A është e mundur të imagjinoni jetën tuaj pa energji elektrike? Njeriu modern e ka rrethuar veten fort me pajisje shtëpiake që ndihmojnë në jetë. Ne nuk mund ta imagjinojmë më veten dhe jetën tonë pa asistentë të zgjuar në shtëpi.
Teknologjia po kalon gjithnjë e më shumë në përdorimin e energjisë elektrike. Edhe transporti po transferohet gradualisht te motorët elektrikë, të cilët mund të zvogëlojnë dëmin e konsiderueshëm për natyrën.
Sot do të përpiqemi t'u përgjigjemi pyetjeve të mëposhtme:
- Çfarë është rryma elektrike?
- Çfarë është tensioni elektrik?
- Si të përcaktohet tensioni?
- Me çfarë matet tensioni?
Çfarë është aktuale?
Në agimin e studimit të energjisë elektrike, ajo u përftua duke fërkuar një trup me një tjetër. Një furnizim më i madh ngarkese mund të sigurohet gjatë një stuhie duke përdorur një shkarkesë natyrale - rrufe. Dihet se kjo metodë i kushtoi jetën një studenti të M. V. Lomonosov - Richter.
Ngarkesa në vetvete është e vështirë dhe e paarsyeshme për t'u përdorur. Është e nevojshme të merret lëvizja e saj e drejtuar - një rrymë elektrike. Karakteristikat aktuale:
- ngrohja e përcjellësit;
- veprim kimik;
- veprim mekanik;
- veprim magnetik.
Ato përdoren në jetën e përditshme dhe teknologjinë. Një kusht i domosdoshëm për ekzistencën e rrymës është prania e një burimi rrymë, ngarkesave elektrike të lira dhe një përcjellësi të mbyllur.
Sfondi
Në vitin 1792, fizikani, fiziologu dhe shpikësi i famshëm italian Alessandro Volta u interesua për përfundimet e bashkatdhetarit të tij Luigi Galvani për natyrën e impulseve aktuale në organet e kafshëve. Vëzhgimi afatgjatë i sjelljes së këmbëve të bretkosës, të fiksuara në grepa metalike, e lejoi atë të arrinte në përfundimin se burimi i energjisë elektrike nuk është një organizëm i gjallë, por kontakti i metaleve të ndryshëm. Është kjo rrethanë që kontribuon në rrjedhën e energjisë elektrike dhe reagimi i mbaresave nervore është vetëm një efekt fiziologjik i rrymës.
Një zbulim unik çoi në krijimin e burimit të parë të rrymës direkte në botë, të quajtur Shtylla Voltaike. Metalet e ndryshme (Volta argumentoi se ato duhet të hiqen nga njëri-tjetri në një seri elementësh kimikë) janë shtruar me letër të ngopur me një "përçues të llojit të dytë" të lëngshëm.
Kjo pajisje ishte burimi i parë i tensionit konstant. Njësia e tensionit elektrik përjetësoi emrin e Alessandro Volta.
Furnizimi me energji DC
Elementi kryesor i qarkut elektrik është burimi i rrymës. Qëllimi i tij është të krijojë një fushë elektrike, nën ndikimin e së cilës grimcat e ngarkuara të lira (elektrone, jone) hyjnë në lëvizje të drejtuar. Akumuluar nëelementet individuale të ngarkesave burimore (ato quhen pole) kanë shenja të ndryshme. Ngarkesa në vetvete rishpërndahet brenda burimit nën veprimin e forcave të një natyre jo elektrike (mekanike, kimike, magnetike, termike, etj.). Fusha elektrike e krijuar nga polet jashtë burimit të rrymës bën punën e lëvizjes së ngarkesës në një përcjellës të mbyllur. Alessandro Volta foli për nevojën e një qarku të mbyllur për të krijuar rrymë direkte.
Meqenëse ngarkesa lëviz në burime nën veprimin e forcave jo elektrike, mund të argumentohet se këto forca funksionojnë. Le t'i quajmë të huaj. Raporti i punës së forcave të jashtme për të transferuar ngarkesën brenda burimit aktual me madhësinë e ngarkesës quhet forca elektromotore.
Shënim matematikor për këtë raport:
- Ε=Ast: q,
ku E është forca elektromotore (EMF), Astështë puna e forcave të jashtme, q është ngarkesa e bartur nga forcat e jashtme në burim.
EMF karakterizon aftësinë e një burimi për të krijuar një rrymë, por karakteristika kryesore e një burimi nganjëherë konsiderohet një tension elektrik (diferenca potenciale).
Tension
Raporti i punës së fushës për të lëvizur ngarkesën në përcjellës me madhësinë e ngarkesës quhet tension elektrik.
Për ta përcaktuar atë, duhet të ndani vlerën e punës në terren me vlerën e tarifimit. Le të jetë A puna e bërë nga fusha elektrike e burimit aktual për të lëvizur ngarkesën q. U - tension elektrik. Shënimi matematik i formulës përkatëse:
U=A: q
Ashtu si çdo sasi fizike, tensioni ka një njësi matëse. Si matet tensioni? Me emrin e shpikësit të burimit të parë të rrymës direkte në botë, Alessandro Volta, kësaj vlere iu dha njësia e saj e matjes. Në sistemin ndërkombëtar, voltazhi matet në volt (V).
Një tension prej 1 V është tensioni i një fushe elektrike që punon prej 1 J për të lëvizur një ngarkesë prej 1 C.
V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).
Në njësitë bazë SI, njësia e tensionit elektrik:
kg•m/(A•s3).
Vlera e kërkuar
Pse nuk mjafton, duke karakterizuar rrymën, të prezantohet koncepti i fuqisë së rrymës? Le të bëjmë një eksperiment mendimi. Le të marrim dy llamba të ndryshme: një llambë të zakonshme shtëpiake dhe një llambë nga një elektrik dore. Kur i lidhni me burime të ndryshme aktuale (rrjeti i qytetit dhe bateria), mund të merrni saktësisht të njëjtën vlerë aktuale. Në të njëjtën kohë, një llambë shtëpiake jep më shumë dritë, domethënë puna e rrymës në të është shumë më e madhe.
Burime të ndryshme të rrymës kanë tensione të ndryshme. Prandaj, kjo vlerë është thelbësore.
Analogji e dobishme
Të kuptuarit e kuptimit fizik të tensionit elektrik vjen nga një analogji interesante. Në enët komunikuese, lëngu rrjedh nga tubi në tub nëse ka një ndryshim presioni në to. Rrjedha e lëngut ndalon në rast baraziepresion.
Nëse rryma e lëngshme krahasohet me rrjedhën e ngarkesës elektrike, atëherë diferenca e presionit të kolonave të lëngshme luan të njëjtin rol si diferenca potenciale në burimin aktual.
Për sa kohë që proceset që shoqërojnë rishpërndarjen e ngarkesës në pole zhvillohen brenda burimit aktual, ai është në gjendje të krijojë një rrymë në përcjellës. Tensioni i rrymës elektrike matet në volt, diferenca e presionit ka një njësi matëse - paskal.
Rryma alternative
Rryma elektrike, duke ndryshuar periodikisht drejtimin e saj, quhet e ndryshueshme. Krijohet nga një burim tensioni alternativ. Më shpesh është një gjenerator. Le të përpiqemi të shpjegojmë: cila është matja e tensionit AC?
Vetë parimi i gjenerimit aktual bazohet në fenomenin e induksionit elektromagnetik. Rrotullimi i një qarku të mbyllur në një fushë magnetike çon në shfaqjen e një ndryshimi potencial në përcjellës. Tensioni matet në volt dhe në rastin e rrymës së ndryshueshme.
A mund të argumentohet se voltazhi nuk ndryshon? Natyrisht, për shkak të një ndryshimi në këndin midis planit të konturit dhe normales me të, voltazhi i gjeneruar ndryshon me kalimin e kohës. Vlera e tij rritet nga zero në një vlerë maksimale, pastaj bie përsëri në zero. Nuk ka nevojë të flasim për një vlerë të caktuar. Shkruani të ashtuquajturën vlerën e tensionit efektiv:
- Ud=U: √2.
Çfarë instrumenti mat tensionin?
Një pajisje për matjen e tensionit elektrik - një voltmetër. Parimi i funksionimit të tij bazohet në ndërveprimin e një qarku me rrymën dhe një fushë magnetikemagnet i përhershëm. Dihet se një qark me rrymë rrotullohet në një fushë magnetike. Në varësi të sasisë së rrymës në qark, këndi i rrotullimit ndryshon.
Nëse i bashkëngjitni një shigjetë qarkut, atëherë ajo devijon nga zero kur rryma rrjedh në qark (zakonisht spiralja). Varësisht se me çfarë matet tensioni, shkalla e pajisjes gradohet. Është e mundur të përdoren nënshuma dhe shumëfisha.
Në rastin e vlerave të ulëta, voltazhi elektrik matet në milivolt ose mikrovolt. Përkundrazi, në rrjetet e tensionit të lartë përdoren njësi të shumta.
Çdo voltmetër lidhet paralelisht me atë pjesë të qarkut ku matet voltazhi. Vetia kryesore e qarkut të pajisjes mund të quhet rezistencë e lartë omike. Një voltmetër, pavarësisht se me çfarë tensioni matet, nuk duhet të ndikojë në fuqinë aktuale në qark. Përmes tij kalon një rrymë e vogël, e cila nuk ndikon ndjeshëm në vlerën kryesore.
Tabela e tensionit
| Pajisje fizike | Tension në kontaktet e tij, V |
| Pole volt | 1, 1 |
| Bateri elektrik dore | 1, 5 |
| Bateri alkaline | 1, 25 |
| Bateri acid | 2 |
| Rrjeti i qytetit | 220 |
| Tension i lartëlinjat e energjisë | 500,000 |
| Midis reve në një stuhi | Deri në 100,000,000 |
Zbatimi praktik i një voltmetri
Për të përdorur voltmetrin në mënyrë efektive, duhet të mësoni se si ta përdorni atë. Një eksperimentues kurioz mund të këshillohet të kontaktojë mësuesit e shkollës.
Klasat e fizikës së shkollës janë të pajisura me instrumente laboratorike dhe demonstruese për matjen e stresit.
Veproni çdo voltmetër me kujdes, duke ndjekur rregulla të thjeshta:
- Voltmetri ka një kufi maksimal matjeje. Kjo është vlera më e lartë në shkallën e tij. Mos e lidhni me një qark që përmban një element me tension më të lartë.
- Nëse nuk ka burim tjetër ose voltmetër, mund të përdorni një sistem rezistence shtesë. Në këtë rast duhet të ndryshohet edhe shkalla e voltmetrit.
- Pajisjet elektrike lidhen me qarkun DC në varësi të treguesve të shenjës së karikimit në terminalet e tij. Terminali pozitiv i burimit aktual duhet të lidhet me terminalin pozitiv të voltmetrit, terminali negativ me terminalin negativ. Nëse përzihen, shigjetat e pajisjes mund të përkulen, gjë që është shumë e padëshirueshme.
- Të gjitha lidhjet bëhen ekskluzivisht në një qark të çaktivizuar.
I pashëndetshëm
Veprimi i rrymës elektrike mund të jetë i pasigurt për njerëzit. Më pak se 24 V konsiderohet e padëmshme.
Veprimi i rrymës nën tensionin e rrjetit të qytetit (220 V) është mjaft i dukshëm. Prekja e kontakteve të zhveshura shoqërohet nga një "tronditje" domethënëse.
Tensioni gjatë një stuhie kalon një rrymë kaq të lartë nëpër trupin e njeriut sa që kërcënon ta vrasë atë. Mos rrezikoni jetën dhe shëndetin tuaj.
