Apakah mungkin membayangkan hidup Anda tanpa listrik? Pria modern telah dengan erat mengelilingi dirinya dengan peralatan rumah tangga yang membantu dalam kehidupan. Kita tidak bisa lagi membayangkan diri kita dan hidup kita tanpa asisten rumah pintar.
Teknologi semakin beralih ke penggunaan listrik. Bahkan transportasi secara bertahap dialihkan ke motor listrik, yang dapat mengurangi kerusakan alam yang signifikan.
Hari ini kita akan mencoba menjawab pertanyaan berikut:
- Apa itu arus listrik?
- Apa itu tegangan listrik?
- Bagaimana menentukan tegangan?
- Berapa voltase yang diukur?
Apa yang terkini?
Pada awal studi listrik, itu diperoleh dengan menggosokkan satu tubuh ke tubuh lainnya. Pasokan muatan yang lebih besar dapat diperoleh selama badai petir menggunakan pelepasan alami - kilat. Diketahui bahwa metode ini merenggut nyawa seorang siswa M. V. Lomonosov - Richter.
Tagihan itu sendiri sulit dan tidak rasional untuk digunakan. Hal ini diperlukan untuk mendapatkan gerakan terarahnya - arus listrik. Properti saat ini:
- pemanasan konduktor;
- aksi kimia;
- aksi mekanis;
- aksi magnet.
Mereka digunakan dalam kehidupan dan teknologi sehari-hari. Kondisi yang diperlukan untuk keberadaan arus adalah adanya sumber arus, muatan listrik bebas dan konduktor tertutup.
Latar Belakang
Pada tahun 1792, fisikawan, ahli fisiologi, dan penemu Italia yang terkenal Alessandro Volta tertarik pada kesimpulan rekan senegaranya Luigi Galvani tentang sifat impuls arus pada organ hewan. Pengamatan jangka panjang terhadap perilaku kaki katak, yang dipasang pada kait logam, memungkinkannya untuk menyimpulkan bahwa sumber listrik bukanlah organisme hidup, tetapi kontak logam yang berbeda. Keadaan inilah yang berkontribusi pada aliran listrik, dan reaksi ujung saraf hanyalah efek fisiologis dari arus.
Penemuan unik mengarah pada penciptaan sumber arus searah pertama di dunia, yang disebut Pilar Volta. Logam yang berbeda (Volta berpendapat bahwa mereka harus dihilangkan satu sama lain dalam serangkaian elemen kimia) diletakkan dengan kertas yang diresapi dengan cairan "konduktor jenis kedua."
Perangkat ini adalah sumber tegangan konstan pertama. Satuan tegangan listrik yang mengabadikan nama Alessandro Volta.
catu daya DC
Elemen utama rangkaian listrik adalah sumber arus. Tujuannya adalah untuk menciptakan medan listrik, di bawah pengaruh partikel bermuatan bebas (elektron, ion) menjadi gerakan terarah. Akumulasi padaelemen individu dari muatan sumber (mereka disebut kutub) memiliki tanda yang berbeda. Muatan itu sendiri didistribusikan kembali di dalam sumber di bawah aksi kekuatan yang bersifat non-listrik (mekanik, kimia, magnetik, termal, dan sebagainya). Medan listrik yang diciptakan oleh kutub-kutub di luar sumber arus melakukan kerja untuk memindahkan muatan dalam konduktor tertutup. Alessandro Volta berbicara tentang perlunya sirkuit tertutup untuk menghasilkan arus searah.
Karena muatan bergerak dalam sumber di bawah aksi gaya non-listrik, dapat dikatakan bahwa gaya ini bekerja. Sebut saja mereka orang luar. Perbandingan kerja gaya luar untuk mentransfer muatan di dalam sumber arus dengan besar muatan disebut gaya gerak listrik.
Notasi matematika untuk rasio ini:
- Ε=Ast: q,
di mana E adalah gaya gerak listrik (EMF), Astadalah kerja gaya eksternal, q adalah muatan yang dibawa oleh gaya eksternal di sumber.
EMF mencirikan kemampuan sumber untuk menghasilkan arus, tetapi karakteristik utama sumber kadang-kadang dianggap sebagai tegangan listrik (beda potensial).
Tegangan
Perbandingan kerja medan untuk memindahkan muatan dalam penghantar dengan besar muatan disebut tegangan listrik.
Untuk menentukannya, Anda perlu membagi nilai kerja lapangan dengan nilai muatan. Misalkan A adalah usaha yang dilakukan oleh medan listrik dari sumber arus untuk memindahkan muatan q. U - tegangan listrik. Notasi matematika dari rumus yang sesuai:
U=A: q
Seperti kuantitas fisik lainnya, tegangan memiliki satuan ukuran. Bagaimana tegangan diukur? Atas nama penemu sumber arus searah pertama di dunia, Alessandro Volta, nilai ini diberikan satuan ukuran tersendiri. Dalam sistem internasional, tegangan diukur dalam volt (V).
Tegangan 1 V adalah tegangan medan listrik yang melakukan kerja 1 J untuk memindahkan muatan 1 C.
V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).
Dalam satuan SI dasar, satuan tegangan listrik:
kg•m/(A•s3).
Nilai yang diperlukan
Mengapa tidak cukup, mencirikan arus, untuk memperkenalkan konsep kekuatan arus? Mari kita lakukan eksperimen pikiran. Mari kita ambil dua lampu yang berbeda: lampu rumah tangga biasa dan lampu dari senter. Saat menghubungkannya ke sumber arus yang berbeda (jaringan kota dan baterai), Anda bisa mendapatkan nilai arus yang sama persis. Pada saat yang sama, lampu rumah tangga memberikan lebih banyak cahaya, yaitu kerja arus di dalamnya jauh lebih besar.
Sumber arus yang berbeda memiliki tegangan yang berbeda. Oleh karena itu, nilai ini sangat penting.
Analogi yang berguna
Memahami arti fisik tegangan listrik berasal dari analogi yang menarik. Dalam bejana penghubung, fluida mengalir dari tabung ke tabung jika ada perbedaan tekanan di dalamnya. Aliran fluida berhenti jika terjadi kesetaraantekanan.
Jika arus cairan dibandingkan dengan aliran muatan listrik, maka perbedaan tekanan kolom cairan memainkan peran yang sama dengan perbedaan potensial pada sumber arus.
Selama proses yang menyertai redistribusi muatan pada kutub terjadi di dalam sumber arus, ia mampu menciptakan arus di konduktor. Tegangan arus listrik diukur dalam volt, perbedaan tekanan memiliki satuan pengukuran - pascal.
Alternating current
Arus listrik, yang berubah arahnya secara berkala, disebut variabel. Itu dibuat oleh sumber tegangan bolak-balik. Paling sering itu adalah generator. Mari kita coba jelaskan: apa itu pengukuran tegangan AC?
Prinsip pembangkitan arus didasarkan pada fenomena induksi elektromagnetik. Rotasi sirkuit tertutup dalam medan magnet menyebabkan munculnya perbedaan potensial pada konduktor. Tegangan diukur dalam volt dan dalam kasus arus yang bervariasi.
Dapatkah dikatakan bahwa tegangan tidak berubah? Jelas, karena perubahan sudut antara bidang kontur dan garis normalnya, tegangan yang dihasilkan berubah seiring waktu. Nilainya tumbuh dari nol ke beberapa nilai maksimum, lalu turun lagi ke nol. Tidak perlu membicarakan nilai tertentu. Masukkan apa yang disebut nilai tegangan efektif:
- Ud=U: 2.
Instrumen apa yang mengukur tegangan?
Perangkat untuk mengukur tegangan listrik - voltmeter. Prinsip operasinya didasarkan pada interaksi sirkuit dengan arus dan medan magnetmagnet permanen. Diketahui bahwa rangkaian dengan arus berputar dalam medan magnet. Tergantung pada jumlah arus di sirkuit, sudut rotasi berubah.
Jika Anda memasang panah ke rangkaian, panah itu menyimpang dari nol saat arus mengalir di rangkaian (biasanya koil). Bergantung pada voltase yang diukur, skala perangkat diluluskan. Dimungkinkan untuk menggunakan submultiple dan multiple.
Dalam kasus nilai rendah, tegangan listrik diukur dalam milivolt atau mikrovolt. Sebaliknya, beberapa unit digunakan dalam jaringan tegangan tinggi.
Setiap voltmeter dihubungkan secara paralel ke bagian sirkuit tempat tegangan diukur. Properti utama dari rangkaian perangkat dapat disebut resistansi ohmik tinggi. Voltmeter, tidak peduli berapa voltase yang diukur, seharusnya tidak mempengaruhi kekuatan arus di sirkuit. Arus kecil dilewatkan melaluinya, yang tidak secara signifikan mempengaruhi nilai utama.
Tabel tegangan
| Perangkat fisik | Tegangan pada kontaknya, V |
| Tiang voltase | 1, 1 |
| Baterai senter | 1, 5 |
| Baterai alkaline | 1, 25 |
| Baterai asam | 2 |
| Jaringan kota | 220 |
| Tegangan tinggisaluran listrik | 500,000 |
| Di antara awan dalam badai petir | Hingga 100.000.000 |
Aplikasi praktis voltmeter
Untuk menggunakan voltmeter secara efektif, Anda harus mempelajari cara menggunakannya. Eksperimen yang ingin tahu dapat disarankan untuk menghubungi guru sekolah.
Ruang kelas fisika sekolah dilengkapi dengan laboratorium dan alat peraga untuk mengukur tegangan.
Operasikan voltmeter apa pun dengan hati-hati, ikuti aturan sederhana:
- Voltmeter memiliki batas pengukuran maksimum. Ini adalah nilai tertinggi dalam skalanya. Jangan menghubungkannya ke sirkuit yang mengandung elemen tegangan lebih tinggi.
- Jika tidak ada sumber atau voltmeter lain, Anda dapat menggunakan sistem hambatan tambahan. Dalam hal ini, skala voltmeter juga harus diubah.
- Peralatan listrik dihubungkan ke sirkuit DC tergantung pada indikasi tanda pengisian pada terminalnya. Terminal positif dari sumber arus harus dihubungkan ke terminal positif voltmeter, terminal negatif ke terminal negatif. Jika tercampur, panah perangkat dapat menekuk, yang sangat tidak diinginkan.
- Semua koneksi dibuat secara eksklusif ke sirkuit yang tidak diberi energi.
Tidak sehat
Tindakan arus listrik mungkin tidak aman bagi manusia. Kurang dari 24 V dianggap tidak berbahaya.
Aksi arus di bawah tegangan jaringan kota (220 V) cukup terlihat. Menyentuh kontak telanjang disertai dengan "kejutan" yang signifikan.
Tegangan selama badai petir melewati arus yang begitu tinggi melalui tubuh manusia sehingga mengancam untuk membunuhnya. Jangan pertaruhkan hidup dan kesehatan Anda.
