rumah bintang Kyiv Bagaimana tegangan listrik diukur? Tegangan listrik. Gaya yang menggerakkan partikel bermuatan

Bagaimana tegangan listrik diukur? Tegangan listrik. Gaya yang menggerakkan partikel bermuatan

Satuan tegangan diberi nama volt (V) untuk menghormati ilmuwan Italia Alessandro Volta, yang menciptakan sel galvanik pertama.

Satuan tegangan dianggap tegangan listrik pada ujung-ujung suatu penghantar, dimana usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan listrik 1 C sepanjang penghantar tersebut sama dengan 1 J.

1 V = 1 J/C

Selain volt, digunakan subkelipatan dan kelipatannya: milivolt (mV) dan kilovolt (kV).

1 mV = 0,001V;
1 kV = 1000V.

Tegangan tinggi (tinggi) mengancam jiwa. Misalkan tegangan antara satu kawat saluran transmisi tegangan tinggi dan tanah adalah 100.000 V. Jika kawat ini dihubungkan oleh suatu penghantar ke tanah, maka ketika muatan listrik sebesar 1 C melewatinya, usahanya adalah dilakukan sebesar 100.000 J. Usaha yang kurang lebih sama akan membawa beban seberat 1000 kg bila dijatuhkan dari ketinggian 10 m, dapat menimbulkan kerusakan yang besar. Contoh ini menunjukkan mengapa arus tegangan tinggi sangat berbahaya.

Volta Alessandro (1745-1827)
Fisikawan Italia, salah satu pendiri doktrin arus listrik, menciptakan sel galvanik pertama.

Namun kehati-hatian juga harus diperhatikan saat bekerja dengan tegangan rendah. Tergantung pada kondisinya, tegangan bahkan beberapa puluh volt saja bisa berbahaya. Untuk pekerjaan di dalam ruangan, tegangan tidak lebih dari 42 V dianggap aman.

Sel galvanik menghasilkan tegangan rendah. Oleh karena itu, jaringan penerangan menggunakan arus listrik dari generator yang menghasilkan tegangan 127 dan 220 V, yaitu menghasilkan energi yang jauh lebih besar.

Pertanyaan

Apa satuan tegangan?
Tegangan apa yang digunakan dalam jaringan penerangan?
Berapakah tegangan pada kutub baterai kering dan baterai asam?
Satuan tegangan apa, selain volt, yang digunakan dalam praktik?

Arus listrik (I) adalah arah pergerakan muatan listrik (ion dalam elektrolit, elektron konduksi dalam logam).
Kondisi yang diperlukan untuk aliran arus listrik adalah rangkaian tertutup.

Arus listrik diukur dalam ampere (A).

Satuan turunan arus adalah:
1 kiloampere (kA) = 1000 A;
1 miliampere (mA) 0,001 A;
1 mikroampere (µA) = 0,000001 A.

Seseorang mulai merasakan arus sebesar 0,005 A melewati tubuhnya, Arus yang lebih besar dari 0,05 A berbahaya bagi kehidupan manusia.

Tegangan listrik (U) disebut beda potensial antara dua titik dalam medan listrik.

Satuan perbedaan potensial listrik adalah volt (V).
1V = (1W) : (1A).

Satuan tegangan turunan adalah:

1 kilovolt (kV) = 1000 V;
1 milivolt (mV) = 0,001 V;
1 mikrovolt (µV) = 0,00000 1 V.

Hambatan suatu bagian rangkaian listrik adalah besaran yang bergantung pada bahan konduktor, panjang dan penampangnya.

Hambatan listrik diukur dalam ohm (ohm).
1 Ohm = (1 V) : (1 A).

Satuan turunan dari hambatan adalah:

1 kiloOhm (kOhm) = 1000 Ohm;
1 megaohm (MΩ) = 1.000.000 ohm;
1 miliOhm (mOhm) = 0,001 Ohm;
1 mikroOhm (µOhm) = 0,00000 1 Ohm.

Hambatan listrik tubuh manusia, tergantung pada beberapa kondisi, berkisar antara 2000 hingga 10.000 Ohm.

Resistivitas listrik (ρ) disebut hambatan kawat yang panjangnya 1 m dan luas penampang 1 mm2 pada suhu 20°C.

Kebalikan dari resistivitas disebut konduktivitas listrik (γ).

Kekuatan (P) adalah besaran yang mencirikan laju konversi energi, atau laju usaha yang dilakukan.
Daya generator adalah besaran yang mencirikan laju perubahan energi mekanik atau energi lainnya menjadi energi listrik di dalam generator.
Daya konsumen adalah besaran yang mencirikan kecepatan konversi energi listrik di setiap bagian rangkaian menjadi jenis energi lain yang berguna.

Satuan daya sistem SI adalah watt (W). Ini sama dengan daya di mana kerja 1 joule dilakukan dalam 1 detik:

1W = 1J/1detik

Satuan turunan pengukuran daya listrik adalah:

1 kilowatt (kW) = 1000 W;
1 megawatt (MW) = 1000 kW = 1.000.000 W;
1 miliwatt (mW) = 0,001 W; o1i
1 tenaga kuda (hp) = 736 W = 0,736 kW.

Satuan pengukuran energi listrik adalah:

1 watt-detik (W detik) = 1 J = (1 N) (1 m);
1 kilowatt-jam (kW·h) = 3,6 106 W detik.

Contoh. Arus yang dikonsumsi motor listrik yang dihubungkan dengan jaringan 220 V adalah 10 A selama 15 menit. Tentukan energi yang dikonsumsi oleh motor.
W*detik, atau membagi nilai ini dengan 1000 dan 3600, kita mendapatkan energi dalam kilowatt-jam:

W = 1980000/(1000*3600) = 0,55 kWh

Tabel 1. Besaran dan satuan listrik

Isi:

Arus listrik dicirikan oleh besaran-besaran seperti arus, tegangan dan hambatan yang saling berhubungan. Sebelum mempertimbangkan pertanyaan tentang bagaimana tegangan diukur, perlu diketahui secara pasti berapa besaran ini dan apa perannya dalam pembentukan arus.

Bagaimana cara kerja ketegangan?

Konsep umum arus listrik adalah pergerakan partikel bermuatan yang terarah. Partikel-partikel ini adalah elektron, yang pergerakannya terjadi di bawah pengaruh medan listrik. Semakin banyak muatan yang perlu dipindahkan, semakin banyak pekerjaan yang dilakukan di lapangan. Pekerjaan ini tidak hanya dipengaruhi oleh arus, tetapi juga tegangan.

Arti fisis dari besaran ini adalah bahwa usaha yang dilakukan oleh arus pada setiap bagian rangkaian berkorelasi dengan jumlah muatan yang melewati bagian tersebut. Dalam proses kerja ini, muatan positif berpindah dari titik yang mempunyai potensial kecil ke titik yang mempunyai potensial tinggi. Jadi, tegangan didefinisikan sebagai gaya gerak listrik, dan usaha itu sendiri adalah energi.

Usaha yang dilakukan oleh arus listrik diukur dalam joule (J), dan jumlah muatan listrik adalah coulomb (C). Hasilnya, tegangannya berbanding 1 J/C. Satuan tegangan yang dihasilkan disebut volt.

Untuk menjelaskan dengan jelas arti fisik stres, Anda perlu mengacu pada contoh selang berisi air. Dalam hal ini, volume air akan berperan sebagai kekuatan arus, dan tekanannya akan setara dengan tegangan. Ketika air bergerak tanpa ujung, ia bergerak bebas dan dalam jumlah besar melalui selang, sehingga menciptakan tekanan rendah. Jika Anda menekan ujung selang dengan jari, volumenya akan mengecil sedangkan tekanan air meningkat. Jet itu sendiri akan menempuh jarak yang jauh lebih jauh.

Hal yang sama juga terjadi pada bidang kelistrikan. Kuatnya arus ditentukan oleh jumlah atau volume elektron yang bergerak melalui penghantar. Nilai tegangan pada dasarnya adalah gaya yang mendorong elektron-elektron tersebut. Oleh karena itu, dengan tegangan yang sama, konduktor yang menghantarkan arus lebih besar juga harus memiliki diameter yang lebih besar.

Satuan tegangan

Tegangannya bisa konstan atau variabel, tergantung arusnya. Nilai ini dapat dilambangkan dengan huruf B (sebutan Rusia) atau V, sesuai dengan sebutan internasional. Untuk menunjukkan tegangan bolak-balik digunakan simbol “~” yang diletakkan di depan huruf. Untuk tegangan konstan terdapat tanda “-”, namun dalam prakteknya hampir tidak pernah digunakan.

Ketika mempertimbangkan pertanyaan tentang bagaimana tegangan diukur, harus diingat bahwa tidak hanya volt yang digunakan untuk ini. Besaran yang lebih besar diukur dalam kilovolt (kV) dan megavolt (mV), yang berarti masing-masing 1.000 dan 1 juta volt.

Cara mengukur tegangan dan arus

Pelajaran dikhususkan untuk konsep tegangan listrik, peruntukannya dan satuan ukurannya. Bagian kedua dari pelajaran ini dikhususkan terutama untuk mendemonstrasikan alat pengukur tegangan pada suatu bagian rangkaian dan fitur-fiturnya.

Jika kita memberikan contoh baku tentang arti tulisan terkenal pada peralatan rumah tangga “220 V”, maka itu berarti usaha 220 J dilakukan pada suatu bagian rangkaian untuk memindahkan muatan sebesar 1 C.

Rumus untuk menghitung tegangan:

Pekerjaan medan listrik pada perpindahan muatan, J;

Mengisi, Kl.

Oleh karena itu, satuan tegangan dapat direpresentasikan sebagai berikut:

Ada hubungan antara rumus menghitung tegangan dan arus yang patut anda perhatikan: dan. Kedua rumus tersebut berisi nilai muatan listrik yang mungkin berguna dalam menyelesaikan beberapa permasalahan.

Untuk mengukur tegangan, alat yang disebut voltmeter(Gbr. 2).

Beras. 2. Voltmeter()

Ada berbagai voltmeter menurut kekhasan penerapannya, tetapi prinsip pengoperasiannya didasarkan pada efek elektromagnetik arus. Semua voltmeter ditandai dengan huruf Latin, yang diterapkan pada dial instrumen dan digunakan dalam representasi skema perangkat.

Di lingkungan sekolah, misalnya, voltmeter digunakan, ditunjukkan pada Gambar 3. Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan pada rangkaian listrik selama pekerjaan laboratorium.


()	()	()

Beras. 3. Voltmeter

Elemen utama voltmeter demonstrasi adalah badan, skala, penunjuk, dan terminal. Terminal biasanya diberi label plus atau minus dan disorot dalam berbagai warna untuk kejelasan: merah - plus, hitam (biru) - minus. Hal ini dilakukan untuk memastikan bahwa terminal perangkat terhubung dengan benar ke kabel terkait yang terhubung ke sumber. Berbeda dengan amperemeter yang dihubungkan ke rangkaian terbuka secara seri, voltmeter dihubungkan ke rangkaian secara paralel.

Tentu saja, alat pengukur listrik apa pun harus memiliki pengaruh minimal pada rangkaian yang diteliti, oleh karena itu voltmeter memiliki fitur desain sedemikian rupa sehingga arus minimum mengalir melaluinya. Efek ini dipastikan dengan pemilihan bahan khusus yang berkontribusi pada aliran muatan minimal melalui perangkat.

Representasi skema voltmeter (Gbr. 4):

Beras. 4.

Mari kita menggambar, misalnya, rangkaian listrik (Gbr. 5) yang menghubungkan voltmeter.

Beras. 5.

Rangkaian ini berisi sekumpulan elemen yang hampir minimal: sumber arus, lampu pijar, saklar, ammeter yang dihubungkan secara seri, dan voltmeter yang dihubungkan secara paralel dengan bola lampu.

Komentar. Lebih baik mulai merakit rangkaian listrik dengan semua elemen kecuali voltmeter, dan menghubungkannya di akhir.

Ada banyak jenis voltmeter dengan skala yang berbeda-beda. Oleh karena itu, pertanyaan tentang perhitungan harga perangkat dalam hal ini sangat relevan. Mikrovoltmeter, milivoltmeter, voltmeter, dll sangat umum.Namanya memperjelas frekuensi pengukuran yang dilakukan.

Selain itu, voltmeter dibagi menjadi perangkat arus searah dan arus bolak-balik. Meskipun terdapat arus bolak-balik di jaringan kota, pada tahap pembelajaran fisika ini kita berurusan dengan arus searah, yang disuplai oleh semua elemen galvanik, jadi kita akan tertarik pada voltmeter yang sesuai. Fakta bahwa perangkat ini ditujukan untuk rangkaian arus bolak-balik biasanya digambarkan pada pelat jam sebagai garis bergelombang (Gbr. 6).

Beras. 6. voltmeter AC ()

Komentar. Jika kita berbicara tentang nilai tegangan, maka misalnya tegangan 1 V adalah nilai yang kecil. Industri menggunakan voltase yang jauh lebih tinggi, diukur dalam ratusan volt, kilovolt, dan bahkan megavolt. Dalam kehidupan sehari-hari, digunakan tegangan 220 V atau kurang.

Pada pelajaran berikutnya kita akan mempelajari apa itu hambatan listrik suatu konduktor.

Bibliografi

Gendenshtein L. E., Kaidalov A. B., Kozhevnikov V. B. Fisika 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
Peryshkin A.V. Fisika 8. - M.: Bustard, 2010.
Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Fisika 8. - M.: Pendidikan.

Tambahan haltautan yang direkomendasikan ke sumber daya Internet

Fisika keren ().
Youtube().
Youtube().

Pekerjaan rumah