В чем измеряется напряжение – простое объяснение

О том, что в электротехнике есть такое понятие, как напряжение, знают многие. Напряжение может быть постоянным или переменным, оно может иметь различные величины и разную форму. Но в отличие от силы тока объяснить, что называется электрическим напряжением, могут далеко не все. Также многие знают, что напряжение измеряется в Вольтах, но что это за величина? Постараемся разобраться в этих и подобных вопросах.

Что такое электрическое напряжение?

Прежде чем разбираться в таких тонкостях, вспомним, что такое электрический ток. Упорядоченное движение заряженных частиц по замкнутой цепи называется электрическим током. А теперь подумаем, что заставляет эти заряженные частицы двигаться? Есть несколько способов заставить их перемещаться:

  • механическое;
  • химическое;
  • фотоэлектрическое;
  • статистическое;
  • атмосферное;
  • биологическое.

Для широкого пользования применяют первые два способа, их и разберем. При механическом способе вокруг катушки вращается магнит, или, наоборот, вокруг магнита вращается катушка, не так важно, главное, чтобы они двигались относительно друг друга.

Когда происходит такой процесс, в катушке электроны начинают двигаться вслед за магнитным полем, на концах катушки появляется заряд противоположного знака. То есть на одном конце имеется положительный заряд, на другом отрицательный.

Если катушку соединить проводом, то по проводу пойдет ток, потому что противоположно заряженные частицы притягиваются. А раз на концах катушки имеется разность потенциалов, то они стремятся соединиться, провод помогает им в этом.

Логично, что чем больше заряда накапливается на концах катушки, тем сильнее будет притяжение. Вот эту разность зарядов, в большинстве случаев, принято считать напряжением.

Единица измерения напряжения

Само по себе напряжение не производит работу, это делают заряды, перемещающиеся по цепи. Например, при движении электронов по вольфрамовой нити, электроны сталкиваются с атомами вольфрама и отдают ему часть энергии.

Благодаря этому нить нагревается и испускает электромагнитное излучение: тепло и свет. Но чтобы нить накалилась до необходимой температуры, необходимо точно знать сопротивление ее и подаваемое напряжение. В чем измеряется напряжение?

единица измерения напряжения

Единицей измерения напряжения служит Вольт. В русском обозначении используется буква В, в международном – V. Что понимается под напряжением в 1В? При таком напряжении по цепи должен идти постоянный ток величиной 1 А и совершаться работа мощностью 1 Вт.

Электрическое напряжение измеряется в Вольтах, названа эта величина в честь итальянского ученого Алессандро Вольта

По другому определению при напряжении в 1 В для перемещения заряда в 1 Кулон совершается работа в 1 Джоуль. Если более подробно рассматривать, в каких единицах измеряется напряжение, то следует отметить более крупную величину в 1 кВ (киловольт) и более мелкие: 1 мВ (милливольт), 1 мкВ (микровольт). Более подробную информацию можно увидеть в приведенной таблице:

От чего зависит напряжение

Как было показано выше, источники питания могут иметь разную природу. Так, грозовой разряд может достигать напряжения в 100 МВ и более, а в живом организме до нескольких вольт: у электрического ската 200–250 В; электрического угря до 650В. Гальванические элементы рассчитаны на питание приборов, для которых они предназначены и имеют напряжение до нескольких десятков вольт.

Также электрическое напряжение зависит от норм страны, где оно используется. Хотя напряжение на электростанциях имеет небольшое значение, с помощью трансформаторов его поднимают до нескольких десятков или сотен киловольт. Это снижает потери при передачах его на большие расстояния.

Каким прибором измеряется напряжение

Важно знать не только в чем измеряется напряжение, но и с помощью какого прибора можно произвести это измерение. Для этого потребуется вольтметр.

Несколько десятилетий назад существовали стрелочные приборы. В них стрелка отклонялась под действием электромагнита, выполненного в виде рамочной катушки, расположенной в постоянном магните. В современных приборах применяется жидкокристаллическое табло, а показания определяются встроенной микросхемой.

в чем измеряется напряжение

Осторожно! При измерении напряжения переключатель выбора измеряемых величин не должен оказаться в области измерения тока, это неизбежно приведет к выходу прибора из строя.

У некоторых может возникнуть вопрос: что лучше, отдельный вольтметр или мультиметр? Не имеет значения, каким прибором измеряется напряжение, все они приспособлены для этого. Те погрешности, которые содержатся в широко распространенных приборах, вполне допустимы для бытовых измерений.

каким прибором измеряют напряжение

Качество же прибора не зависит от его сложности или функциональности, как правило, это связано с недобросовестностью или неопытностью производителя.

Виды напряжения

Во время измерения напряжения важно знать, с каким родом напряжения мы имеем дело. Дело в том, что для получения желаемого результата необходимо:

  • знать род тока;
  • иметь представление о возможной величине;
  • знать возможности прибора.

От рода тока будет зависеть, в какой области прибора следует устанавливать круговой переключатель. Также может иметь значение расположения щупов относительно клемм источника питания. Хотя многие приборы защищены от неправильного выбора шкалы измерений, неправильно выбранная шкала может значительно повлиять на показания.

Мультиметры способны измерять постоянное и переменное напряжение, но что касается переменного тока, здесь они ограничены в выборе. Рассмотрим это более подробно.

Постоянное напряжение

Электрическое напряжение бывает:

  • постоянное;
  • переменное.

К постоянному току традиционно относят следующие источники:

  • гальванические элементы, солнечные батареи;
  • выпрямители;
  • генераторы постоянного тока.

Из них только первый источник действительно считается постоянным. По определению постоянным называется ток, не изменяющийся по величине и направлению. Выпрямители выдают однонаправленный пульсирующий ток, у которого есть своя частота.

Использование сглаживающих фильтров снижает эти колебания, но полностью не устраняет их, по крайней мере, в большинстве выпрямителях. Что касается генераторов, то у них и вовсе напряжение «скачет» от нуля до максимального значения. Это тоже требует сглаживание импульсов.

Гальванические элементы, как и солнечные батареи, на самом деле выдают постоянный ток. Конечно, при разряде элемента напряжение падает, но это происходит независимо от самого источника.

Для измерения постоянного напряжения необходимо соблюдать полярность. Поэтому щупы многих вольтметров или их провода окрашиваются в разные цвета.

Переменное напряжение

К переменному току можно отнести:

Синусоидальный ток отличается от других видов тем, что напряжение переходит нулевую отметку. В одном периоде напряжение с нуля доходит до максимального положительного значения, а затем снижается до максимального отрицательного значения, переходя нулевое значение. Пульсирующее и выпрямленное напряжения измеряются постоянным вольтметром, в то время как синусоидальный измеряется переменным вольтметром.

виды напряжения

Синусоидальный ток многим отличается от постоянного. Например, различают способ измерения:

  • фазный;
  • линейный.

Фазное напряжение измеряется между нулевым проводом и фазой, в то время как линейное измеряется между фазами. Поскольку напряжение во времени постоянно меняется, можно определить его разные значения:

  • мгновенное;
  • амплитудное;
  • среднее;
  • среднеквадратическое;
  • средневыпрямленное.

Мгновенным напряжением называется напряжение, соответствующее мгновенному значению по времени. То есть оно может иметь любое значение как в положительной области, так и в отрицательной.

Амплитудное – напряжение между двумя максимальными значениями периода. Среднее значение в переменном токе равно нулю.

Среднеквадратическое, это именно то значение, которое показывает мультиметр. Средневыпрямленное напряжение приравнивается к постоянному току.

синусоида переменного напряжения

Мы разобрали не только, в чем измеряется напряжение, но и разницу между постоянным и переменным напряжением. Узнали, что переменное напряжение можно измерять различными способами. Вся эта информация поможет лучше понимать специфичные формулировки, связанные с напряжением.

Похожие материалы на сайте: