Est-il possible d'imaginer sa vie sans électricité ? L'homme moderne s'est étroitement entouré d'appareils électroménagers qui l'aident dans la vie. Nous ne pouvons plus nous imaginer et nos vies sans assistants domestiques intelligents.
La technologie se tourne de plus en plus vers l'utilisation de l'électricité. Même les transports sont progressivement transférés aux moteurs électriques, ce qui peut réduire considérablement les dommages causés à la nature.
Aujourd'hui, nous allons essayer de répondre aux questions suivantes:
- Qu'est-ce que le courant électrique ?
- Qu'est-ce que la tension électrique ?
- Comment déterminer la tension ?
- Quelle est la tension mesurée en ?
Qu'est-ce qui est actuel ?
À l'aube de l'étude de l'électricité, on l'obtenait en frottant un corps contre un autre. Une plus grande quantité de charge pourrait être obtenue pendant un orage en utilisant une décharge naturelle - la foudre. On sait que cette méthode a coûté la vie à un étudiant de M. V. Lomonosov - Richter.
La charge elle-même est difficile et irrationnelle à utiliser. Il est nécessaire d'obtenir son mouvement dirigé - un courant électrique. Propriétés actuelles:
- chauffage du conducteur;
- action chimique;
- action mécanique;
- action magnétique.
Ils sont utilisés dans la vie quotidienne et la technologie. Une condition nécessaire à l'existence du courant est la présence d'une source de courant, de charges électriques libres et d'un conducteur fermé.
Arrière-plan
En 1792, le célèbre physicien, physiologiste et inventeur italien Alessandro Volta s'est intéressé aux conclusions de son compatriote Luigi Galvani sur la nature des impulsions de courant dans les organes des animaux. L'observation à long terme du comportement des cuisses de grenouilles, fixées sur des crochets métalliques, lui a permis de conclure que la source d'électricité n'est pas un organisme vivant, mais le contact de métaux dissemblables. C'est cette circonstance qui contribue au flux d'électricité, et la réaction des terminaisons nerveuses n'est qu'un effet physiologique du courant.
Une découverte unique a conduit à la création de la première source de courant continu au monde, appelée le pilier voltaïque. Des métaux dissemblables (Volta a fait valoir qu'ils devraient être séparés les uns des autres dans une série d'éléments chimiques) sont posés avec du papier imprégné d'un liquide "conducteur du second type".
Cet appareil a été la première source de tension constante. L'unité de tension électrique a immortalisé le nom d'Alessandro Volta.
Alimentation CC
L'élément principal du circuit électrique est une source de courant. Son but est de créer un champ électrique sous l'influence duquel des particules chargées libres (électrons, ions) entrent en mouvement dirigé. Cumulé leles éléments individuels des charges de la source (ils sont appelés pôles) ont des signes différents. La charge elle-même est redistribuée à l'intérieur de la source sous l'action de forces de nature non électrique (mécaniques, chimiques, magnétiques, thermiques, etc.). Le champ électrique créé par les pôles à l'extérieur de la source de courant fait le travail de déplacer la charge dans un conducteur fermé. Alessandro Volta a parlé de la nécessité d'un circuit fermé pour créer du courant continu.
Étant donné que la charge se déplace dans les sources sous l'action de forces non électriques, on peut affirmer que ces forces fonctionnent. Appelons-les des étrangers. Le rapport entre le travail des forces externes pour transférer la charge à l'intérieur de la source de courant et l'amplitude de la charge est appelé la force électromotrice.
Notation mathématique pour ce ratio:
- Ε=Ast: q,
où E est la force électromotrice (FEM), Astest le travail des forces externes, q est la charge portée par les forces externes dans la source.
EMF caractérise la capacité d'une source à créer un courant, mais la principale caractéristique d'une source est parfois considérée comme une tension électrique (différence de potentiel).
Tension
Le rapport entre le travail du champ pour déplacer la charge dans le conducteur et l'amplitude de la charge est appelé tension électrique.
Pour le déterminer, vous devez diviser la valeur du travail sur le terrain par la valeur de la charge. Soit A le travail effectué par le champ électrique de la source de courant pour déplacer la charge q. U - tension électrique. Notation mathématique de la formule correspondante:
U=A: q
Comme toute quantité physique, la tension a une unité de mesure. Comment mesure-t-on la tension ? Du nom de l'inventeur de la première source de courant continu au monde, Alessandro Volta, cette valeur a reçu sa propre unité de mesure. Dans le système international, la tension est mesurée en volts (V).
Une tension de 1 V est la tension d'un champ électrique qui fait un travail de 1 J pour déplacer une charge de 1 C.
V=J/C=N•m/(A•s)=kg•m/(A•s3).
En unités SI de base, l'unité de tension électrique:
kg•m/(A•s3).
Valeur requise
Pourquoi ne suffit-il pas, caractérisant le courant, d'introduire le concept d'intensité du courant ? Faisons une expérience de pensée. Prenons deux lampes différentes: une lampe domestique ordinaire et une lampe de lampe de poche. En les connectant à différentes sources de courant (réseau urbain et batterie), vous pouvez obtenir exactement la même valeur de courant. En même temps, une lampe domestique donne plus de lumière, c'est-à-dire que le travail du courant y est beaucoup plus important.
Des sources de courant différentes ont des tensions différentes. Par conséquent, cette valeur est essentielle.
Analogie utile
Comprendre la signification physique de la tension électrique provient d'une analogie intéressante. Dans les vases communicants, le fluide s'écoule de tube en tube s'il y a une différence de pression entre eux. L'écoulement du fluide s'arrête en cas d'égalitépression.
Si le courant liquide est comparé au flux de charge électrique, alors la différence de pression des colonnes de liquide joue le même rôle que la différence de potentiel dans la source de courant.
Tant que les processus accompagnant la redistribution de charge sur les pôles ont lieu à l'intérieur de la source de courant, celle-ci est capable de créer un courant dans le conducteur. La tension du courant électrique est mesurée en volts, la différence de pression a une unité de mesure - pascal.
Courant alternatif
Le courant électrique, changeant périodiquement de sens, est appelé variable. Il est créé par une source de tension alternative. Il s'agit le plus souvent d'un groupe électrogène. Essayons d'expliquer: qu'est-ce que la mesure de la tension alternative ?
Le principe même de la génération de courant repose sur le phénomène d'induction électromagnétique. La rotation d'un circuit fermé dans un champ magnétique entraîne l'apparition d'une différence de potentiel dans le conducteur. La tension est mesurée en volts et dans le cas d'un courant variable.
Peut-on prétendre que la tension ne change pas ? Évidemment, en raison d'un changement d'angle entre le plan du contour et la normale à celui-ci, la tension générée change avec le temps. Sa valeur croît de zéro à une certaine valeur maximale, puis retombe à zéro. Il n'est pas nécessaire de parler d'une certaine valeur. Entrez la valeur dite de tension effective:
- Ud=U: √2.
Quel instrument mesure la tension ?
Un appareil pour mesurer la tension électrique - un voltmètre. Le principe de son fonctionnement est basé sur l'interaction d'un circuit avec du courant et un champ magnétiqueaimant permanent. On sait qu'un circuit avec du courant tourne dans un champ magnétique. En fonction de la quantité de courant dans le circuit, l'angle de rotation change.
Si vous attachez une flèche au circuit, elle s'écarte de zéro lorsque le courant circule dans le circuit (généralement la bobine). En fonction de la mesure de la tension, l'échelle de l'appareil est graduée. Il est possible d'utiliser des sous-multiples et des multiples.
Dans le cas de valeurs faibles, la tension électrique est mesurée en millivolts ou microvolts. Au contraire, plusieurs unités sont utilisées dans les réseaux à haute tension.
Tout voltmètre est connecté en parallèle à la partie du circuit où la tension est mesurée. La propriété principale du circuit de l'appareil peut être appelée résistance ohmique élevée. Un voltmètre, quelle que soit la tension mesurée, ne devrait pas affecter l'intensité du courant dans le circuit. Un petit courant le traverse, ce qui n'affecte pas de manière significative la valeur principale.
Tableau des tensions
| Appareil physique | Tension sur ses contacts, V |
| Pôle Volt | 1, 1 |
| Batterie de la lampe de poche | 1, 5 |
| Pile alcaline | 1, 25 |
| Batterie acide | 2 |
| Réseau urbain | 220 |
| Haute tensionlignes électriques | 500 000 |
| Entre les nuages dans un orage | Jusqu'à 100 000 000 |
Application pratique d'un voltmètre
Pour utiliser efficacement le voltmètre, vous devez apprendre à vous en servir. Il peut être conseillé à un expérimentateur curieux de contacter les enseignants de l'école.
Les classes de physique des écoles sont équipées d'instruments de laboratoire et de démonstration pour mesurer les contraintes.
Utilisez n'importe quel voltmètre avec prudence, en suivant des règles simples:
- Le voltmètre a une limite de mesure maximale. C'est la valeur la plus élevée de son échelle. Ne le connectez pas à un circuit contenant un élément de tension plus élevée.
- S'il n'y a pas d'autre source ou voltmètre, vous pouvez utiliser un système de résistance supplémentaire. Dans ce cas, l'échelle du voltmètre doit également être modifiée.
- Les appareils électriques sont connectés au circuit DC en fonction des indications du signe de charge sur ses bornes. La borne positive de la source de courant doit être reliée à la borne positive du voltmètre, la borne négative à la borne négative. Si elles sont mélangées, les flèches de l'appareil peuvent se plier, ce qui est hautement indésirable.
- Toutes les connexions sont effectuées exclusivement sur un circuit hors tension.
Malsain
L'action du courant électrique peut être dangereuse pour les humains. Moins de 24 V est considéré comme inoffensif.
L'action du courant sous la tension du réseau de la ville (220 V) est assez perceptible. Toucher des contacts nus s'accompagne d'un "choc" important.
La tension pendant un orage fait passer un courant si élevé à travers le corps humain qu'il menace de le tuer. Ne risquez pas votre vie et votre santé.
