Підручник Фізика 8 клас - В.Д. Сиротюк - Генеза 2016 рік

Розділ 2 ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

§ 27. ЕЛЕКТРИЧНА НАПРУГА. ВОЛЬТМЕТР

Під дією електричного поля, яке створюється джерелом струму, заряджені частинки рухаються по провіднику. При цьому виконується робота: розжарюється спіраль електролампи, нагрівається електроплитка, працює електричний двигун тощо. Це свідчить про те, що головну роль у проходженні електричного струму в провідниках відіграє електричне поле. Для характеристики електричного поля вводять фізичну величину, яку називають електричною напругою, або напругою.

Напруга — це фізична величина, що визначається відношенням роботи електричного поля на певній ділянці кола до електричного заряду, що пройшов по цій ділянці. Вона характеризує електричне поле, яке створює струм.

Напругу позначають великою латинською літерою U і визначають її за формулою:

U = ,

де А - робота, виконана електричним полем під час проходження струму; q - значення електричного заряду, перенесеного струмом.

Одиницею напруги є один вольт (1 В). Вона названа на честь італійського вченого Алессандро Вольта, який створив перший гальванічний елемент.

Один вольт (1 В) — це така напруга на кінцях провідника, при якій робота щодо переміщення електричного заряду один кулон (1 Кл) по цьому провіднику дорівнює одному джоулю (1 Дж).

1 В = 1 Дж/1 Кл = 1 Дж/Кл.

Застосовують також частинні та кратні одиниці напруги: мілівольт (мВ) і кіловольт (кВ).

1 мВ = 0,001 В; 1 кВ = 1000 В.

Електричні прилади працюють при різній напрузі. Так, під час контактного зварювання напруга становить 0,1 В, побутові прилади працюють при напрузі 220 В, потужні двигуни - при напрузі 380 В, а двигуни електровоза - при напрузі 1500 В.

Різні джерела струму характеризуються робочою напругою. У гальванічному елементі й акумуляторі (хімічних джерелах струму) значення напруги невелике. Якщо в гальванічному елементі мідний і залізний електроди, то напруга 0,78 В, мідний і цинковий - 1,1 В, срібний і цинковий - 1,56 В. Середня напруга свинцевого кислотного акумулятора становить 2 В, а залізо-нікелевого лужного - 1,25 В.

Термоелементи (термопари) та фотоелементи (сонячна батарея) створюють ще менші напруги. Наприклад, термоелемент із графіту та карбіду титану при нагріванні спаю до 1000 °С створює напругу 52 мВ (0,052 В). Сонячна кремнієва батарея площею 160 см2 при освітленні сонячними променями дає 2 В. Щоб отримати більші напруги, гальванічні елементи, акумулятори, термо- і фотоелементи з’єднують у батареї.

У таблиці 10 наведено значення напруги в деяких технічних пристроях і приладах.

Напруга в різних технічних пристроях і приладах

Таблиця 10

Пристрій, прилад

Напруга, В

Електронний мікроскоп

130 000

Рентгенівська установка

70 000-200 000

Електробритва

220

Електричний ліхтарик

4,5

Велосипедний генератор

7,2

Електрична лампа

220

Пилосос

220

Електроплита

220

Генератор автомобіля

12

Двигун тролейбуса

550

Двигун електровоза

1500

Апарат для контактного зварювання

0,1

Для вимірювання напруги в електричних колах використовують прилад - вольтметр (мал. 167, а - для шкільних дослідів, б - для лабораторних робіт). Щоб відрізнити вольтметри від амперметрів або інших електричних вимірювальних приладів, на їх шкалах ставлять літеру V. На схемах вольтметр зображають літерою V у колі (мал. 167, в).

Мал. 168

Як і в амперметра, біля одного затискача вольтметра ставлять знак «+». Цей затискач треба обов’язково з’єднувати з проводом, що йде від позитивного полюса джерела струму. Інакше стрілка приладу відхилятиметься у зворотний бік, і він може зіпсуватися, тобто слід враховувати напрямок електричного струму.

Вольтметр умикають інакше, ніж амперметр.

Дослід 2. Виміряємо напругу, яку дає батарея гальванічних елементів (мал. 168). Напруга на полюсах батареї гальванічних елементів становить 4,4 В.

Зауваження: у жодному разі так не можна вмикати амперметр, тому що він вийде з ладу!

Приєднаємо тепер вольтметр до одного із затискачів вимикача та лампи. Вольтметр нічого не показуватиме (мал. 169, а). А якщо приєднати вольтметр до обох затискачів лампи, то він покаже, яка напруга подається на лампу (мал. 169, б). Ця напруга дорівнює 4 В.

Мал. 169

Вольтметр слід приєднувати паралельно до ділянки кола, на якій потрібно виміряти напругу, тобто затискачі вольтметра треба приєднати до тих точок кола, між якими слід виміряти напругу. При цьому через вольтметр проходить певний струм з кола, що викликає зміну значення напруги в точках приєднання. Щоб ця зміна була якомога меншою, треба, щоб електричний опір вольтметра був якомога більший (про електричний опір дізнаєтеся трохи згодом).

На практиці використовують також вольтметри із цифровими індикаторами.

Вимірявши напругу в електромережі, бачимо, що вона дорівнює 209 В (мал. 170).

Сучасними вольтметрами можна вимірювати напругу до 106 В.

Мал. 170

ЦЕ ЦІКАВО ЗНАТИ

У деяких риб є органи, які виробляють електричний струм. Наприклад, електричний сом дає розряди напругою до 360 В, електричний скат - до 220 В, електричний вугор - до 650 В, сила струму при цьому може доходити до 2 А.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Що таке електрична напруга?

2. Як можна визначити напругу, знаючи роботу струму й електричний заряд?

3. Що прийнято за одиницю напруги? Як називають цю одиницю?

4. Яким приладом вимірюють напругу?

5. У яких одиницях градуюють шкалу вольтметра?

6. Поясніть, як вмикають вольтметр в електричне коло.

7. Чому вольтметр вмикають паралельно до ділянки кола?





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити