Die Lektion ist dem Begriff der elektrischen Spannung, ihrer Bezeichnung und Maßeinheiten gewidmet. Der zweite Teil der Lektion ist hauptsächlich der Demonstration von Spannungsmessgeräten an einem Stromkreisabschnitt und ihren Eigenschaften gewidmet.

Wenn wir ein Standardbeispiel für die Bedeutung der bekannten Aufschrift „220 V“ auf Haushaltsgeräten geben, bedeutet dies, dass in einem Abschnitt des Stromkreises 220 J Arbeit geleistet werden, um eine Ladung von 1 C zu bewegen.

Formel zur Berechnung der Spannung:

Elektrische Feldarbeit zur Ladungsübertragung, J;

Ladung, Cl.

Daher kann die Spannungseinheit wie folgt dargestellt werden:

Es gibt einen Zusammenhang zwischen den Formeln zur Berechnung von Spannung und Strom, auf den Sie achten sollten: und. Beide Formeln enthalten den Wert der elektrischen Ladung, der bei der Lösung einiger Probleme hilfreich sein kann.

Um die Spannung zu messen, wird ein Gerät namens Voltmeter(Abb. 2).

Reis. 2. Voltmeter ()

Je nach Anwendungszweck gibt es verschiedene Voltmeter, ihr Funktionsprinzip basiert jedoch auf der elektromagnetischen Wirkung des Stroms. Alle Voltmeter sind mit einem lateinischen Buchstaben gekennzeichnet, der auf dem Zifferblatt des Instruments angebracht ist und in einer schematischen Darstellung des Geräts verwendet wird.

Im schulischen Bereich werden beispielsweise Voltmeter eingesetzt, wie in Abbildung 3 dargestellt. Sie dienen zur Messung der Spannung in Stromkreisen bei Laborarbeiten.

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Reis. 3. Voltmeter

Die Hauptelemente eines Demonstrationsvoltmeters sind Gehäuse, Skala, Zeiger und Anschlüsse. Die Anschlüsse sind normalerweise mit Plus oder Minus gekennzeichnet und der Übersichtlichkeit halber in verschiedenen Farben hervorgehoben: Rot – Plus, Schwarz (Blau) – Minus. Dies wurde durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Anschlüsse des Geräts offensichtlich korrekt mit den entsprechenden Drähten verbunden sind, die an die Quelle angeschlossen sind. Im Gegensatz zu einem Amperemeter, das in Reihe an den offenen Stromkreis angeschlossen ist, ist ein Voltmeter parallel an den Stromkreis angeschlossen.

Natürlich jede elektrische Messgerät sollte einen minimalen Einfluss auf die untersuchte Schaltung haben, daher verfügt das Voltmeter über einen solchen Design-Merkmale, dass nur minimaler Strom durchfließt. Dieser Effekt wird durch die Auswahl spezieller Materialien gewährleistet, die zu einem minimalen Ladungsfluss durch das Gerät beitragen.

Schematische Illustration Voltmeter (Abb. 4):

Reis. 4.

Zeichnen wir zum Beispiel einen Stromkreis (Abb. 5), in den ein Voltmeter angeschlossen ist.

Reis. 5.

Die Schaltung enthält einen nahezu minimalen Satz an Elementen: eine Stromquelle, eine Glühlampe, einen Schalter, ein in Reihe geschaltetes Amperemeter und ein parallel zur Glühbirne geschaltetes Voltmeter.

Kommentar. Beginnen Sie besser mit dem Zusammenbau Stromkreis von allen Elementen außer dem Voltmeter, und schließen Sie es am Ende an.

Es gibt viele verschiedene Arten von Voltmetern mit unterschiedlichen Skalen. Daher ist die Frage der Berechnung des Gerätepreises in diesem Fall sehr relevant. Mikrovoltmeter, Millivoltmeter, einfach Voltmeter usw. sind weit verbreitet. Ihre Namen machen deutlich, mit welcher Frequenz die Messungen durchgeführt werden.

Darüber hinaus werden Voltmeter in Geräte unterteilt Gleichstrom und Wechselstrom. Obwohl es im Stadtnetz Wechselstrom gibt, haben wir es in diesem Stadium des Physikstudiums mit Gleichstrom zu tun, der von allen galvanischen Elementen geliefert wird, daher werden wir an den entsprechenden Voltmetern interessiert sein. Die Tatsache, dass das Gerät für Wechselstromkreise bestimmt ist, wird auf dem Zifferblatt meist als Wellenlinie dargestellt (Abb. 6).

Reis. 6. AC-Voltmeter ()

Kommentar. Wenn wir von Spannungswerten sprechen, dann ist beispielsweise eine Spannung von 1 V ein kleiner Wert. Die Industrie verwendet viel höhere Spannungen, gemessen in Hunderten von Volt, Kilovolt und sogar Megavolt. Im Alltag wird eine Spannung von 220 V oder weniger verwendet.

In der nächsten Lektion lernen wir, wie groß der elektrische Widerstand eines Leiters ist.

Referenzliste

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Zusätzliche SEmpfohlene Links zu Internetressourcen

1. Coole Physik ().
2. Youtube().
3. Youtube().

Hausaufgaben

Seit Jahrhunderten versuchen Menschen, eine Antwort auf die Frage zu finden, was Strom ist. Inzwischen gibt die moderne Wissenschaft eine völlig eindeutige Definition elektrischer Strom. Fangen wir damit an.

Was ist elektrischer Strom?

Elektrischer Strom ist die geordnete Bewegung elektrisch geladener Teilchen in jedem Leiter. Für sein Auftreten ist es notwendig, ein sogenanntes elektrisches Feld zu erzeugen, denn unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes beginnen geladene Teilchen, sich zu bewegen. Ich muss das sagen elektrische Aufladungen treten fast ständig auf, wenn enger Kontakt alle Arten von Substanzen.

Manchmal bewegen sich Ladungen frei zwischen verschiedenen Teilen – in diesem Fall handelt es sich um Leiter elektrischen Stroms. Wenn die freie Bewegung von Teilchen unmöglich ist, spricht man von Isolatoren.

• Beispiele für Leiter sind wässrige Lösungen von Säuren und Salzen sowie fast alle Metalle (sie haben unterschiedliche Leitfähigkeitsgrade, sind aber ausnahmslos alle Leiter).
• Zu den Isolatoren zählen Stoffe wie Bernstein, Ebonit, verschiedene Quarze und die meisten Gase. Auch künstlich hergestellte Stoffe (Polyethylen, Polyvinylchlorid und andere) sind Isolatoren.

Wie wird der Strom gemessen?

Für die Messung des elektrischen Stroms gibt es mehrere grundlegende Parameter. Die wichtigsten sind Strom und Spannung. Allerdings für Gesamte Beschreibung Wir informieren Sie über alle Parameter und Eigenschaften wie Leistung, Widerstand und Frequenz, über die wir bei der Definition von Wechselstrom sprechen werden.

Aktuelle Stärke

Aktuelle Stärke - gemessen physikalische Größe, was dem Verhältnis der Ladungsmenge, die in einer bestimmten Zeit durch einen Leiter (genauer gesagt seinen Querschnitt) fließt, zum Wert des angegebenen Zeitraums entspricht. Wie wir wissen, wird der Strom in Ampere (A) gemessen. Wenn man von der Stromstärke spricht, kann man auch nicht umhin, eine solche Größe wie die Stromdichte zu erwähnen.

Die Stromdichte ist das Verhältnis des durch ein bestimmtes Oberflächenelement fließenden Stroms zur Fläche dieses Elements.

Aktuelle Energie

Leistung ist die Arbeit, die elektrische Stromteilchen gegen elektrischen Widerstand verrichten. Das Ergebnis dieser Arbeit sehen wir in der freigesetzten Wärmeenergie. Vereinfacht ausgedrückt ist die Leistung eines elektrischen Stroms also die pro Zeiteinheit erzeugte Wärmemenge. Die Leistung wird in Watt (W) gemessen.

Stromspannung

Die Spannung eines elektrischen Stroms ist das Verhältnis der Arbeit des Stroms zur Ladung in einem bestimmten Abschnitt des Stromkreises. Die aktuelle Ladung wird in Coulomb (C) und die Arbeit in Joule (J) gemessen. Somit kann die Spannung wie folgt gemessen werden: 1J/1C. Wie Sie wahrscheinlich bereits vermutet haben, entspricht der resultierende Wert 1 Volt (V) – der Grundeinheit, in der Spannung gemessen wird.

Elektrischer Wiederstand

Der deutsche Wissenschaftler Georg Simon Ohm bemerkte einst, dass Geräte bei Verwendung unterschiedlicher Stromkreise unterschiedliche Stromstärken erzeugen. Somit wurde nachgewiesen, dass verschiedene Leiter unterschiedliche elektrische Widerstände haben. Die Formel zur Berechnung des Widerstands ist einfach. Markieren wir den Widerstand selbst mit dem Buchstaben R, L bezeichnet die Länge des Leiters und S ist die Querschnittsfläche. In diesem Fall wird der Widerstand nach der Formel R=L/S berechnet. Der Widerstand wird in Ohm gemessen.

Was ist Gleichstrom und Wechselstrom?

Streng genommen ist die Antwort auf diese Frage sehr einfach. Gleichstrom ist ein Strom, dessen Größe und Richtung sich im Laufe der Zeit praktisch nicht ändern. Gleichstrom hat daher keine Frequenzänderung. Wenn man also in der Produktion Gleichstrom meint, spricht man von einem Strom mit der Frequenz Null.

Damit kommen wir zur Definition dessen, was Wechselstrom ist. Wechselstrom ist ein Strom, der sich über einen bestimmten Zeitraum in Größe und Richtung ändert. Lassen Sie uns nun über eine solche Eigenschaft des Wechselstroms wie die Frequenz sprechen.

Wechselstromfrequenz

Die Frequenz ist die Anzahl der Änderungszyklen des elektrischen Stroms in einer bestimmten Zeiteinheit. Die Frequenz von Wechselstrom wird in Hertz (Hz) gemessen. So beträgt die Frequenz des Industriestroms in Russland und in vielen anderen Ländern der Welt 50 Hz, in den USA wird beispielsweise Wechselstrom mit einer Frequenz von 60 Hz verwendet.

Und das Letzte, worüber ich sprechen möchte, ist, wovon der Strom abhängt, oder genauer gesagt, von seinen spezifischen Parametern. Diese Frage haben wir bereits teilweise beantwortet. Wie bereits erwähnt, hängen Stromstärke und -widerstand von den Eigenschaften leitfähiger Materialien ab, und die Frequenz hängt von der Fähigkeit des Wechselstroms ab, seine Eigenschaften zu ändern. Für das Auftreten von Strom müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein, nämlich das Vorhandensein einer Bewegung geladener Teilchen, die sowohl natürlich als auch künstlich entstehen kann.

Strom und Spannung sind quantitative Parameter, die in verwendet werden elektrische Diagramme. Meistens ändern sich diese Größen im Laufe der Zeit, sonst wäre der Betrieb des Stromkreises sinnlos.

Stromspannung

Herkömmlicherweise wird die Spannung durch den Buchstaben angegeben „U“. Die Arbeit, die aufgewendet wird, um eine Ladungseinheit von einem Punkt mit niedrigem Potential zu einem Punkt mit hohem Potential zu bewegen, ist die Spannung zwischen den beiden Punkten. Mit anderen Worten handelt es sich um die Energie, die freigesetzt wird, nachdem eine Ladungseinheit von einem hohen auf ein niedriges Potenzial übergegangen ist.

Spannung kann auch als Potentialdifferenz und elektromotorische Kraft bezeichnet werden. Dieser Parameter wird in Volt gemessen. Um 1 Coulomb Ladung zwischen zwei Punkten mit einer Spannung von 1 Volt zu bewegen, muss 1 Joule Arbeit verrichtet werden. Coulombs messen elektrische Ladungen. 1 Coulomb entspricht der Ladung von 6x10 18 Elektronen.

Die Spannung wird je nach Stromart in verschiedene Typen unterteilt.

• Konstanter Druck . Es kommt in elektrostatischen und Gleichstromkreisen vor.
• Wechselstrom Spannung . Diese Art von Spannung kommt in Stromkreisen mit Sinus- und Wechselströmen vor. Bei sinusförmigem Strom werden folgende Spannungsverläufe berücksichtigt:
  Amplitude der Spannungsschwankungen– dies ist seine maximale Abweichung von der x-Achse;
  Momentanspannung, was ausgedrückt wird in bestimmter Moment Zeit;
  effektive Spannung, wird durch die im 1. Halbzyklus geleistete aktive Arbeit bestimmt;
  durchschnittliche gleichgerichtete Spannung, bestimmt durch die Größe der gleichgerichteten Spannung über eine harmonische Periode.

Bei der Stromübertragung über Freileitungen hängen die Gestaltung der Stützen und ihre Abmessungen von der Höhe der angelegten Spannung ab. Die Spannung zwischen den Phasen wird aufgerufen Leitungsspannung und die Spannung zwischen Erde und jeder Phase beträgt Phasenspannung . Diese Regel gilt für alle Arten von Freileitungen. In Russland ist in elektrischen Haushaltsnetzen die Dreiphasenspannung mit einer linearen Spannung von 380 Volt und einer Phasenspannung von 220 Volt der Standard.

Elektrischer Strom

Strom in einem Stromkreis ist die Bewegungsgeschwindigkeit von Elektronen an einem bestimmten Punkt, gemessen in Ampere und in Diagrammen mit dem Buchstaben „ ICH" Es werden auch abgeleitete Einheiten von Ampere mit den entsprechenden Präfixen Milli-, Mikro-, Nano usw. verwendet. Ein Strom von 1 Ampere wird erzeugt, indem eine Ladungseinheit von 1 Coulomb in 1 Sekunde bewegt wird.

Herkömmlicherweise wird davon ausgegangen, dass der Strom in Richtung vom positiven zum negativen Potenzial fließt. Aus dem Physikkurs wissen wir jedoch, dass sich das Elektron in die entgegengesetzte Richtung bewegt.

Sie müssen wissen, dass die Spannung zwischen zwei Punkten im Stromkreis gemessen wird und der Strom durch einen bestimmten Punkt im Stromkreis oder durch sein Element fließt. Wenn also jemand den Ausdruck „Spannung im Widerstand“ verwendet, dann ist dies falsch und Analphabet. Aber oft sprechen wir von Spannung an einem bestimmten Punkt im Stromkreis. Damit ist die Spannung zwischen der Erde und diesem Punkt gemeint.

Spannung entsteht durch die Einwirkung elektrischer Ladungen in Generatoren und anderen Geräten. Strom entsteht durch Anlegen einer Spannung an zwei Punkte eines Stromkreises.

Um zu verstehen, was Strom und Spannung sind, wäre es richtiger, sie zu verwenden. Darauf sind Strom und Spannung zu sehen, die im Laufe der Zeit ihre Werte ändern. In der Praxis werden die Elemente eines Stromkreises durch Leiter verbunden. An bestimmten Punkten haben die Elemente des Stromkreises einen eigenen Spannungswert.

Strom und Spannung gehorchen den Regeln:

• Die Summe der in einen Punkt eintretenden Ströme ist gleich der Summe der den Punkt verlassenden Ströme (Ladungserhaltungssatz). Diese Regel ist Kirchhoffs Stromgesetz. Der Ein- und Austrittspunkt des Stroms wird in diesem Fall als Knoten bezeichnet. Eine Folge dieses Gesetzes ist die folgende Aussage: In einem Reihenstromkreis aus einer Gruppe von Elementen ist der Stromwert für alle Punkte gleich.
• In einer Parallelschaltung von Elementen ist die Spannung an allen Elementen gleich. Mit anderen Worten: Die Summe der Spannungsabfälle in einem geschlossenen Stromkreis ist Null. Dieses Kirchhoffsche Gesetz gilt für Spannungen.
• Die pro Zeiteinheit von einem Stromkreis geleistete Arbeit (Leistung) wird wie folgt ausgedrückt: P = U*I. Die Leistung wird in Watt gemessen. 1 Joule Arbeit in 1 Sekunde entspricht 1 Watt. Strom wird in Form von Wärme verteilt, für die Verrichtung mechanischer Arbeit (in Elektromotoren) aufgewendet, in Strahlung verschiedener Art umgewandelt und in Behältern oder Batterien gespeichert. Eine der Herausforderungen bei der Auslegung komplexer elektrischer Systeme ist die thermische Belastung des Systems.

Eigenschaften des elektrischen Stroms

Voraussetzung für die Existenz von Strom in einem Stromkreis ist ein geschlossener Stromkreis. Wenn der Stromkreis unterbrochen ist, stoppt der Strom.

Nach diesem Prinzip arbeiten alle in der Elektrotechnik. Sie unterbrechen den Stromkreis mit beweglichen mechanischen Kontakten und unterbrechen dadurch den Stromfluss und schalten das Gerät aus.

In der Energiewirtschaft entsteht elektrischer Strom in Stromleitern, die in Form von Stromschienen und anderen stromführenden Teilen ausgeführt sind.

Es gibt auch andere Möglichkeiten, internen Strom zu erzeugen in:

• Flüssigkeiten und Gase aufgrund der Bewegung geladener Ionen.
• Vakuum, Gas und Luft mittels thermionischer Emission.
• , aufgrund der Bewegung von Ladungsträgern.

Bedingungen für das Auftreten von elektrischem Strom

• Erwärmung von Leitern (keine Supraleiter).
• Anwendung der Potentialdifferenz auf Ladungsträger.
• Eine chemische Reaktion, die neue Stoffe freisetzt.
• Auswirkungen Magnetfeld zum Dirigenten.

Aktuelle Wellenformen

• Gerade Linie.
• Variable harmonische Sinuswelle.
• Ein Mäander, ähnlich einer Sinuswelle, jedoch mit scharfen Ecken (manchmal können die Ecken geglättet werden).
• Eine pulsierende Form in einer Richtung, deren Amplitude nach einem bestimmten Gesetz von Null bis zum größten Wert variiert.

Arten der Arbeit mit elektrischem Strom

• Lichtstrahlung, die von Beleuchtungsgeräten erzeugt wird.
• Wärmeerzeugung durch Heizelemente.
• Mechanische Arbeit (Rotation von Elektromotoren, Betrieb anderer elektrischer Geräte).
• Entstehung elektromagnetischer Strahlung.

Negative Phänomene, die durch elektrischen Strom verursacht werden

• Überhitzung von Kontakten und spannungsführenden Teilen.
• Das Auftreten von Wirbelströmen in den Kernen elektrischer Geräte.
• Elektromagnetische Strahlung in die äußere Umgebung.

Beim Entwurf müssen Entwickler elektrischer Geräte und verschiedener Schaltkreise die oben genannten Eigenschaften des elektrischen Stroms in ihren Entwürfen berücksichtigen. Beispielsweise werden die schädlichen Auswirkungen von Wirbelströmen in Elektromotoren, Transformatoren und Generatoren durch die Verschmelzung der Kerne verringert, die zur Weiterleitung magnetischer Flüsse dienen. Bei der Laminierung des Kerns handelt es sich nicht um die Herstellung aus einem einzigen Stück Metall, sondern aus einer Reihe einzelner dünner Platten aus speziellem Elektrostahl.

Andererseits werden Wirbelströme zum Betrieb von Mikrowellenöfen und Öfen verwendet, die nach dem Prinzip der magnetischen Induktion arbeiten. Daher können wir sagen, dass Wirbelströme nicht nur schädlich, sondern auch nützlich sind.

Wechselstrom Bei einem Signal in Form einer Sinuskurve kann es sich in der Schwingungsfrequenz pro Zeiteinheit unterscheiden. In unserem Land ist die industrielle Frequenz des elektrischen Stroms Standard und beträgt 50 Hertz. In einigen Ländern wird derzeit eine Frequenz von 60 Hertz verwendet.

Für verschiedene Zwecke in der Elektrotechnik und Funktechnik werden andere Frequenzwerte verwendet:

• Niederfrequenzsignale mit niedrigerer Stromfrequenz.
• Hochfrequenzsignale, die viel höher sind als die Frequenz des Industriestroms.

Es wird angenommen, dass elektrischer Strom durch die Bewegung von Elektronen innerhalb eines Leiters entsteht, weshalb er als Leitungsstrom bezeichnet wird. Es gibt aber noch eine andere Art von elektrischem Strom, die Konvektion genannt wird. Es entsteht, wenn geladene Makrokörper sich bewegen, beispielsweise Regentropfen.

Elektrischer Strom in Metallen

Die Bewegung von Elektronen unter Einwirkung einer konstanten Kraft wird mit dem Abstieg eines Fallschirmspringers zum Boden verglichen. In diesen beiden Fällen kommt es zu einer gleichförmigen Bewegung. Auf den Fallschirmspringer wirkt die Schwerkraft, dem entgegen wirkt der Luftwiderstand. Die Bewegung der Elektronen wird durch die Kraft des elektrischen Feldes beeinflusst und die Ionen der Kristallgitter widerstehen dieser Bewegung. Die Durchschnittsgeschwindigkeit der Elektronen erreicht einen konstanten Wert, genau wie die Geschwindigkeit eines Fallschirmspringers.

In einem Metallleiter beträgt die Bewegungsgeschwindigkeit eines Elektrons 0,1 mm pro Sekunde und die Geschwindigkeit des elektrischen Stroms beträgt etwa 300.000 km pro Sekunde. Denn elektrischer Strom fließt nur dort, wo Spannung an geladene Teilchen angelegt wird. Dadurch wird eine hohe Stromflussrate erreicht.

Wenn sich Elektronen in einem Kristallgitter bewegen, liegt das folgende Muster vor. Elektronen kollidieren nicht mit allen entgegenkommenden Ionen, sondern nur mit jedem Zehntel von ihnen. Dies wird durch die Gesetze der Quantenmechanik erklärt, die wie folgt vereinfacht werden können.

Die Bewegung von Elektronen wird durch große Ionen behindert, die Widerstand leisten. Dies macht sich besonders beim Erhitzen von Metallen bemerkbar, wenn schwere Ionen „schwanken“, an Größe zunehmen und die elektrische Leitfähigkeit der Leiterkristallgitter verringern. Wenn Metalle erhitzt werden, erhöht sich daher immer ihr Widerstand. Mit sinkender Temperatur steigt die elektrische Leitfähigkeit. Durch Absenken der Temperatur eines Metalls auf den absoluten Nullpunkt kann der Effekt der Supraleitung erzielt werden.

Im Wesentlichen bezieht sich der Begriff auf die Potentialdifferenz, und die Einheit der Spannung ist das Volt. Volt ist der Name des Wissenschaftlers, der den Grundstein für alles legte, was wir heute über Elektrizität wissen. Und der Name dieses Mannes war Alessandro.

Aber das ist es, was elektrischen Strom betrifft, d.h. das, mit dem unsere üblichen elektrischen Haushaltsgeräte funktionieren. Es gibt aber auch das Konzept eines mechanischen Parameters. Dieser Parameter wird in Pascal gemessen. Aber hier geht es jetzt nicht um ihn.

Was ist ein Volt gleich?

Dieser Parameter kann entweder konstant oder variabel sein. Es ist Wechselstrom, der in Wohnungen, Gebäude und Bauwerke, Häuser und Organisationen „fließt“. Elektrische Spannung stellt Amplitudenwellen dar, die in Diagrammen als Sinuswelle dargestellt werden.

Wechselstrom wird in Diagrammen durch das Symbol „~“ angezeigt. Und wenn wir darüber sprechen, was ein Volt ist, dann können wir sagen, dass dies eine elektrische Aktion in einem Stromkreis ist, in dem, wenn eine Ladung gleich einem Coulomb (C) fließt, Arbeit gleich einem Joule (J) verrichtet wird.

Die Standardformel, nach der es berechnet werden kann, lautet:

U = A:q, wobei U genau der gewünschte Wert ist; „A“ ist die Arbeit, die das elektrische Feld (in J) leistet, um Ladung zu übertragen, und „q“ ist genau die Ladung selbst, in Coulomb.

Wenn wir von konstanten Werten sprechen, unterscheiden sie sich praktisch nicht von Variablen (mit Ausnahme des Konstruktionsdiagramms) und werden mithilfe einer Gleichrichterdiodenbrücke aus ihnen erzeugt. Dioden scheinen, ohne Strom auf eine Seite zu leiten, die Sinuswelle zu teilen und Halbwellen daraus zu entfernen. Als Ergebnis erhalten wir anstelle von Phase und Null Plus und Minus, die Berechnung bleibt jedoch bei den gleichen Volt (V oder V).

Spannungsmessung

Bisher wurde zur Messung dieses Parameters nur ein analoges Voltmeter verwendet. Mittlerweile gibt es in den Regalen der Elektrofachmärkte eine sehr große Auswahl an ähnlichen Geräten bereits in digitaler Ausführung sowie analoge und digitale Multimeter, mit deren Hilfe die sogenannte Spannung gemessen wird. Ein solches Gerät kann nicht nur die Größe, sondern auch die Stromstärke und den Stromkreiswiderstand messen und es wird sogar möglich, die Kapazität eines Kondensators zu überprüfen oder die Temperatur zu messen.

Natürlich bieten analoge Voltmeter und Multimeter nicht die gleiche Genauigkeit wie digitale, deren Display die Spannungseinheit auf Hundertstel oder Tausendstel genau anzeigt.

Bei der Messung dieses Parameters wird das Voltmeter parallel an den Stromkreis angeschlossen, d.h. Wenn es notwendig ist, den Wert zwischen Phase und Null zu messen, werden die Sonden mit einer an den ersten Draht und mit der anderen an den zweiten angeschlossen, im Gegensatz zur Strommessung, bei der das Gerät in Reihe mit dem Stromkreis verbunden ist.

In Schaltplänen wird ein Voltmeter durch den Buchstaben V gekennzeichnet, der von einem Kreis umgeben ist. Verschiedene ArtenÄhnliche Geräte messen neben Volt auch verschiedene Einheiten Stromspannung. Im Allgemeinen wird sie in den folgenden Einheiten gemessen: Millivolt, Mikrovolt, Kilovolt oder Megavolt.

Spannungswert

Der Wert dieses Parameters des elektrischen Stroms in unserem Leben ist sehr hoch, denn ob er dem erforderlichen entspricht, hängt davon ab, wie hell die Glühlampen in der Wohnung brennen, und wenn Kompaktleuchtstofflampen installiert sind, stellt sich die Frage, ob oder Sie werden überhaupt nicht leuchten. Die Lebensdauer aller Beleuchtungs- und Haushaltsgeräte hängt von deren Überspannungen ab. Daher ist es heutzutage eine Notwendigkeit, zu Hause ein Voltmeter oder Multimeter sowie die Möglichkeit zu haben, es zu verwenden.

Im Zeitalter des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts muss alles gemessen werden. Strom des Netzes sind keine Ausnahme. Für diese Messungen ist es wichtig zu wissen, in welchen Einheiten die Spannung gemessen wird. Im gebräuchlichsten SI-System wird die Maßeinheit für die Spannung mit 1 Volt bezeichnet oder mit 1 V abgekürzt. Kann auch als 1V bezeichnet werden. Diese Bezeichnung wurde zu Ehren des italienischen Physikers Alessandro Volta gewählt.

Was ist elektrische Spannung?

Es kann nicht wie das Gewicht für sich allein existieren. Es gibt zwei Fälle, in denen eine Messung erforderlich ist:

• Zwischen verschiedenen Knoten eines Stromkreises oder Enden eines Leiters. 1 Volt ist das Potenzial, bei dem ein Strom von 1 Ampere 1 Watt Leistung erzeugt;
• Die elektrostatische Feldstärke wird zwischen zwei Feldpunkten gemessen. Eine Spannungseinheit, 1 Volt, ist das Potential, bei dem eine Ladung von 1 Coulomb 1 Joule Arbeit verrichtet.

Josephson-Effekt

Seit 1990 gibt es eine andere Definition der elektrischen Spannung. Sein Wert hängt mit dem Frequenznormal und der Cäsiumuhr zusammen. In diesem Fall wird der instationäre Josephson-Effekt genutzt; wenn eine spezielle Matrix mit Strahlung mit einer Frequenz von 10-80 GHz bestrahlt wird, entsteht auf dieser ein Potential, dessen Wert nicht von den experimentellen Bedingungen abhängt.

RMS-Spannung

Die Bestimmung der Größe des elektrischen Potenzials zwischen Abschnitten des Netzwerks erfolgt anhand der dabei verrichteten Wärmemenge oder Arbeit bestimmte Zeit. Dies gilt jedoch nur für Gleichstrom. Wechselspannung hat sinusförmige Form. Bei der maximalen Amplitude ist sie maximal und beim Übergang von einer positiven Halbwelle zu einer negativen ist sie Null.

Daher wird für Berechnungen der Durchschnittswert verwendet, der als „Effektivwert“ bezeichnet wird und in Berechnungen einer Konstante mit demselben Wert gleichgesetzt wird.

Es weicht vom Maximum um das 1,4-fache oder √2 ab. Für 220V-Netz Maximalwert beträgt 311V. Dies ist wichtig bei der Auswahl von Kondensatoren, Dioden und anderen Elementen elektronischer Schaltkreise.

Spannungsbestimmung

Wie wird die Spannung gemessen? Dies geschieht mit einem speziellen Gerät – einem Voltmeter. Es kann ein anderes Design haben, digital oder zeigerartig sein, sein Widerstand sollte jedoch möglichst hoch und der Strom minimal sein. Dies ist notwendig, um den Einfluss des Geräts auf das Netzwerk und Verluste in den Leitungen von der Stromquelle zum Voltmeter zu minimieren.

Gleichstromnetz

Diese Messungen werden mit magnetoelektrischen Instrumenten durchgeführt. In letzter Zeit sind Geräte mit digitaler Anzeige weit verbreitet.

Der einfachste Weg - direkte Verbindung Gerät zum Messort. Dies ist unter verschiedenen Voraussetzungen möglich:

• Die Messgrenze liegt über dem erwarteten Maximum. Ist dieser vor Beginn der Messung nicht bekannt, sollte der größte Grenzwert gewählt und sukzessive verringert werden;
• Achten Sie auf die Anschlusspolarität. Bei fehlerhafter Verbindung schlägt der Pfeil in die entgegengesetzte Richtung aus und die Digitalanzeige zeigt einen negativen Wert an.

Reicht die Messgrenze nicht aus, kann sie durch einen zusätzlichen Widerstand erweitert werden. Es kann extern oder intern sein. Sie können mehrere Widerstände verwenden und diese vertauschen, um den Grenzwert des Geräts zu ändern. So funktioniert ein Multimeter.

Wechselstrom

Die Spannung wird in einem Wechselstromnetz mit Instrumenten aller Art gemessen, mit Ausnahme magnetoelektrischer Instrumente. Diese Geräte können nur verwendet werden, indem sie an den Ausgang des Gleichrichters angeschlossen werden.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Messgrenze zu erhöhen. Dazu wird zusätzlich eines der Geräte mit dem Gerät verbunden:

• zusätzlicher Widerstand;
• bei konstanter Netzfrequenz werden Kondensatoren anstelle von Widerständen verwendet;
• Die gebräuchlichste Möglichkeit ist die Verwendung eines Spannungswandlers.

Für Messgeräte und weiteres Zubehör gelten die gleichen Anforderungen wie für Gleichstromgeräte.