Обозначение единицы измерения напряжения электрического тока в физике

В начале XIX века в процессе исследований и экспериментов была открыта величина, с помощью которой ученые обозначили размерность разности потенциалов в электроцепи. Для описания мощности работы электрического поля, необходимой для перемещения заряда в проводнике, в физике ввели специальное обозначение, назвав его напряжением. Единица измерения этой величины — вольт.

Оглавление:

• Описание на примере
• История создания
• Определение напряжения
• Расчетная формула
• Единицы Вольта
• Техника безопасности
• Использование вольтметра

Описание на примере

Процесс протекания тока в электрической цепи несложно описать на примере течения воды в реке или водопроводе. Количество жидкости, прошедшей через определенный участок, можно сравнить с размером электрического тока в проводнике, а разность уровней воды, образовавшуюся под воздействием течения, — с явлением электрического напряжения в физике.

При одинаковой силе тока мощность в различных участках цепи может отличаться. Это происходит в результате разницы потенциалов на электрических приборах. Единица измерения напряжения в физике — Вольт. Обозначается она при помощи латинской буквы U.

История создания

Единица, с помощью которой измеряется напряжение, была названа в честь известного итальянского физиолога и ученого Алессандро Вольты. В 1800 году физик в результате экспериментов создал электрическую батарею, которая получила название «вольтов столб».

Алессандро Вольта поместил в емкость с кислотой две пластины, которые соединил проволокой. Одна пластина была сделана из цинка, другая — из меди. В результате электролиза по проводу начало протекать электричество. Так было изобретено первое гальваническое устройство, которое стали называть элементом Вольта. Этот прибор создавал напряжение, чувствительное для человека.

Определение напряжения

При изучении темы важно разобраться, в чем измеряется напряжение электрического тока. В физике напряжением называется величина, которая определяется как значение физической силы, которую нужно затратить электрическому полю, чтобы переместить заряд величиной в 1 кулон из одного положения в другое.

Обозначается напряжение буквой латинского алфавита U. Единица его измерения — вольт (В). В бытовых приборах разница потенциалов равна 220 В. Это значит, что на отрезке цепи для перемещения заряда размером в один кулон происходит работа, равная 220 джоулям.

Расчетная формула

Напряжение — число, которое тождественно отношению мощности, необходимой для перемещения заряда, к величине силы тока. Формула для расчета разности потенциалов записывается U = A / q, где:

• U — напряжение в проводнике;
• А — работа электрического поля в цепи;
• q — заряд, который перемещается в проводнике под воздействием электрического поля.

Для определения действия электрического тока в цепи используется формула I = q / t. Ее расшифровка:

• I — сила электрического тока;
• q — величина заряда;
• t — время.

В формуле для определения тока используется величина электрического заряда q, что позволяет применять эти выражения для решения электротехнических задач.

Единицы Вольта

Для измерения разницы потенциалов кроме вольта используются дольные и кратные ему величины. В физике применяются следующие единицы измерения:

• милливольт (1 мВ = 0,001 В);
• киловольт (1 кВ = 1000 В).

Стоит привести примеры размера напряжения, встречающиеся в практической работе. Используются такие величины разности потенциалов:

• на полюсах элемента Вольта — 1,1 В;
• сухого элемента — 1,5 В;
• одного элемента щелочного аккумулятора — 1,25 В;
• кислотного аккумулятора — 2 В;
• в электрической цепи для освещения помещения — 127 В и 220 В.

В линиях электропередач величина разности потенциалов может достигать 500000 В и выше.

Техника безопасности

Высокое напряжение представляет опасность для жизни. При работе в сыром месте безопасным является показатель 12 В. Любые действия в сухом помещении не представляют опасности для жизни при 36 В.

Разность потенциалов при грозе между облаками составляет 100 000 000 В, поэтому во время дождя опасно для жизни прятаться под деревьями, так как в них может ударить молния. Нельзя находиться в такой ситуации в водоеме, купаться в реке, потому что вода хорошо проводит электрический ток.

Большую опасность представляет обрыв провода в высоковольтной линии передачи, находящегося под напряжением. Если провод соединится с землей при разности потенциалов около 100000 В и при силе тока, равной 1 ампер, получится мощность 100000 Вт. Это соответствует мощности, которую развивает груз весом 1000 кг в результате падения с десятиметровой высоты.

Использование вольтметра

Для измерения напряжения на участке цепи, по которой протекает ток, применяется вольтметр. В основе работы прибора заложен принцип электромагнитного воздействия тока. На шкале вольтметра ставится латинская буква V. На схемах прибор изображается кружком с буквой V внутри. Зажимы вольтметра подписываются знаками плюс и минус. Клеммы прибора обязательно нужно подключать к соответствующим полюсам источника.

Прибор подключается к цепи для измерения параллельно, а амперметр включается для определения тока последовательно.

Вольтметры отличаются обозначением размерности шкалы. Приборы для измерения разности потенциалов делятся на вольтметры постоянного тока и переменного. Величина напряжения, используемая в промышленной сети:

• сотни вольт;
• киловольты;
• мегавольты.

Источники электричества на основе гальванических элементов вырабатывают постоянный ток. Величина напряжения в бытовой сети составляет 127 и 220 В. Промышленность использует переменный ток. Для опытов в учебных заведениях обычно применяются источники постоянного тока.