É possível imaginar sua vida sem eletricidade? O homem moderno cercou-se firmemente de eletrodomésticos que ajudam na vida. Não podemos mais imaginar a nós mesmos e nossas vidas sem assistentes domésticos inteligentes.
A tecnologia está cada vez mais mudando para o uso da eletricidade. Até o transporte está sendo gradualmente transferido para motores elétricos, o que pode reduzir danos significativos à natureza.
Hoje vamos tentar responder as seguintes perguntas:
- O que é corrente elétrica?
- O que é tensão elétrica?
- Como determinar a tensão?
- Em que medida a tensão é medida?
O que é atual?
No início do estudo da eletricidade, ela era obtida esfregando um corpo contra o outro. Um suprimento maior de carga pode ser obtido durante uma tempestade usando uma descarga natural - relâmpago. Sabe-se que este método custou a vida de um estudante de M. V. Lomonosov - Richter.
A carga em si é difícil e irracional de usar. É necessário obter seu movimento direcionado - uma corrente elétrica. Propriedades atuais:
- aquecimento do condutor;
- ação química;
- ação mecânica;
- ação magnética.
Eles são usados na vida cotidiana e na tecnologia. Uma condição necessária para a existência de corrente é a presença de uma fonte de corrente, cargas elétricas livres e um condutor fechado.
Fundo
Em 1792, o famoso físico, fisiologista e inventor italiano Alessandro Volta interessou-se pelas conclusões de seu compatriota Luigi Galvani sobre a natureza dos impulsos atuais nos órgãos animais. A observação de longo prazo do comportamento das pernas de rã, fixadas em ganchos de metal, permitiu-lhe concluir que a fonte de eletricidade não é um organismo vivo, mas o contato de metais diferentes. É esta circunstância que contribui para o fluxo de eletricidade, e a reação das terminações nervosas é apenas um efeito fisiológico da corrente.
Uma descoberta única levou à criação da primeira fonte de corrente contínua do mundo, chamada de Pilar Voltaico. Metais diferentes (Volta argumentou que eles deveriam ser removidos uns dos outros em uma série de elementos químicos) são colocados com papel impregnado com um "condutor de segundo tipo" líquido.
Este dispositivo foi a primeira fonte de tensão constante. A unidade de tensão elétrica imortalizou o nome de Alessandro Volta.
fonte de alimentação CC
O principal elemento do circuito elétrico é uma fonte de corrente. Seu objetivo é criar um campo elétrico, sob a influência do qual partículas carregadas livres (elétrons, íons) entram em movimento direcionado. Acumulado emelementos individuais das cargas da fonte (chamados de pólos) têm sinais diferentes. A própria carga é redistribuída dentro da fonte sob a ação de forças de natureza não elétrica (mecânica, química, magnética, térmica etc.). O campo elétrico criado pelos pólos fora da fonte de corrente faz o trabalho de mover a carga em um condutor fechado. Alessandro Volta falou sobre a necessidade de um circuito fechado para gerar corrente contínua.
Como a carga se move em fontes sob a ação de forças não elétricas, pode-se argumentar que essas forças realizam trabalho. Vamos chamá-los de forasteiros. A razão entre o trabalho das forças externas para transferir a carga dentro da fonte de corrente para a magnitude da carga é chamada de força eletromotriz.
Notação matemática para esta proporção:
- Ε=Ast: q,
onde E é a força eletromotriz (CEM), Asté o trabalho das forças externas, q é a carga transportada pelas forças externas na fonte.
EMF caracteriza a capacidade de uma fonte de criar uma corrente, mas a principal característica de uma fonte às vezes é considerada uma tensão elétrica (diferença de potencial).
Tensão
A razão do trabalho do campo para mover a carga no condutor para a magnitude da carga é chamada de tensão elétrica.
Para determiná-lo, você precisa dividir o valor do trabalho de campo pelo valor da carga. Seja A o trabalho realizado pelo campo elétrico da fonte de corrente para mover a carga q. U - tensão elétrica. Notação matemática da fórmula correspondente:
U=A: q
Como qualquer quantidade física, a tensão tem uma unidade de medida. Como é medida a tensão? Com o nome do inventor da primeira fonte de corrente contínua do mundo, Alessandro Volta, esse valor recebeu sua própria unidade de medida. No sistema internacional, a tensão é medida em volts (V).
Uma tensão de 1 V é a tensão de um campo elétrico que realiza um trabalho de 1 J para mover uma carga de 1 C.
V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).
Em unidades básicas do SI, a unidade de tensão elétrica:
kg•m/(A•s3).
Valor obrigatório
Por que não é suficiente, caracterizando a corrente, introduzir o conceito de força de corrente? Vamos fazer um experimento mental. Vamos pegar duas lâmpadas diferentes: uma lâmpada doméstica comum e uma lâmpada de lanterna. Ao conectá-los a diferentes fontes de corrente (rede da cidade e bateria), você pode obter exatamente o mesmo valor de corrente. Ao mesmo tempo, uma lâmpada doméstica dá mais luz, ou seja, o trabalho da corrente nela é muito maior.
Diferentes fontes de corrente possuem diferentes tensões. Portanto, esse valor é essencial.
Analogia útil
Compreender o significado físico da tensão elétrica vem de uma analogia interessante. Nos vasos comunicantes, o fluido flui de tubo para tubo se houver uma diferença de pressão neles. O fluxo de fluido pára em caso de igualdadepressão.
Se a corrente do líquido for comparada com o fluxo de carga elétrica, então a diferença de pressão das colunas de líquido desempenha o mesmo papel que a diferença de potencial na fonte de corrente.
Desde que os processos que acompanham a redistribuição de carga nos pólos ocorram dentro da fonte de corrente, ela é capaz de criar uma corrente no condutor. A tensão da corrente elétrica é medida em volts, a diferença de pressão tem uma unidade de medida - pascal.
Corrente alternada
A corrente elétrica, mudando periodicamente sua direção, é chamada de variável. É criado por uma fonte de tensão alternada. Na maioria das vezes é um gerador. Vamos tentar explicar: qual é a medida da tensão AC?
O próprio princípio da geração atual é baseado no fenômeno da indução eletromagnética. A rotação de um circuito fechado em um campo magnético leva ao aparecimento de uma diferença de potencial no condutor. A tensão é medida em volts e no caso de variação de corrente.
Pode-se argumentar que a tensão não muda? Obviamente, devido a uma mudança no ângulo entre o plano do contorno e a normal a ele, a tensão gerada muda ao longo do tempo. Seu valor cresce de zero até algum valor máximo, depois cai novamente para zero. Não há necessidade de falar sobre um determinado valor. Insira o chamado valor de tensão efetiva:
- Ud=U: √2.
Qual instrumento mede tensão?
Um dispositivo para medição de tensão elétrica - um voltímetro. O princípio de seu funcionamento é baseado na interação de um circuito com a corrente e um campo magnéticoímã permanente. Sabe-se que um circuito com corrente gira em um campo magnético. Dependendo da quantidade de corrente no circuito, o ângulo de rotação muda.
Se você anexar uma seta ao circuito, ela se desviará de zero quando a corrente fluir no circuito (geralmente a bobina). Dependendo do que a tensão é medida, a escala do dispositivo é graduada. É possível usar submúltiplos e múltiplos.
No caso de valores baixos, a tensão elétrica é medida em milivolts ou microvolts. Pelo contrário, várias unidades são usadas em redes de alta tensão.
Qualquer voltímetro é conectado em paralelo àquela parte do circuito onde a tensão é medida. A principal propriedade do circuito do dispositivo pode ser chamada de alta resistência ôhmica. Um voltímetro, não importa em que tensão seja medida, não deve afetar a intensidade da corrente no circuito. Uma pequena corrente passa por ele, o que não afeta significativamente o valor principal.
Tabela de tensão
| Dispositivo físico | Tensão em seus contatos, V |
| Polo Volt | 1, 1 |
| Bateria da lanterna | 1, 5 |
| Bateria Alcalina | 1, 25 |
| Bateria ácida | 2 |
| Rede da cidade | 220 |
| Alta tensãolinhas de energia | 500.000 |
| Entre as nuvens em uma tempestade | Até 100.000.000 |
Aplicação prática de um voltímetro
Para usar o voltímetro de forma eficaz, você deve aprender a usá-lo. Um experimentador curioso pode ser aconselhado a entrar em contato com os professores da escola.
As salas de aula de física escolar são equipadas com laboratório e instrumentos de demonstração para medição de tensões.
Opere qualquer voltímetro com cuidado, seguindo regras simples:
- O voltímetro tem um limite máximo de medição. Este é o valor mais alto em sua escala. Não o conecte a um circuito contendo um elemento de tensão mais alta.
- Se não houver outra fonte ou voltímetro, você pode usar um sistema de resistência adicional. Neste caso, a escala do voltímetro também deve ser alterada.
- Aparelhos elétricos são conectados ao circuito DC dependendo das indicações do sinal de carga em seus terminais. O terminal positivo da fonte de corrente deve ser conectado ao terminal positivo do voltímetro, o terminal negativo ao terminal negativo. Se misturados, as setas do dispositivo podem dobrar, o que é altamente indesejável.
- Todas as conexões são feitas exclusivamente para um circuito desenergizado.
Insalubre
A ação da corrente elétrica pode não ser segura para humanos. Menos de 24 V é considerado inofensivo.
A ação da corrente sob a tensão da rede da cidade (220 V) é bastante perceptível. Tocar em contatos nus é acompanhado por um "choque" significativo.
Tensão durante uma tempestade passa uma corrente tão alta através do corpo humano que ameaça matá-lo. Não arrisque sua vida e saúde.
