Электрическое напряжение измерение напряжения вольтметр

Электрическое напряжение измерение напряжения вольтметр

27.01.2016

Урок 35 (8 класс)

Тема. Электрическое напряжение. Вольтметр

1. Электрическое напряжение, единица измерения, формула вычисления

На прошлых уроках мы узнали о том, что такое сила тока, и о том, что эта величина характеризует действие электрического тока. Мы уже рассмотрели несколько факторов, от которых она зависит, теперь рассмотрим другие параметры, которые на нее влияют. Для этого достаточно провести простой эксперимент: подключить к электрической цепи сначала один источник тока, потом последовательно два одинаковых, а затем и три одинаковых источника, при этом каждый раз измеряя силу тока в цепи. В результате измерений будет видна простая зависимость: сила тока растет пропорционально количеству подключаемых источников. Почему же так получается? Функция источника тока – создавать электрическое поле в цепи, соответственно, чем больше включено последовательно в цепь источников, тем более сильное электрическое поле они создают. Из этого можно сделать вывод, что электрическое поле влияет на силу тока в цепи. При этом при перемещении зарядов по проводнику совершается работа электрического тока, что говорит о том, что работа электрического поля определяет силу тока в цепи.

С другой стороны, можно вспомнить аналогию между протеканием электрического тока в проводнике и воды в трубе. Когда речь идее о массе воды, протекающей через сечение трубы, то это можно сравнивать с величиной заряда, который прошел через проводник. А перепад высоты в трубе, который и формирует напор и течение воды, можно сравнить с таким понятием, как электрическое напряжение.

Для характеристики работы электрического поля по перемещению заряда введена такая величина, как электрическое напряжение.

Электрическое напряжение – физическая величина, которая равна работе электрического поля по перемещению единичного заряда из одной точки в другую.

Обозначение. напряжение

Единица измерения. вольт

Названа единица измерения напряжения в честь итальянского ученого Алессанро Вольта (1745–1827) (рис. 1).

Если привести стандартный пример о смысле всем известной надписи на любых домашних бытовых приборах «220 В», то она означает, что на участке цепи совершается работа 220 Дж по перемещению заряда 1 Кл.

Рис. 1. Алессанро Вольта

Формула для расчета напряжения:

Где:

работа электрического поля по перенесению заряда, Дж;

заряд, Кл.

Следовательно, единицу измерения напряжения можно представить так:

Между формулами для вычисления напряжения и силы тока существует взаимосвязь, на которую следует обратить внимание: и . В обеих формулах присутствует величина электрического заряда , что может оказаться полезным при решении некоторых задач.

Для измерения напряжения используют прибор, который называется вольтметр (рис. 2).

Рис. 2. Вольтметр

Существуют различные вольтметры по особенностям их применения, но в основе принципа их работы лежит электромагнитное действие тока. Обозначаются все вольтметры латинской буквой , которая наносится на циферблат приборов и используется в схематическом изображении прибора.

В школьных условиях используются, например, вольтметры, изображенные на рисунке 3. С их помощью проводятся измерения напряжения в электрических цепях при проведении лабораторных работ.

Основными элементами демонстрационного вольтметра являются корпус, шкала, стрелка и клеммы. Клеммы обычно подписаны плюсом или минусом и для наглядности выделены разными цветами: красный – плюс, черный (синий) – минус. Сделано это с целью того, чтобы заведомо правильно подключать клеммы прибора к соответствующим проводам, подключенным к источнику. В отличие от амперметра, который включается в разрыв цепи последовательно, вольтметр включается в цепь параллельно.

Безусловно, любой электрический измерительный прибор должен минимально влиять на исследуемую цепь, поэтому вольтметр имеет такие конструктивные особенности, что его через него идет минимальный ток. Обеспечивается такой эффект подбором специальных материалов, которые способствуют минимальному протеканию заряда через прибор.

3. Вольтметр в электрических схемах

Схематическое изображение вольтметра (рис. 4):

Рис. 4.

В цепи почти минимальный набор элементов: источник тока, лампа накаливания, ключ, амперметр, подключенный последовательно, и вольтметр, подключенный параллельно к лампочке.

Изобразим для примера электрическую схему (рис. 5), в которой подключен вольтметр.

Замечание. Лучше начинать сборку электрической цепи со всех элементов, кроме вольтметра, а его уже подключать в конце.

Читайте также:  Выпечка на сухих дрожжах с фото

При включении вольтметра в цепь необходимо соблюдать следующие правила:
1) зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение (параллельно соответствующему участку цепи);
2) клемму вольтметра со знаком «+ » следует соединять с той точкой участка цепи, которая соединена с положительным полюсом источника тока, а клемму со знаком «-» — с точкой, которая соединена с отрицательным полюсом источника тока.
Если требуется измерить напряжение на источнике тока, то вольтметр присоединяют непосредственно к его зажимам (рис. 31).

В других случаях, например при измерении напряжения на лампе, это делают так, как показано на рисунке 32.

4. Виды вольтметров

Существует множество различных видов вольтметров с различающимися шкалами. Поэтому вопрос о вычислении цены прибора в данном случае очень актуален. Очень распространены микроамперметры, миллиамперметры, просто амперметры и т. д. По их названиям понятно, с какой кратностью производятся измерения.

Кроме того, вольтметры делят на приборы постоянного тока и переменного тока. Хотя в городской сети и переменный ток, но на данном этапе изучения физики мы занимаемся постоянным током, который подают все гальванические элементы, поэтому нас и будут интересовать соответствующие вольтметры. То, что прибор предназначен для цепей переменного тока, принято изображать на циферблате в виде волнистой линии (рис. 6).

Рис. 6. Вольтметр переменного тока

Замечание. Если говорить о значениях напряжений, то, например, напряжение 1 В является небольшой величиной. В промышленности используются гораздо большие значения напряжений, измеряемые сотнями вольт, киловольтами и даже мегавольтами. В быту же используется напряжение 220 В и меньшее.

Закрепление. Решение типовых задач:
Задача 1

Плитка включена в осветительную сеть. Какое количество электричества протекает через нее за 10 минут, если сила тока в подводящем шнуре равна 5А?

Время в системе СИ 10 минут = 600с,
По определению сила тока равна отношению заряда ко времени.
I=q/t
Отсюда,заряд равен произведению силы тока на время.
q = I•t = 5А•600 с = 3000Кл

Сколько электронов проходит через спираль лампы накаливания за 1с при силе тока в лампе1,6А?

Заряд электрона равен e = 1,6 •10 -19 Кл,
Весь заряд можно вычислить по формуле:
q = I•t – заряд равен произведению силы тока на время .
Количество электронов равно отношению полного заряда к заряду одного электрона:
N=q/e
Отсюда следует N = I•t /e = 1,6А•1с/1,6 •10 -19 Кл = 10 19

Определите напряжение на участке цепи, если при прохождении по нему заряда

в 15 Кл током была совершенна работа в 6 кДж.

U = A/q = 6000 Дж/15 Кл = 400 В.

Задача 4

При переносе 60 Кл электричества из одной точки электрической цепи в

другую за 12 мин совершенна работа 900 Дж. Определите напряжение и силу тока

U = A/q = 900 Дж/60 Кл = 15 В

I = q/t = 60 Кл/720 с = 0,08 А.


Домашнее задание:

1. В.В.Белага, И.А.Ломаченков, Ю.А.Панебратцев. Физика. 8 класс, Москва, «Просвещение», 2016. Читать § 34 (с.82-83).

2. Ответить на вопросы (устно).

2.1. Ученик утверждает, что амперметр, включённый в цепь перед лампочкой, покажет большую силу тока, чем включённый после неё. Прав ли ученик?

2.2. Как определить максимальную силу тока, которую можно измерить с помощью данного амперметра?

3. Решить задачи:

3.1. При какой силе тока за 4 с сквозь поперечное сечение проводника проходит 32 Кл?

3.2. Вычислите силу тока в проводнике, по которому прошел заряд 24 Кл за 96 с.

3.3. При протекании электрического тока через водный раствор кислоты выделяется водород. Какой электрический заряд проходит через раствор кислоты, если при силе тока 2 А процесс получения необходимого количества водорода длится 5 часов?

4. Решить задачи:

4.1. Вычислите, какой заряд прошел через проводник, если при напряжении 36 В электрическое поле выполнило работу 72 Дж.

Электрическое напряжение. Единицы напряжения. Вольтметр. Добавочное сопротивление.

Напряжение – величина, равная отношению работы, совершаемой электрическим полем к модулю перемещаемого заряда.

Читайте также:  Поделки из фоторамок своими руками

*Единица напряжение названа вольтом (В) в честь итальянского учёного Алессандро Вольта, создавшего первое гальванический элемент.

*За единицу напряжения принимают такое электрическое напряжение на концах проводника, при котором работа по перемещению электрического заряда в 1Кл по этому проводнику равна 1Дж

*Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника.

Кроме вольта применяют дольные и кратные ему единицы: милливольт (мВ) и киловольт (кВ). 1 мВ = 0,001 В 1 кВ = 1000 В

Для измерения напряжения на полюсах источника тока или на каком-нибудь участке цепи применяют прибор, называемый вольтметром.

Вольтметр, используемый в школьных опытах, показан на рисунке 1, в лабораторных работах — на рисунке 2.

Многие вольтметры по внешнему виду очень похожи на амперметры. Для отличия вольтметра от других электроизмерительных приборов на его шкале ставят букву V. На схемах вольтметр изображают кружком с буквой V внутри.

Зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение. Такое включение прибора называют параллельным.

*Для измерения используют вольтметр с очень большим сопротивлением. Сопротивление идеального вольтметра стремится к бесконечности.

*Для изменения предела измерений вольтметра используют добавочное сопротивление, которое подключают последовательно к прибору.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10662 — | 8022 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Разделы: Физика

Класс: 8

Цель урока: дать понятие напряжение как физической величины характеризующей электрическое поле, создающее электрический ток, вести единицу напряжения.

Оборудование: амперметры двух видов, вольтметры двух видов, портрет Алессандро Вольта.

Ход урока

I. Актуализация знаний.

Проверка домашнего задания. Слайд 2.

  1. Что такое сила тока? Какой буквой она обозначается?
  2. По какой формуле находится сила тока?
  3. Как называется прибор для измерения силы тока? Как он обозначается в схемах?
  4. Как называется единица силы тока? Как она обозначается?
  5. Какими правилами следует руководствоваться при включении амперметра в цепь?
  6. По какой формуле находится электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, если известны сила тока и время его прохождения?
  7. Индивидуальные задания:

1) Через поперечное сечение проводника в 1 с проходит 6*10 -19 электронов. Какова сила тока в проводнике? Заряд электрона 1,6*10 -19 Кл.
2) Определите силу тока в электрической лампе, если через нее за 10 мин проходит электрический заряд, равный 300 Кл.
3) Какой электрический заряд протекает за 5 мин через амперметр при силе тока в цепи 0,5 А.

  1. Проверочная работа (по карточкам):

1.Сколько миллиампер в 0,25 А?

2.Выразите 0,25мА в микроамперах.

На рис. 1 изображена схема электрической цепи.

3. Где на этой схеме у амперметра знак “+”?

4. Какое направление имеет ток в амперметре?

а) от точки М к N
б) от точки N к М

1.Выразите 0,025 А в амперметрах.

2.Сколько микроампер в 0,025мА?

На рис. 2 изображена схема электрической цепи.

3. Где на этой схеме у амперметра знак “+”?

4. Какое направление имеет ток в амперметре?

а) от точки М к N
б) от точки N к М

9) Проверка теста. Слайд 3

II. Изучение нового материала.

1. Диск Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки физики Кирилла и Мефодия, 8 класс.

1) Что такое электрический ток?

Ответ учащихся: Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

2) Каковы условия существования электрического тока?

Ответ учащихся: 1 условие – свободные заряды,

2 условие – должен быть в цепи источник тока.

3) Объяснение учителя:

Направленное движение заряженных частиц создаётся электрическим полем, которое при этом совершает работу. Работа, которую совершает электрический ток при перемещении заряда в 1 Кл по участку цепи, называется электрическим напряжением (или просто напряжением).

где U – напряжение (В)

Напряжение измеряется в вольтах (В): 1В = 1Дж/Кл.

4) Сообщение ученика: Историческая справка об Алессандро Вольта.

Читайте также:  Рецепт соления грибов холодным способом рецепты пропорции

ВОЛЬТА Алессандро (1745-1827), итальянский естествоиспытатель, физик, химик и физиолог. Его важнейшим вкладом в науку явилось изобретение принципиально нового источника постоянного тока, сыгравшее определяющую роль в дальнейших исследованиях электрических и магнитных явлений. В честь него названа единица разности потенциалов электрического поля – вольт.

Вольта был членом-корреспондентом Парижской академии наук, членом-корреспондентом академии наук и литературы в Падуе и членом Лондонского Королевского общества.

В 1800 г. Наполеон открыл университет в Павии, где Вольта был назначен профессором экспериментальной физики. По предложению Бонапарта ему была присуждена золотая медаль и премия первого консула. В 1802 г. Вольта избирается в академию Болоньи, через год – членом-корреспондентом Института Франции и удостаивается приглашения в Петербургскую академию наук (избран в 1819). Папа назначает ему пенсию, во Франции его награждают орденом Почетного Легиона. В 1809 Вольта становится сенатором Итальянского королевства, а в следующем году ему присваивается титул графа. В 1812 г. Наполеон из ставки в Москве назначает его президентом коллегии выборщиков.

С 1814 г, Вольта – декан философского факультета в Павии. Австрийские власти даже предоставляют ему право исполнять обязанности декана без посещения службы и подтверждают законность выплаты ему пенсий почётного профессора и экс-сенатора.

5) Дольные и кратные единицы:

1 мВ = 0,001 В;
1 мкВ = 0, 000 001 В;
1 кВ = 1 000 В.

6) Работа с учебником.

Работа с таблицей №7 в учебнике на стр.93.

7) Рабочее напряжение в осветительной сети жилых домов, социальных объектов – 127 и 220 В.

Опасность тока высокого напряжения.

Правила безопасности при работе с электричеством и электроприборами. Слайд 4.

8) Прибор для измерения напряжения называется вольтметром.

На схемах изображается знаком:

Правила включения вольтметра в цепь найдите в учебнике.

1. Зажимы вольтметра присоединяются к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение (параллельно соответствующему участку цепи).

2. Клемму вольтметра со знаком “+” следует соединять с той точкой цепи, которая соединена с положительным полюсом источника тока, а клемму со знаком “ – ” с точкой, которая соединена с отрицательным полюсом источника тока.

Демонстрация двух типов вольтметров.

Отличие вольтметра от амперметра по внешнему виду.

Определение цены деления демонстрационного вольтметра, лабораторного вольтметра.

9) Работа с учебником: (задание по вариантам)

Найдите в учебнике (§ 41) ответы на вопросы:

А) Как с помощью вольтметра измерить напряжение на полюсах источника тока?

Б) Какой должна быть сила тока, проходящего через вольтметр, по сравнению с силой тока в цепи?

III. Закрепление изученного материала.

Слайд 6.

    Выразите в вольтах напряжение, равное:

А) U =2 000 мВ =
Б) U = 100 мВ =
В) U = 55 мВ =
Г) U = 3 кВ =
Д) U = 0,5 кВ =
Е) U = 1,3 кВ =

2. Выразите в мВ напряжение, равное:

А) U = 0,5 В =
Б) U = 1,3 В =
В) U = 0,1 В =
Г) U = 1 В =
Д) U = 1 кВ =
Е) U = 0,9 кВ =

3. Решим задачки: Слайд 7. (работа у доски)

А) На участке цепи при прохождении электрическогозаряда25 Кл совершена работа 500 Дж.Чему равно напряжении на этом участке?

Б) Напряжение на концах проводника 220 В. Какая работа будет совершена при прохождении по проводнику электрического заряда, равного 10 Кл?

4. Вопросы на закрепление:

1) Что показывает напряжение в электрической цепи?
2) В каких единицах измеряется напряжение?
3) Кто такой Алессандро Вольта?
4) Как называют прибор для измерения напряжения?
5) Назовите правила включения вольтметра для измерения напряжения на участке цепи?

IV. Домашнее задание.

§ 39 – 41. Упр.16. Подготовиться к лабораторной работе №4 (с.172).

V. Итог урока.

Литература:

  1. Пёрышкин А.В. Физика. 8кл.: учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.:Дрофа, 2007.
  2. Шевцов В.А. Физика. 8кл.: поурочные планы по учебнику А.В.Пёрышкина.-Волгоград: Учитель, 2007. – 136с.
  3. Марон А.Е. Физика. 8кл.: учебно-методическое пособие /А.Е.Марон, Е.А.Марон.-6-е изд., стереотип. – М.:Дрофа, 2008.-125с.:ил.-(Дидактические материалы)
  4. Учебный диск “Кирилла и Мефодия”. Физика.8 класс.
Ссылка на основную публикацию
Adblock detector