Elektrické napětí. Voltmetr — lekce. Fyzika, 8. třída.
Zkoušeli jste někdy na chvíli nafouknout balónky? Jeden se nafoukne rychle, zatímco druhý se za stejnou dobu nafoukne mnohem méně. Bezpochyby ten první udělá víc práce než ten druhý.
Rýže. (1). Nafukování balónku
Totéž se děje se zdroji napětí. Aby byl zajištěn pohyb částic ve vodiči, musí být provedena práce. A tuto práci dělá zdroj. Provoz zdroje je charakterizován napětím. Čím je větší, tím více práce zdroj vykoná, tím jasněji bude žárovka v obvodu hořet (za jinak stejných podmínek).
Rýže. (2). Lampa v řetězu
Napětí se rovná poměru práce elektrického pole k pohybu náboje
na velikost náboje pohybujícího se na části obvodu.
U = A q , kde (U) je napětí, (A) je práce elektrického pole, (q) je náboj.
Dávej pozor!
Jednotka napětí v SI je [(U)] = (1) V (volt).
(1) volt se rovná elektrickému napětí v části obvodu, kde při protékání náboje rovného (1) C je vykonána práce rovna (1) J: (1) V (= 1) J/1 C.
Každý viděl na domácích spotřebičích nápis „(220) V“. Znamená to, že na části obvodu se vykoná práce (220) J k přesunu náboje (1) C.
Kromě voltu se používají jeho zlomkové a vícenásobné jednotky – milivolty a kilovolty.
(1) mV (= 0,001) V, (1) kV (= 1000) V nebo (1) V (= 1000) mV, (1) V (= 0,001) kV.
K měření napětí se používá zařízení zvané voltmetr.
Všechny voltmetry jsou označeny latinským písmenem (V), které je naneseno na číselníku zařízení a je použito ve schematickém znázornění zařízení.
Rýže. (3). Označení voltmetru
Ve školním prostředí se používají voltmetry zobrazené na obrázku:
Hlavními prvky voltmetru jsou tělo, stupnice, ukazatel a svorky. Svorky jsou obvykle označeny plusem nebo mínusem a pro přehlednost jsou zvýrazněny různými barvami: červená – plus, černá (modrá) – mínus. To se provádí proto, aby bylo zajištěno, že svorky zařízení jsou správně připojeny k odpovídajícím vodičům připojeným ke zdroji.
Na rozdíl od ampérmetru, který je zapojen do série přes obvod, je voltmetr zapojen paralelně k obvodu.
Rýže. (5). Elektrický obvod s připojeným voltmetrem a ampérmetrem
Při zapojování voltmetru do stejnosměrného obvodu je nutné dodržet polaritu.
Je lepší začít sestavovat elektrický obvod se všemi prvky kromě voltmetru a připojit jej na samém konci.
Voltmetry se dělí na stejnosměrná a střídavá zařízení.
Pokud je zařízení určeno pro střídavé obvody, je obvyklé zobrazovat na číselníku vlnovku. Pokud je zařízení určeno pro stejnosměrné obvody, bude vedení rovné.
Tabulka (1). Voltmetry
Rýže. (6). DC voltmetr
Rýže. (7). AC voltmetr
Můžete věnovat pozornost svorkám zařízení. Pokud je vyznačena polarita („(+)“ a „(-)“), jedná se o zařízení pro měření stejnosměrného napětí.
Někdy se používají písmena (AC/DC). V překladu z angličtiny (AC) (střídavý proud) je střídavý proud a (DC) (stejnosměrný proud) je stejnosměrný proud.
K střídavému obvodu je připojen voltmetr pro měření střídavého proudu. Nemá žádnou polaritu.
Rýže. (8). Elektrický obvod se zdrojem střídavého proudu
Dávej pozor!
K měření napětí můžete použít i multimetr.
Před měřením si musíte přečíst pokyny pro správné připojení zařízení.
Rýže. (9). Multimetr
Je třeba si uvědomit, že vysoké napětí je nebezpečné.
Co se stane s člověkem, který se ocitne v blízkosti spadlého obnaženého kabelu, který je pod vysokým napětím?
Vzhledem k tomu, že země je vodičem elektrického proudu, může kolem spadlého živého kabelu vzniknout nebezpečné skokové napětí.
Při vystavení skokovému napětí i malé hodnoty dochází k mimovolním křečovitým kontrakcím svalů nohou. Obvykle se v takové situaci člověku podaří dostat se z nebezpečné zóny včas.
Obrovskými kroky však odtud nemůžete vyběhnout, krokový stres se jen zvýší! Musíte odejít rychle, ale velmi malými krůčky nebo poskakováním na jedné noze!
Úspěšná práce s elektrickými zařízeními vyžaduje nejen schopnost zvládnout různé instalační a opravárenské úkoly, ale také schopnost číst a rozumět elektrickým schématům. Pro sjednocení a snazší pochopení jsou všechny prvky schémat standardizovány. Různé státy a někdy různé podniky mohou mít částečně nebo úplně svůj vlastní systém označování. Abychom byli spravedliví, stojí za zmínku, že rozdíly v současných označeních jsou nepatrné a téměř nikdy nevznikne mnoho zmatků. Napájecí napětí (neboli proud) má dvě základní charakteristiky: velikost a frekvenci. Pokud u prvního parametru nevznikají téměř žádné otázky, pak bychom se měli podrobněji věnovat druhému.
Střídavý proud v širokém slova smyslu
Co je střídavý proud
Napětí může být buď konstantní, nebo měnit svou okamžitou hodnotu v každém časovém období. V tomto případě se může změnit nejen hodnota parametru, ale i jeho směr. Ve většině případů střídavý proud znamená změnu podle sinusového zákona a má střídavou hodnotu. Jedná se o známé napětí v domácích a průmyslových napájecích sítích. V širším smyslu může napětí změnit svou hodnotu, aniž by se změnila polarita.
Ti hlouběji znalí elektrotechniky mohou říci, že v tomto případě mluvíme o střídavém napětí s nějakou konstantní složkou. Stačí do obvodu zapojit kondenzátor, který nepropustí stejnosměrnou složku, a na výstupu bude střídavý elektrický proud.
Symboly na elektrických schématech
Pro jednoznačnou interpretaci elektrických schémat byl vyvinut systém grafických symbolů. V různých zemích se poněkud liší, ale obecné zásady notace zůstávají stejné. Střídavý nebo stejnosměrný proud je označen přesně definovanými symboly, aby se předešlo záměně, nejistotě a nedorozumění.
V zemích postsovětského prostoru je obvyklé označovat střídavý proud grafickým symbolem, který představuje segment sinusoidy, protože proměnnou je ve většině případů míněna právě ta, která se mění podle sinusového zákona.
Konvenční grafický symbol
Někdy můžete najít ekvivalentní obrázek ve formě dvou segmentů sinusoidy. Taková označení jsou zcela zaměnitelná. Naproti tomu symbol DC vypadá jako dvě rovnoběžné čáry.
Konvenční grafické symboly se používají k označení silových svorek, stejně jako ve spojení s některými dalšími označeními, například k charakterizaci generátoru nebo spotřebiče.
Generátor střídavého napětí a spotřebiče
Zahraniční literatura používá jiný princip označení. Zkratka se používá hlavně z anglických slov „Alternating current“ – střídavý proud a „Direct current“ – stejnosměrný proud. V souladu s tím jsou zkratky AC a DC.
V některých případech je nutné kromě typu proudu či napětí doplnit informace o jejich frekvenci, velikosti a počtu fází. Ve schématech jsou taková označení intuitivní. Například nápis 3 ~ 50Hz 220V může znamenat jediné, že je použito třífázové střídavé napětí 220V s frekvencí 50Hz.
V moderních označeních se často vyskytuje kombinace domácích a zahraničních symbolů.
Měřicí přístroje a elektrická zařízení
Na elektrických měřicích přístrojích můžete vidět stejné symboly jako na elektrických obvodech. V tomto případě říkají, s jakým napětím nebo proudem může měřicí zařízení pracovat. U zařízení, která jsou určena pro provoz v úzkém prostoru, mohou být přímo na ukazateli (úchylkoměru) umístěny symboly typu proudu nebo napětí. Univerzální měřicí přístroje jsou vybaveny přepínačem typu a rozsahu měření, takže všechny symboly jsou umístěny v blízkosti odpovídajících pozic.
Běžné digitální testery mají následující označení:
- ACA nebo ≈A – režim měření střídavého proudu;
- DCA nebo =A – režim měření stejnosměrného proudu;
- ACV nebo ≈V – režim měření střídavého napětí;
- DCV nebo =V – režim měření stejnosměrného napětí.
U elektrických zařízení je typ napájení uveden na typovém štítku nebo štítku. Zařízení s kombinovaným napájením mají na štítku AC označení v podobě sinusového segmentu a jedné vodorovné čáry.
Označení smíšeného proudu
Anglicky mluvící výrobci používají zkratku AC/DC pro označení smíšeného nebo kombinovaného napájení.
Téměř vždy je vedle symbolu napětí nebo proudu uvedena jeho hodnota: zvlášť pro střídavý proud a zvlášť pro stejnosměrný proud.
Speciální symboly jsou uvedeny na typovém štítku střídavých motorů. Tam je kromě jeho typu uveden také připojovací obvod (hvězda nebo trojúhelník) a hodnota napájecího napětí pro každou možnost.
Kromě toho jsou motory charakterizovány výkonem (spotřebou proudu) a hodnotou COSϕ, která charakterizuje jalový výkon spotřebiče. Tyto údaje jsou také uvedeny na štítku produktu.
Informace o významu a typu napájení jsou důležité pro bezpečnost a správnou funkci zařízení. Pro vyloučení chybné a neúmyslné aktivace zařízení je k nevhodným napájecím zdrojům kromě symbolů přidána mechanická ochrana. Zástrčky napájecího kabelu zařízení používajících střídavý proud mají tedy jiný tvar kolíku než pro stejnosměrný proud, což zabraňuje možnosti nesprávného připojení.