Електрична напруга. Вольтметр

Увага! Розпочинаємо вивчення теми №7!

Під час вивчення даної теми ви здобудете знання про напругу, її одиниці та способи вимірювання!
Перевіримо домашнє завдання:

           Кожен з Вас напевно чув застережливе «Не підходь! Там висока напруга!», обурене «Знову впала напруга в мережі!», запитальне «На яку напругу розрахований цей прилад?». Сьогодні Ви дізнаєтесь, що таке напруга і чому на всіх електротехнічних пристроях наводять її значення.

Ми з вами вже довели, що напрямлений рух заряджених частинок можливий завдяки дії на ці частинки сили з боку електричного поля. А ще ми вже знаємо, що коли тіло рухається під дією певної сили і напрямок руху тіла збігається з напрямком руху цієї сили, то сила виконує роботу. Отже, коли в певній ділянці кола існує струм, то електричне поле виконує роботу. Цю роботу прийнято називати роботою струму.

Робота, яку може виконати або виконує електричне поле, переміщуючи заряд по даній ділянці кола, визначається електричною напругою.

Електрична напруга на певній ділянці кола – це фізична величина, що чисельно дорівнює роботі електричного поля з переміщення одиничного позитивного заряду по цій ділянці .
              Напругу позначають символом U і визначають за формулою: 

де А – робота, яку може виконати (або виконує) електричне поле з переміщення заряду q по даній ділянці кола.

Одиницею напруги в СІ є вольт (В). Ця одиниця отримала назву на честь італійського вченого Алессандро Вольти .

1В – це така напруга на ділянці кола, при якій електричне поле виконує роботу 1Дж, переміщуючи по цій ділянці заряд, що дорівнює 1Кл.

            Крім Вольта, на практиці часто застосовують кратні й частинні одиниці напруги: мікровольт (мкВ), мілівольт (мВ) та кіловольт (кВ).

Так, електрична напруга на клітинній мембрані або мікрочипі становить кілька мікровольтів, а між хмарами під час грози – сотні кіловольтів.

Звернувшись до аналогії між електричним струмом і плином води, можна визначити, що напруга аналогічна різниці рівней води в посудинах.

Якщо рівні води в обох посудинах однакові, то вода з однієї посудини в іншу не переливатиметься. Аналогічно, якщо на кінцях ділянки електричного кола відсутня напруга, то струму в ділянці не буде.

Чим більшою є різниця рівней води в посудинах, тим більшу роботу виконає сила тяжіння під час падіння води масою 1кг. Відповідно чим більшою є напруга на кінцях ділянки кола, тим більшу роботу виконає сила, що діє з боку електричного поля, для переміщення заряду 1Кл. Для вимірювання напруги використовують прилад, який називається вольтметром. Зовні вольтметр дуже схожий на амперметр.

Як і будь-який вимірювальний прилад, вольтметр не повинен впливати на значення вимірюваної величини. Тому вольтметр сконструйований таким чином, що в разі включення його в електричне коло значення напруги на цій ділянці кола практично не змінюється.

Правила, яких необхідно дотримуватися під час вимірювання напруги вольтметром
1. Вольтметр приєднують паралельно до тієї ділянки кола, на якій необхідно виміряти напругу.
2. Клему вольтметра, біля якої стоїть знак «+», слід з’єднувати з проводом, який іде від позитивного полюса джерела струму; клему зі знаком «-» - із проводом, що йде від негативного полюса джерела струму.
3. Для вимірювання напруги на полюсах джерела струму вольтметр приєднують безпосередньо до клем джерела.

Розв'яжемо задачу: напруга на клемах автомобільного акумулятора становить 12В. З якої висоти має впасти вантаж масою 36кг, щоб сила тяжіння виконала таку саму роботу, яку виконує електричне поле, переміщуючи заряд 300Кл по одному з електричних кіл автомобіля ?

Домашнє завдання: Через нитку лампи розжарення тече струм 2А. За якої напруги працює лампа, якщо за 1хв електричне поле в нитці лампи виконує роботу 1,44Дж?

Список використаних джерел:

1.  Божинова Ф.Я., Кірюхін М.М., Кірюхіна О.О. Фізика. 9 клас. – Х.: Вид-во «Ранок», 2013.

2. Гончаренко С.У., Коршак Є.В., Коршак Н.М. Методика розв’язування задач з фізики. – К.: Вища шк., 1976.

3. Гельфгат И.М., Генденштейн Л. Э., Кирик Л.А. 1001 задача по физике с решениями. – Харьков – Москва, «Развивающее обучение», 1996.

4. Гофман Ю.В. Законы, формулы, задачи физики. Справочник. – К.: Наук. Думка, 1994.

5. Элементарный учебник физики. Под редакцией акад. Г.С. Ландсберга Том II «Электричество и магнетизм». – М.: Изд-во «Наука» - главная редакция физико-математической литеретуры, 1996.

6. Коршак Є.В., Ляшенко О. Планування уроків фізики у 8 класі. – Фізика та астрономія в школі. – 1999. - №4. – С.14-18.

7. Крот Ю. Є. Фізика у визначеннях, таблицях і схемах. – Х.: Вид-во «Ранок», 2013.

8. Лукашик В.І. Збірник запитань і задач з фізики. – К.: Рад. шк., 1991. – 208с.

9. Петрусенко Н.И. Сборник диктантов по физике. – Минск: Нар. Асвета, 1982. – 64с.

10. Савченко В.Ф. та ін. Уроки фізики у 7-8 класах: Метод. Посіб. Для вчителів/ В.Ф. Савченко, С.В. Коршак, О.І. Ляшенко. Фізичні бувальщини. На допомогу вчителю фізики/ В.Ф. Савченко. – К.; Ірпінь: ВТФ «Перун», 2002. – 320с.

11. Савченко М.О. Фізика: Розв’язування задач. – Тернопіль: Навч. книга – Богдан, 2004.

12.Соколович Ю.А., Богданова Г.С. Фізика. Довідник з прикладами розв’язування задач. – Х.: Вид-во «Ранок», 2013.

13. https://fc.vseosvita.ua/000c6x-edb1/00a.gif
14. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Volt%C3%ADmetroPY5aal.gif/220px-Volt%C3%ADmetroPY5aal.gif