Краткое содержание & опорный конспект • ФГОС

§ 39. Электрическое напряжение. Измерение напряжения

Учебник: Физика. 8 класс
Авторы: И. М. Перышкин, А. И. Иванов
Иллюстрация к § 39. Электрическое напряжение. Измерение напряжения 🔍 Нажмите для зума

РАБОТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ: ОПЫТ С ДВУМЯ ЛАМПАМИ

Электрический ток в любом проводнике возникает и непрерывно течёт под действием сил внутреннего электрического поля. Перемещая свободные заряженные частицы (электроны в металлах), электрическое поле совершает механическую работу.

В результате этой работы энергия самого электрического поля непрерывно превращается в другие необходимые человеку виды энергии: во внутреннюю (нагрев проводников), световую (излучение спирали лампы), механическую (вращение вала электродвигателя) или химическую (электролиз).


ПОНЯТИЕ И ФОРМУЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Отношение совершаемой полем работы $A$ к величине перенесённого заряда $q$ не зависит от самого заряда. Оно является ключевой энергетической характеристикой самого электрического поля, созданного в проводнике:

$$U = \frac{A}{q}$$

где:

Физический смысл напряжения: напряжение показывает, какую работу совершают силы электрического поля при переносе единичного заряда, равного 1 Кулону, между данными двумя точками цепи.

Из базовой формулы напряжения выводятся формулы для расчёта работы тока и заряда:

$$A = U \cdot q \qquad q = \frac{A}{U}$$

Так как электрический заряд при постоянном токе равен $q = I \cdot t$, полную работу электрического тока рассчитывают по формуле:

$$A = U \cdot I \cdot t$$

ЕДИНИЦА НАПРЯЖЕНИЯ — ВОЛЬТ (В)

В честь выдающегося итальянского учёного Алессандро Вольты (1745–1827), создавшего первый в истории химический источник постоянного тока (Вольтов столб), единица напряжения в Международной системе единиц (СИ) названа вольтом (В).

1 Вольт — это такое напряжение между двумя точками электрической цепи, при котором работа сил электрического поля по перемещению заряда в 1 Кулон между этими точками равна 1 Джоулю:

$$1 \text{ В} = 1 \text{ } \frac{\text{Дж}}{\text{Кл}}$$

Кратные и дольные единицы напряжения:


НАПРЯЖЕНИЯ НА ПРАКТИКЕ И НОРМЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

В повседневной жизни и технике применяются самые различные напряжения:

Нормы электробезопасности для жизни человека:


ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ: ПРИБОР ВОЛЬТМЕТР

Для измерения напряжения на любом участке цепи или на клеммах источника тока применяют прибор, называемый вольтметром (на электрических схемах обозначается кружком с буквой «V» внутри, рис. 95).

По внутреннему устройству вольтметр аналогичен гальванометру и амперметру (поворот рамки со стрелкой в поле магнита), однако обладает кардинальным конструктивным отличием: его внутреннее электрическое сопротивление чрезвычайно велико (десятки и сотни тысяч Ом).

Правила подключения вольтметра в электрическую цепь:

  1. Параллельное включение: Вольтметр подключают строго параллельно тому участку цепи или потребителю, между концами которого требуется измерить напряжение (рис. 96). Зажимы вольтметра присоединяют непосредственно к двум выбранным точкам цепи. Благодаря гигантскому сопротивлению вольтметр практически не пропускает через себя ток и не искажает силу тока в основной цепи.
  2. Соблюдение полярности: Зажим вольтметра со знаком «+» обязательно соединяют с проводом, идущим от положительного полюса источника тока, а зажим «–» — с проводом от отрицательного полюса.
  3. Измерение напряжения на источнике тока: В отличие от амперметра, вольтметр разрешается подключать напрямую к полюсам батарейки или аккумулятора без какой-либо нагрузки (рис. 97). В этом случае он безопасно и точно измеряет полное напряжение, создаваемое источником тока.

⭐ Шпаргалка к ответу у доски

📌 ШПАРГАЛКА К УСТНОМУ ОТВЕТУ У ДОСКИ

  • Что такое напряжение: Физическая величина, характеризующая работу электрического поля по переносу заряда $1$ Кл.
  • Формулы:
$$U = \frac{A}{q} \quad \Longleftrightarrow \quad A = U \cdot q = U \cdot I \cdot t$$
  • Единица измерения: Вольт (В): $1 \text{ В} = 1 \text{ Дж} / 1 \text{ Кл}$.
  • Кратные единицы: $1 \text{ мВ} = 10^{-3}$ В, $1 \text{ кВ} = 10^3$ В, $1 \text{ МВ} = 10^6$ В.
  • Безопасное напряжение: До 36 В (в сухих комнатах); до 12 В (в сырых подвалах).
  • Прибор: Вольтметр (кружок с буквой «V»).
  • Правила включения вольтметра:
  1. Включается строго параллельно потребителю (к двум точкам цепи);
  2. Соблюдать полярность (+ к +, – к –);
  3. Обладает огромным сопротивлением $\rightarrow$ можно подключать напрямую к клеммам батарейки!
🎬 Интерактивное обучение

Посмотрите видеоурок к параграфу § 39

Полноразмерное видео, кликабельные таймкоды к ключевым моментам урока и проверочный экспресс-тест на усвоение знаний.

Открыть видеоурок →