¿Es posible imaginar tu vida sin electricidad? El hombre moderno se ha rodeado estrechamente de electrodomésticos que ayudan en la vida. Ya no podemos imaginarnos a nosotros mismos ni a nuestras vidas sin asistentes domésticos inteligentes.
La tecnología está cambiando cada vez más al uso de la electricidad. Incluso el transporte se está transfiriendo gradualmente a los motores eléctricos, lo que puede reducir un daño significativo a la naturaleza.
Hoy intentaremos responder a las siguientes preguntas:
- ¿Qué es la corriente eléctrica?
- ¿Qué es el voltaje eléctrico?
- ¿Cómo determinar el voltaje?
- ¿En qué se mide el voltaje?
¿Qué es actual?
En los albores del estudio de la electricidad, se obtenía frotando un cuerpo contra otro. Se podría obtener un mayor suministro de carga durante una tormenta utilizando una descarga natural: un rayo. Se sabe que este método le costó la vida a un alumno de M. V. Lomonosov - Richter.
La carga en sí es difícil e irracional de usar. Es necesario obtener su movimiento dirigido - una corriente eléctrica. Propiedades actuales:
- calentar el conductor;
- acción química;
- acción mecánica;
- acción magnética.
Se utilizan en la vida cotidiana y en la tecnología. Una condición necesaria para la existencia de corriente es la presencia de una fuente de corriente, cargas eléctricas libres y un conductor cerrado.
Fondo
En 1792, el famoso físico, fisiólogo e inventor italiano Alessandro Volta se interesó por las conclusiones de su compatriota Luigi Galvani sobre la naturaleza de los impulsos de corriente en los órganos animales. La observación a largo plazo del comportamiento de las ancas de rana, fijadas en ganchos de metal, le permitió concluir que la fuente de electricidad no es un organismo vivo, sino el contacto de metales disímiles. Es esta circunstancia la que contribuye al flujo de electricidad, y la reacción de las terminaciones nerviosas es solo un efecto fisiológico de la corriente.
Un descubrimiento único condujo a la creación de la primera fuente de corriente continua del mundo, llamada Pilar Voltaico. Los metales disímiles (Volta argumentó que deberían separarse unos de otros en una serie de elementos químicos) se colocan con papel impregnado con un "conductor de segundo tipo" líquido.
Este dispositivo fue la primera fuente de voltaje constante. La unidad de tensión eléctrica inmortalizó el nombre de Alessandro Volta.
Fuente de alimentación de CC
El elemento principal del circuito eléctrico es una fuente de corriente. Su propósito es crear un campo eléctrico, bajo la influencia del cual las partículas cargadas libres (electrones, iones) entran en movimiento dirigido. acumulado enlos elementos individuales de las cargas fuente (se les llama polos) tienen signos diferentes. La propia carga se redistribuye en el interior de la fuente bajo la acción de fuerzas de naturaleza no eléctrica (mecánicas, químicas, magnéticas, térmicas, etc.). El campo eléctrico creado por los polos fuera de la fuente de corriente hace el trabajo de mover la carga en un conductor cerrado. Alessandro Volta habló sobre la necesidad de un circuito cerrado para crear corriente continua.
Dado que la carga se mueve en las fuentes bajo la acción de fuerzas no eléctricas, se puede argumentar que estas fuerzas realizan trabajo. Llamémoslos forasteros. La relación entre el trabajo de las fuerzas externas para transferir la carga dentro de la fuente de corriente y la magnitud de la carga se denomina fuerza electromotriz.
Notación matemática para esta razón:
- Ε=LAst: q,
donde E es la fuerza electromotriz (EMF), Astes el trabajo de fuerzas externas, q es la carga transportada por fuerzas externas en la fuente.
EMF caracteriza la capacidad de una fuente para crear una corriente, pero la característica principal de una fuente a veces se considera un voltaje eléctrico (diferencia de potencial).
Voltaje
La relación entre el trabajo del campo para mover la carga en el conductor y la magnitud de la carga se llama voltaje eléctrico.
Para determinarlo, debe dividir el valor del trabajo de campo por el valor del cargo. Sea A el trabajo realizado por el campo eléctrico de la fuente de corriente para mover la carga q. U - voltaje eléctrico. Notación matemática de la fórmula correspondiente:
U=A: q
Como cualquier cantidad física, el voltaje tiene una unidad de medida. ¿Cómo se mide el voltaje? Por el nombre del inventor de la primera fuente de corriente continua del mundo, Alessandro Volta, este valor recibió su propia unidad de medida. En el sistema internacional, el voltaje se mide en voltios (V).
Un voltaje de 1 V es el voltaje de un campo eléctrico que realiza un trabajo de 1 J para mover una carga de 1 C.
V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).
En unidades SI básicas, la unidad de voltaje eléctrico:
kg•m/(A•s3).
Valor requerido
¿Por qué no basta con caracterizar la corriente para introducir el concepto de intensidad de la corriente? Hagamos un experimento mental. Tomemos dos lámparas diferentes: una lámpara doméstica común y una lámpara de una linterna. Al conectarlos a diferentes fuentes de corriente (red de la ciudad y batería), puede obtener exactamente el mismo valor de corriente. Al mismo tiempo, una lámpara doméstica da más luz, es decir, el trabajo de la corriente en ella es mucho mayor.
Diferentes fuentes de corriente tienen diferentes voltajes. Por lo tanto, este valor es esencial.
Analogía útil
Comprender el significado físico del voltaje eléctrico proviene de una analogía interesante. En los vasos comunicantes, el fluido fluye de un tubo a otro si hay una diferencia de presión en ellos. El flujo de fluido se detiene en caso de igualdadpresión.
Si la corriente del líquido se compara con el flujo de carga eléctrica, entonces la diferencia de presión de las columnas de líquido juega el mismo papel que la diferencia de potencial en la fuente de corriente.
Mientras los procesos que acompañan la redistribución de la carga en los polos se lleven a cabo dentro de la fuente de corriente, esta puede crear una corriente en el conductor. El voltaje de la corriente eléctrica se mide en voltios, la diferencia de presión tiene una unidad de medida: pascal.
Corriente alterna
La corriente eléctrica, que cambia periódicamente su dirección, se llama variable. Es creado por una fuente de voltaje alterno. La mayoría de las veces es un generador. Intentemos explicar: ¿cuál es la medida del voltaje de CA?
El principio mismo de la generación de corriente se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética. La rotación de un circuito cerrado en un campo magnético provoca la aparición de una diferencia de potencial en el conductor. El voltaje se mide en voltios y en el caso de corriente variable.
¿Se puede argumentar que el voltaje no cambia? Obviamente, debido a un cambio en el ángulo entre el plano del contorno y la normal al mismo, el voltaje generado cambia con el tiempo. Su valor crece desde cero hasta algún valor máximo, luego vuelve a caer a cero. No hay necesidad de hablar de un cierto valor. Ingrese el llamado valor de voltaje efectivo:
- Ud=U: √2.
¿Qué instrumento mide el voltaje?
Un dispositivo para medir el voltaje eléctrico: un voltímetro. El principio de su funcionamiento se basa en la interacción de un circuito con corriente y un campo magnético.imán permanente. Se sabe que un circuito con corriente gira en un campo magnético. Dependiendo de la cantidad de corriente en el circuito, el ángulo de rotación cambia.
Si coloca una flecha en el circuito, entonces se desvía de cero cuando la corriente fluye en el circuito (generalmente la bobina). Dependiendo de en qué se mida el voltaje, la escala del dispositivo se gradúa. Es posible utilizar submúltiplos y múltiplos.
En el caso de valores bajos, la tensión eléctrica se mide en milivoltios o microvoltios. Por el contrario, en las redes de alta tensión se utilizan varias unidades.
Cualquier voltímetro está conectado en paralelo a la parte del circuito donde se mide el voltaje. La propiedad principal del circuito del dispositivo se puede llamar alta resistencia óhmica. Un voltímetro, sin importar en qué voltaje se mida, no debería afectar la intensidad de la corriente en el circuito. A través de él pasa una pequeña corriente, que no afecta significativamente el valor principal.
Tabla de voltaje
| Dispositivo físico | Tensión en sus contactos, V |
| Polo de voltios | 1, 1 |
| Batería de linterna | 1, 5 |
| Batería alcalina | 1, 25 |
| Batería de ácido | 2 |
| Red de la ciudad | 220 |
| Alto voltajelíneas eléctricas | 500,000 |
| Entre las nubes en una tormenta | Hasta 100.000.000 |
Aplicación práctica de un voltímetro
Para usar el voltímetro de manera efectiva, debe aprender a usarlo. Se puede aconsejar a un experimentador curioso que se ponga en contacto con los profesores de la escuela.
Las aulas de física de la escuela están equipadas con instrumentos de laboratorio y de demostración para medir tensiones.
Opere cualquier voltímetro con precaución, siguiendo reglas simples:
- El voltímetro tiene un límite máximo de medición. Este es el valor más alto en su escala. No lo conecte a un circuito que contenga un elemento de mayor voltaje.
- Si no hay otra fuente o voltímetro, puede utilizar un sistema de resistencia adicional. En este caso, también se debe cambiar la escala del voltímetro.
- Los aparatos eléctricos se conectan al circuito de CC en función de las indicaciones del signo de carga en sus terminales. El terminal positivo de la fuente de corriente debe estar conectado al terminal positivo del voltímetro, el terminal negativo al terminal negativo. Si se mezclan, las flechas del dispositivo pueden doblarse, lo cual es muy poco deseable.
- Todas las conexiones se realizan exclusivamente a un circuito desenergizado.
Poco saludable
La acción de la corriente eléctrica puede ser peligrosa para los humanos. Menos de 24 V se considera inofensivo.
La acción de la corriente bajo el voltaje de la red de la ciudad (220 V) es bastante notable. Tocar contactos desnudos va acompañado de un "shock" significativo.
El voltaje durante una tormenta pasa una corriente tan alta a través del cuerpo humano que amenaza con matarlo. No arriesgues tu vida y tu salud.
