spenning på 220V, og et AA-batteri produserer en spenning på bare 1,5V. Samtidig er det ikke alle som er uteksaminert fra videregående skole eller til og med et teknisk universitet som er i stand til å svare på hva begrepet elektrisk spenning faktisk betyr. I dette materialet vil vi prøve å svare på dette spørsmålet, uten å ty til kompleks matematikk hvis mulig.
Bestemmelse av elektrisk spenning
I lærebøker om fysikk og elektroteknikk kan du finne ulike definisjoner av elektrisk spenning. En av dem høres slik ut: den elektriske spenningen mellom to punkter i rommet er lik potensialforskjellen til det elektriske feltet ved disse punktene. Matematisk er det skrevet slik:
U=φ_a-φ_b (1).
Der U er den elektriske spenningen, og φ_a og φ_b er de elektriske feltpotensialene i punktene A og B, henholdsvis.
Hvis vi ikke vet hva det elektriske feltpotensialet i et punkt er, så gjør definisjonen ovenfor lite for å avklare spørsmålet om hva elektrisk spenning er. Potensialet til et elektrisk felt i et punkt forstås som arbeidet utført av et elektrisk felt for å flytte en enhetslading fra et gitt punkt til et punkt med null potensial. Ved første øyekast virker det ganske komplisert å bestemme elektrisk potensial. For eksempel er det ikke helt klart hvor nullpotensialet er.
Først må du huske at elektrisk potensial er arbeidet med å overføre en enhetsladning. Hvis vi går til formel (1), blir det klart at elektrisk spenning ikke er noe mer enn forskjellen mellom to verk. Det vil si at elektrisk spenning også har arbeid. Herfra kommer vi til den andre definisjonen. Elektrisk spenning er numerisk lik arbeidet med å overføre en elektrisk enhetsladning fra punkt A til punkt B. Dessuten er φ_a og φ_b den potensielle energien som en enhetsladning har i henholdsvis punkt A og B.
For bedre å forstå ovenstående kan følgende analogi gis. Ethvert legeme som befinner seg i en avstand fra jorden har potensiell energi. For å heve kroppen din høyere, må du gjøre litt arbeid. Størrelsen på dette arbeidet vil være lik forskjellen i potensielle energier som kroppen besitter i forskjellige høyder. Vi ser et lignende bilde når vi har å gjøre med et elektrisk felt.
Når det gjelder punktet i rommet der den elektriske ladningen har null elektrisk potensial, i teorien om elektrisitet kan dette punktet velges vilkårlig. Dette skyldes det faktum at det elektriske feltet er "potensial". For å tydeliggjøre dette begrepet må vi ty til høyere matematikk, men vi bestemte oss for å unngå dette. I praksis velger spesialister innen elektroteknikk ofte jordoverflaten som punkter med null potensial. Og mange målinger utføres i forhold til det.
Elektriske felt kan være konstante (uendret over tid) og variable. Variable elektriske felt kan endres i henhold til ulike matematiske lover. I teknologien brukes oftest vekslende elektriske felt, som endres etter sinusloven. I tilfelle av et vekslende elektrisk felt, kan den øyeblikkelige verdien av potensialforskjellen mellom to punkter beregnes ved å bruke følgende formel:
u(t)=U_m sin〖(ωt)〗 (2).
Her er u den øyeblikkelige spenningsverdien; U m – maksimal spenningsverdi; ω – frekvens, t – tid.
Elektrisk spenningsmåling
Elektrisk spenning måles ved hjelp av voltmetere. For å måle spenningen (potensialforskjellen) i en seksjon av en elektrisk krets, kobles voltmeterprobene til endene av denne seksjonen og avlesningene til enheten leses på en skala.
Det finnes mange typer voltmetre. Vi vil fokusere på analoge voltmetre med magnetoelektriske målemekanismer. Disse mekanismene brukes ganske ofte i panelvoltmetre og multifunksjonelle måleinstrumenter - multimetre. Den magnetoelektriske elektriske mekanismen er en trådspole plassert mellom polene til en magnet. Spolen er opphengt i spiralfjærer som sikrer høy følsomhet til enheten. En indekspil er koblet til spolen, ved hjelp av hvilken avlesningene avleses på instrumentskalaen. Figuren nedenfor viser strukturen til den magnetoelektriske mekanismen.
Magnetoelektriske målemekanismer er svært følsomme. Med deres hjelp kan du måle spenninger på hundredeler av en volt. For å utvide målegrensene er ytterligere motstander inkludert i serie med målemekanismen. Kretsen til et enkelt DC voltmeter er vist i figuren.
En av de viktigste parametrene til et voltmeter er dens indre motstand. Jo større verdi av voltmeterets indre motstand, jo mindre feil kan oppnås under måleprosessen. For analoge voltmetre er den interne motstanden typisk 20k ohm per volt. Hvis det er nødvendig å oppnå en høyere motstandsverdi, brukes elektroniske voltmetre, digitale eller analoge, for målinger.
For å måle vekselspenning inkluderer voltmetre likerettere som konverterer vekselspenning til likespenning. Voltmeterskalaer for måling av vekselspenning er vanligvis kalibrert i effektive (effektive) spenningsverdier. Den effektive verdien av vekselstrømmen er relatert til det maksimale følgeforholdet.
U=1/√2 U_m=0,707U_m (3)
Den effektive verdien er praktisk å bruke når du beregner kraften til en elektrisk krets. Når vi sier at det er en spenning på 220V i en stikkontakt, snakker vi spesifikt om den effektive spenningsverdien.
I en kort artikkel er det vanskelig å snakke om alle nyansene forbundet med elektrisk spenning og metoder for å måle den. Men vi håper at teksten vil være nyttig for leseren.
Under drift av elektriske husholdningsapparater oppstår det situasjoner når spenningsmåling er nødvendig. For å sjekke funksjonaliteten til stikkontakter, er en enpolet indikator ikke alltid nok: den vil sjekke for tilstedeværelsen av en fase, men denne metoden vil ikke bidra til å diagnostisere et brudd i den nøytrale ledningen. Det samme gjelder lysfeil. For å bestemme integriteten til skjøteledninger og strømledninger til husholdningsapparater, er spenningsmålemetoden mer intuitiv.
Ved hjelp av et voltmeter oppdages feil som for eksempel kontaktforbindelser av dårlig kvalitet, noe som reduserer spenningen over lasten. Indikatoren vil vise tilstedeværelsen av en fase på den, men på grunn av utilstrekkelig spenning kan det elektriske apparatet fungere med redusert effekt (varmeapparat) eller ikke fungere i det hele tatt (TV, datamaskin, vaskemaskin).
Kun måling kan bestemme tilstedeværelsen av høy eller lav spenning i det elektriske nettverket. Overspenning er en vanlig årsak til havari i husholdningsapparater. Elektriske apparater begynner å bruke mer strøm og fungerer i en modus som ikke er tiltenkt av produsenten. Konsekvensen av dette er reduksjon i arbeidsressurs. Glødelamper med for høy spenning brenner ikke bare ut raskere, men eksploderer også når de slås på.
En undervurdert nettverksspenning er ikke mindre farlig for elektriske husholdningsapparater. Elektroverktøyet overopphetes og kjøleskapets kompressor svikter.
Årsaker og metoder for måling av spenningssvingninger
I følge GOST 13109 skal spenningen i nettverket ikke falle utenfor området 198 - 242 V (220V ± 10%). Hvis lampene dine ofte svikter, deres lysstrøm endres med jevne mellomrom, eller husholdningsapparater svikter under mystiske omstendigheter, må du sjekke spenningsnivået i de elektriske ledningene. For å unngå unødvendige sammenbrudd av elektriske apparater, er det bedre å koble alt unødvendig fra nettverket til slutten av testen.
Målinger gjøres enten ved konstant overvåking av et voltmeter eller multimeter koblet til nettverket, eller ved periodiske (en gang hver halvtime) målinger og registrering av avlesningene. Spenningen i nettet er ikke konstant og varierer avhengig av belastningsnivået. Den høyeste verdien vil være om natten, når alle sover og ikke bruker elektriske apparater.
Ved spenningssvingninger og fall som oppstår i kort tid, er det nyttig å bruke glødelamper til overvåking. Hvis lyspæren plutselig dimper eller lyser sterkere, måles spenningen i nettet i samme øyeblikk. Årsaken til slike svingninger er tilkoblingen av kraftige forbrukere til nettverket, som reduserer spenningen i fasen de er koblet til. I de resterende fasene kan spenningen tvert imot øke.
Spenningsfall forårsaket av driften av sveisemaskinen oppdages lett ved hjelp av en glødelampe. Det vil redusere lysstyrken til gløden under sveising og brenne veldig svakt når elektroden "fester seg". Alle som i det minste av og til har brukt en sveisemaskin, vil umiskjennelig bestemme ut fra rytmen til endringer i lysstyrken til lampen at spenningsfall er forårsaket av den.
Den mest alvorlige årsaken til endringer i spenning er nullbrudd i et trefaset forsyningsnettverk. Alle forbrukere av et hus eller en landsby er jevnt fordelt over tre faser. Hvis det er null, er spenningen omtrent lik for alle og litt avhengig av belastningen i fasene. Men når den bryter omfordeles spenningen på en slik måte at i fasen med minimumsbelastning blir spenningen høyest. Med en belastning nær null nærmer spenningen seg 380 V.
Hvis du mistenker et brudd i nullpunktet (plutselige endringer i lysstyrken på lampene, både opp og ned, en endring i tonen til kjøleskapets kompressor eller rotasjonshastigheten til et elektroverktøy), slå umiddelbart av strømmen til hele leiligheten og mål spenningen ved inngangen.
Linje- og fasespenninger
Når du tar målinger i elektriske paneler, er det nyttig å vite forskjellen mellom linjespenning og fasespenning. Ved inngangen til trefasepaneler er det kabler med fire til fem kjerner. Tre kjerner er "faser", den fjerde kjernen i en fire-kjerners kabel er en kombinert nøytral leder. Hensikten med de to gjenværende kjernene til femkjerners kabel er den fungerende null og den beskyttende null.
Spenningen mellom to faser kalles lineær og lik 380 V. Spenningen mellom fasen og nullarbeidende (kombinert) leder kalles fase og lik 220 V. Spenningen mellom fasen og den nøytrale beskyttelseslederen i normal drift av nettverket er lik fasespenningen, mellom beskyttelses- og arbeidslederne - null.
Enfasepaneler mottar strøm fra to- eller trelederkabler; alle strømbryterne deres er enpolede. Spenningen i dem måles mellom fase og null, og det er bare fase, lik 220 V.
Hvordan måle spenning?
Instrumenter som brukes til målinger:
— voltmeter– en spesialisert enhet som kun er beregnet for måling av spenning;
— multimeter– en kombinert digital enhet utformet for å måle et antall elektriske størrelser ();
— tester- en kombinert analog enhet som utfører funksjonene til et multimeter, men i motsetning til det har den en skala med en pil.
Før bruk må du være oppmerksom på tilstanden til isolasjonen til tilkoblingsledningene til enheten og studere bruksanvisningen. Når du bruker multimetre og testere, velg riktig type strøm og målegrense.
| Type strøm | Betegnelse på multimeteret | Betegnelse på testeren |
| Variabel | AC | ~ |
| konstant | DC | = |
Målegrensen er alltid i utgangspunktet satt høyere enn forventet. Ved måling av spenninger i et trefasepanel bør det ikke være lavere enn 500 V.
Ved måling av spenninger fra DC-kilder må polariteten til apparattilkoblingen overholdes. Dette er veldig viktig for testeren, siden hvis det er en feil i forbindelsen, vil pilen avvike i motsatt retning. Når polariteten er reversert, vil multimeteret vise et "–"-tegn på indikatoren foran den målte verdien. Og ikke glem å bytte enheten til konstantspenningsmålingsmodus.
Er det mulig å forestille seg livet ditt uten strøm? Det moderne mennesket har tett omgitt seg med husholdningsapparater som hjelper i livet. Vi kan ikke lenger forestille oss oss selv og livene våre uten smarte hjemmeassistenter.
Teknologien går stadig mer over til bruk av elektrisitet. Selv transport går gradvis over til elektriske motorer, noe som reduserer betydelige skader på naturen.
I dag skal vi prøve å svare på følgende spørsmål:
- Hva er elektrisk strøm?
- Hva er elektrisk spenning?
- Hvordan bestemme spenning?
- Hvordan måles spenning?
Hva er gjeldende?
Ved begynnelsen av studiet av elektrisitet ble det oppnådd ved å gni en kropp mot en annen. En større tilførsel av ladning kunne oppnås under et tordenvær ved å bruke en naturlig utladning - lyn. Det er kjent at denne metoden kostet livet til M.V. Lomonosovs student, Richter.
Selve ladningen er vanskelig og irrasjonell å bruke. Det er nødvendig å oppnå sin retningsbevegelse - elektrisk strøm. Nåværende eiendommer:
- leder oppvarming;
- kjemisk handling;
- mekanisk handling;
- magnetisk virkning.
De brukes i hverdagen og teknologien. En nødvendig betingelse for eksistensen av strøm er tilstedeværelsen av gratis elektriske ladninger og en lukket leder.
Bakgrunn
I 1792 ble den berømte italienske fysikeren, fysiologen og oppfinneren interessert i konklusjonene til sin landsmann Luigi Galvani om arten av strømpulser i dyreorganer. Langsiktig observasjon av oppførselen til froskebein festet til metallkroker tillot ham å konkludere med at kilden til elektrisitet ikke er en levende organisme, men kontakten med forskjellige metaller. Det er denne omstendigheten som fremmer strømmen av elektrisitet, og reaksjonen av nerveender er bare den fysiologiske effekten av strømmen.
Den unike oppdagelsen førte til opprettelsen av verdens første kilde, kalt Voltaic Pillar. Ulike metaller (Volta hevdet at de må skilles fra hverandre i en serie kjemiske elementer) skilles fra papir impregnert med en flytende "leder av den andre typen."
Denne enheten ble den første konstantspenningskilden. Måleenheten for elektrisk spenning udødeliggjorde navnet til Alessandro Volta.
DC-kilde
Hovedelementet i en elektrisk krets er en strømkilde. Dens formål er å skape et elektrisk felt, under påvirkning av hvilket frie ladede partikler (elektroner, ioner) kommer i rettet bevegelse. Ladningene akkumulert på individuelle elementer av kilden (de kalles poler) har forskjellige tegn. Selve ladningen blir omfordelt inne i kilden under påvirkning av krefter av ikke-elektrisk natur (mekanisk, kjemisk, magnetisk, termisk og så videre). Det elektriske feltet skapt av polene utenfor strømkilden virker for å flytte ladning i en lukket leder. Alessandro Volta snakket om behovet for en lukket krets for å skape likestrøm.
Siden ladningsbevegelse skjer i kilder under påvirkning av krefter av ikke-elektrisk natur, betyr det at disse kreftene virker. La oss kalle dem tredjeparter. Forholdet mellom arbeidet til ytre krefter for å overføre ladning inne i en strømkilde og mengden ladning kalles elektromotorisk kraft.
Den matematiske notasjonen for dette forholdet er:
- Ε = А st: q,
hvor E er den elektromotoriske kraften (EMF), A st er arbeidet til ytre krefter, q er ladningen som overføres av ytre krefter i kilden.
EMF karakteriserer evnen til en kilde til å skape strøm, men hovedkarakteristikken til en kilde anses noen ganger for å være elektrisk spenning (potensialforskjell).
Spenning
Forholdet mellom arbeidet i feltet for å flytte en ladning i en leder og mengden ladning kalles elektrisk spenning.
For å bestemme det, må du dele størrelsen på feltarbeidet med størrelsen på ladningen. La A være arbeidet utført av det elektriske feltet til strømkilden for å flytte ladningen q. U - Matematisk notasjon av den tilsvarende formelen:
- U = A: q.
Som enhver fysisk mengde har spenning en måleenhet. Hvordan måles spenning? Etter navnet på oppfinneren av verdens første likestrømkilde, Alessandro Volta, fikk denne størrelsen sin egen måleenhet. I det internasjonale systemet måles spenning i volt (V).
En spenning på 1 V anses å være spenningen til et elektrisk felt som gjør 1 J arbeid for å flytte en ladning på 1 C.
- B = J/C = N.m/(A.s) = kg.m/(A.s 3).
I SI-basisenheter er måleenheten for elektrisk spenning:
- kg.m/(A.s 3).
Nødvendig verdi
Hvorfor er det ikke nok å introdusere begrepet strømstyrke når man karakteriserer strøm? La oss gjennomføre et tankeeksperiment. La oss ta to forskjellige lamper: en vanlig husholdningslampe og en lommelyktlampe. Når du kobler dem til forskjellige strømkilder (bynett og batteri), kan du få absolutt samme strømverdi. Samtidig gir en husholdningslampe mer lys, det vil si at arbeidet som gjøres av strømmen i den er mye større.
Ulike strømkilder har forskjellige spenninger. Derfor er denne verdien ekstremt nødvendig.
En nyttig analogi
Å forstå den fysiske betydningen av elektrisk spenning kommer fra å dykke ned i en interessant analogi. Væsken strømmer fra rør til rør hvis det er trykkforskjell mellom dem. Væskestrømmen stopper når trykkene er like.
Hvis væskestrømmen sammenlignes med strømmen av en elektrisk ladning, spiller trykkforskjellen mellom væskesøylene samme rolle som potensialforskjellen i strømkilden.
Så lenge det skjer prosesser inne i strømkilden som følger med omfordelingen av ladning ved polene, er den i stand til å skape en strøm i lederen. Elektrisk spenning måles i volt, trykkforskjellen har en måleenhet - pascal.
Vekselstrøm
En elektrisk strøm som med jevne mellomrom endrer retning kalles alternerende. Den er skapt av en vekselspenningskilde. Oftest er dette en generator. La oss prøve å forklare: hvordan måles AC-spenning?
Prinsippet om nåværende generasjon i seg selv er basert på fenomenet elektromagnetisk induksjon. Rotasjon av en lukket sløyfe i et magnetfelt fører til utseendet til en potensiell forskjell i lederen. målt i volt og ved varierende strøm.
Kan vi si at spenningen ikke endres? Det er åpenbart at på grunn av en endring i vinkelen mellom konturens plan og normalen til det, endres den skapte spenningen over tid. Verdien vokser fra null til en viss maksimumsverdi, og synker deretter til null igjen. Det er ikke nødvendig å snakke om en bestemt verdi. Angi den såkalte effektive spenningsverdien:
- U d = U: √2.
Hvilken enhet måler spenning?
En enhet for måling av elektrisk spenning - et voltmeter. Prinsippet for driften er basert på samspillet mellom en krets med strøm og magnetfeltet til en permanent magnet. Det er kjent at en strømførende krets roterer i et magnetfelt. Avhengig av mengden strøm i kretsen, endres rotasjonsvinkelen.
Hvis du fester en pil til kretsen, avviker den fra nullverdien når det går strøm i kretsen (vanligvis en spole). Avhengig av hvilken spenning som måles, kalibreres skalaen til enheten. Det er mulig å bruke submultipler og multipler.
Ved lave verdier måles den elektriske spenningen i millivolt eller mikrovolt. Tvert imot, i høyspentnett brukes flere enheter.
Ethvert voltmeter er koblet parallelt med den delen av kretsen som spenningen måles på. Hovedegenskapen til enhetskretsen er høy ohmsk motstand. Et voltmeter, uavhengig av hvordan spenningen måles, skal ikke påvirke strømstyrken i kretsen. En ubetydelig strøm føres gjennom den, som ikke påvirker hovedverdien vesentlig.
Spenningstabell
Praktisk bruk av voltmeter
For å bruke et voltmeter effektivt, bør du lære hvordan du bruker det. En nysgjerrig eksperimentator kan rådes til å kontakte skolelærere.
Skolens fysikkklasserom er utstyrt med laboratorie- og demonstrasjonsinstrumenter for måling av stress.
Ethvert voltmeter bør betjenes med forsiktighet ved å følge enkle regler:
- Voltmeteret har en maksimal målegrense. Dette er den høyeste verdien på skalaen. Du bør ikke koble den til en krets som inneholder et høyere spenningselement.
- Hvis det ikke er noen annen kilde eller voltmeter, kan du bruke et system med ekstra motstand. I dette tilfellet må voltmeterskalaen også endres.
- Elektriske apparater er koblet til en likestrømskrets avhengig av indikasjonene til ladeskiltet på terminalene. Den positive terminalen til strømkilden må kobles til den positive terminalen på voltmeteret, den negative terminalen til den negative terminalen. Hvis du blander det, kan pilene på enheten bøye seg, noe som er ekstremt uønsket.
- Alle tilkoblinger gjøres utelukkende til en strømløs krets.
Usunn
Effekten av elektrisk strøm kan være utrygg for mennesker. Spenning mindre enn 24 V anses som ufarlig.
Effekten av strøm under bynettspenning (220 V) er ganske merkbar. Berøring av utsatte kontakter er ledsaget av et betydelig "elektrisk sjokk".
Spenningen under et tordenvær passerer en så høy strøm gjennom menneskekroppen at den kan være dødelig. Du bør ikke risikere liv og helse.
Voltmetre, millivoltmeter og mikrovoltmetre av forskjellige systemer brukes til å måle spenning. Disse enhetene er koblet parallelt med lasten, så motstanden deres skal være så høy som mulig (omtrent to størrelsesordener større enn motstanden til et hvilket som helst kretselement).
Figur 6 Figur 7
For å utvide målegrensene til voltmeteret (i k ganger) i DC-kretser med spenninger opp til 500V, brukes vanligvis ekstra motstander R d , koblet i serie med et voltmeter.
Fra forholdet 
la oss definere 
,
Hvor U max er den høyeste spenningsverdien som kan måles av et voltmeter med ekstra motstand;
U int - den begrensende (nominelle) verdien av voltmeterskalaen i fravær av Rd.
Verdien av den faktisk målte spenningen U bestemmes ut fra forholdet:
;
,
hvor du er - voltmeteravlesning.
I vekselstrømkretser brukes spenningstransformatorer for å endre voltmeterets målegrenser.
Effektmåling. Effektmåling i like- og enfasestrømkretser
Strømmen i DC-kretser som forbrukes av denne delen av den elektriske kretsen er lik:
og kan måles med amperemeter og voltmeter.
I tillegg til ulempen med samtidig lesing av to instrumenter, utføres effektmåling med denne metoden med uunngåelig feil. Det er mer praktisk å måle effekt i DC-kretser med et wattmeter.
Det er umulig å måle aktiv effekt i en vekselstrømkrets med et amperemeter og voltmeter, fordi kraften til en slik krets avhenger også av cosφ:
Derfor, i AC-kretser, måles aktiv effekt kun med et wattmeter.
Figur 8
Fast vikling 1-1 (strøm) kobles i serie, og bevegelig vikling 2-2 (spenningsvikling) kobles parallelt med lasten.
For å slå på wattmåleren riktig, er en av strømviklingsterminalene og en av spenningsviklingsterminalene merket med en stjerne (*). Disse terminalene, kalt generatorterminaler, må slås på fra strømforsyningssiden ved å kombinere dem. I dette tilfellet vil wattmåleren vise strømmen som kommer fra nettverket (generatoren) til den elektriske energimottakeren.
Måling av aktiv effekt i trefasestrømkretser
Ved måling av kraften til trefasestrøm brukes forskjellige kretser for tilkobling av wattmålere avhengig av:
ledningssystemer (tre- eller fireleder);
belastning (uniform eller ujevn);
lastkoblingsskjemaer (stjerne eller trekant).
a) effektmåling under symmetrisk belastning; tre- eller fireleder ledningssystem:
Figur 9 Figur 10
I dette tilfellet kan kraften til hele kretsen måles med ett wattmeter (figur 9,10), som vil vise kraften til en fase P=3P f =3U f I f cosφ
b) med en asymmetrisk belastning kan effekten til en trefaseforbruker måles med tre wattmeter:
Figur 11
Den totale kraften til forbrukeren er lik:
c) effektmåling ved bruk av to-wattmeter-metoden:
Figur 12
Den brukes i 3-leder trefasestrømsystemer med symmetriske og asymmetriske belastninger og enhver metode for tilkobling av forbrukere. I dette tilfellet er strømviklingene til wattmålerne koblet til fasene A og B (for eksempel), og de parallelle viklingene til lineære spenninger U AC og U BC (eller A og C U AB og U CA), (fig. 12).
Total effekt P=P 1 + P 2.
