Хүчдэлийг юугаар хэмждэг вэ? Цахилгаан хүчдэлийн нэгж

2024 Зохиолч: Angel Austin | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-15 17:28

Цахилгаангүй амьдралаа төсөөлөх боломжтой юу? Орчин үеийн хүн амьдралд туслах гэр ахуйн хэрэгслээр өөрийгөө нягт хүрээлсэн байдаг. Бид өөрсдийгөө болон амьдралаа гэрийн ухаалаг туслахгүйгээр төсөөлөхөө больсон.

Технологи улам бүр цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээнд шилжиж байна. Тээврийг хүртэл аажмаар цахилгаан хөдөлгүүрт шилжүүлж байгаа нь байгальд үзүүлэх хор хөнөөлийг бууруулж чадна.

Өнөөдөр бид дараах асуултуудад хариулахыг хичээх болно:

Цахилгаан гүйдэл гэж юу вэ?
Цахилгааны хүчдэл гэж юу вэ?
Хүчдэлийг хэрхэн тодорхойлох вэ?
Хүчдэлийг юугаар хэмждэг вэ?

Одоогийн зүйл юу вэ?

Цахилгааныг судлах эхэн үед нэг биеийг нөгөө биедээ үрж байж олж авсан. Байгалийн урсац - аянга ашиглан аадар борооны үед илүү их хэмжээний цэнэгийг олж авах боломжтой. Энэ арга нь М. В. Ломоносовын шавь Рихтерийн амь насыг хохироосон нь мэдэгдэж байна.

Цэнэг нь өөрөө хэрэглэхэд хэцүү бөгөөд үндэслэлгүй юм. Энэ нь түүний чиглэсэн хөдөлгөөнийг олж авах шаардлагатай - цахилгаан гүйдэл. Одоогийн өмч:

дамжуулагчийг халаах;
химийн үйлдэл;
механик үйлдэл;
соронзон үйлдэл.

Тэдгээрийг өдөр тутмын амьдрал, технологид ашигладаг. Гүйдэл байх зайлшгүй нөхцөл бол гүйдлийн эх үүсвэр, чөлөөт цахилгаан цэнэг, битүү дамжуулагч байх явдал юм.

Арын дэвсгэр

1792 онд Италийн нэрт физикч, физиологич, зохион бүтээгч Алессандро Вольта өөрийн нутаг нэгт Луижи Галванигийн амьтны эд эрхтэн дэх гүйдлийн импульсийн мөн чанарын талаарх дүгнэлтийг сонирхож эхэлжээ. Металл дэгээ дээр бэхлэгдсэн мэлхийн хөлний зан байдлыг удаан хугацааны турш ажигласнаар цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр нь амьд организм биш, харин өөр өөр металлын холбоо юм гэж дүгнэх боломжийг түүнд олгосон юм. Энэ нь цахилгаан гүйдэлд хувь нэмэр оруулдаг нөхцөл байдал бөгөөд мэдрэлийн төгсгөлийн хариу үйлдэл нь зөвхөн гүйдлийн физиологийн нөлөө юм.

Өвөрмөц нээлт нь дэлхийн анхны шууд гүйдлийн эх үүсвэрийг бий болгоход хүргэсэн бөгөөд энэ нь Волтайн багана гэж нэрлэгддэг. Өөр өөр металлуудыг (Вольта хэд хэдэн химийн элементүүдээр бие биенээсээ салгах ёстой гэж үзсэн) шингэн "хоёр дахь төрлийн дамжуулагч" шингээсэн цаасаар наасан байна.

Энэ төхөөрөмж нь тогтмол хүчдэлийн анхны эх үүсвэр байсан. Цахилгаан хүчдэлийн нэгж нь Алессандро Вольтагийн нэрийг мөнхөлсөн.

DC тэжээлийн хангамж

Цахилгаан хэлхээний гол элемент нь гүйдлийн эх үүсвэр юм. Үүний зорилго нь чөлөөт цэнэгтэй бөөмс (электрон, ион) нь чиглэсэн хөдөлгөөнд ордог цахилгаан орон үүсгэх явдал юм. Хуримтлагдсанэх үүсвэрийн цэнэгийн бие даасан элементүүд (тэдгээрийг туйл гэж нэрлэдэг) өөр өөр шинж тэмдэгтэй байдаг. Цэнэг нь өөрөө цахилгаан бус шинж чанартай (механик, химийн, соронзон, дулаан гэх мэт) хүчний үйл ажиллагааны дор эх үүсвэр дотор дахин хуваарилагддаг. Гүйдлийн эх үүсвэрийн гаднах туйлуудаас үүссэн цахилгаан орон нь битүү дамжуулагч дахь цэнэгийг хөдөлгөх ажлыг гүйцэтгэдэг. Алессандро Вольта шууд гүйдэл үүсгэхийн тулд битүү хэлхээ хэрэгтэй гэж хэлсэн.

Цэнэг нь цахилгаан бус хүчний үйлчлэлээр эх үүсвэрт шилждэг тул эдгээр хүчнүүд ажилладаг гэж үзэж болно. Тэднийг гадныхан гэж нэрлэе. Гүйдлийн эх үүсвэрийн доторх цэнэгийг шилжүүлэх гадны хүчний ажлын цэнэгийн хэмжээтэй харьцуулсан харьцааг цахилгаан хөдөлгөгч хүч гэнэ.

Энэ харьцааны математик тэмдэглэгээ:

Ε=A_{st: q,}

Энд E нь цахилгаан хөдөлгөх хүч (EMF), A_{stнь гадны хүчний ажил, q нь эх үүсвэр дэх гадны хүчний зөөвөрлөх цэнэг юм.}

EMF нь эх үүсвэрийн гүйдэл үүсгэх чадварыг тодорхойлдог боловч эх үүсвэрийн гол шинж чанарыг заримдаа цахилгаан хүчдэл (боломжийн зөрүү) гэж үздэг.

Хүчдэл

Дамжуулагчийн цэнэгийг хөдөлгөх талбайн ажлын хүчийг цэнэгийн хэмжээнд харьцуулсан харьцааг цахилгаан хүчдэл гэнэ.

Үүнийг тодорхойлохын тулд хээрийн ажлын утгыг цэнэгийн утгад хуваах шаардлагатай. Гүйдлийн эх үүсвэрийн цахилгаан талбайн q цэнэгийг хөдөлгөх ажлыг А гэж үзье. U - цахилгаан хүчдэл. Харгалзах томьёоны математик тэмдэглэгээ:

U=A: q

Ямар ч физик хэмжигдэхүүнтэй адил хүчдэл нь хэмжих нэгжтэй байдаг. Хүчдэлийг хэрхэн хэмждэг вэ? Дэлхийн анхны шууд гүйдлийн эх үүсвэрийг зохион бүтээгч Алессандро Вольтагийн нэрээр энэ утгыг өөрийн хэмжүүрийн нэгжээр өгсөн. Олон улсын системд хүчдэлийг вольтоор (V) хэмждэг.

1В-ын хүчдэл нь 1С-ийн цэнэгийг хөдөлгөхөд 1Ж ажиллаж байгаа цахилгаан орны хүчдэл юм.

V=J/C=N•m/(A•s)=кг•м/(A•s3).

SI үндсэн нэгжид цахилгаан хүчдэлийн нэгж:

кг•м/(A•s3).

Шаардлагатай утга

Гүйдлийн хүч гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлэх нь яагаад гүйдлийг тодорхойлоход хангалтгүй байна вэ? Бодлын туршилт хийцгээе. Хоёр өөр чийдэнг авцгаая: энгийн гэр ахуйн чийдэн ба гар чийдэнгийн чийдэн. Тэдгээрийг өөр өөр гүйдлийн эх үүсвэрт (хотын сүлжээ ба зай) холбохдоо та яг ижил одоогийн утгыг авах боломжтой. Үүний зэрэгцээ гэр ахуйн чийдэн илүү их гэрэл өгдөг, өөрөөр хэлбэл доторх гүйдлийн ажил илүү их байдаг.

Өөр өөр гүйдлийн эх үүсвэрүүд өөр өөр хүчдэлтэй байдаг. Иймд энэ үнэ цэнэ зайлшгүй шаардлагатай.

Ашигтай зүйрлэл

Цахилгаан хүчдэлийн физик утгыг ойлгох нь сонирхолтой зүйрлэлээс үүдэлтэй. Холбоо барих судаснуудад даралтын зөрүү байгаа тохиолдолд шингэн нь хоолойноос хоолой руу урсдаг. Тэнцүү байдал үүссэн тохиолдолд шингэний урсгал зогсдогдаралт.

Хэрэв шингэний гүйдлийг цахилгаан цэнэгийн урсгалтай харьцуулж үзвэл шингэний баганын даралтын зөрүү нь гүйдлийн эх үүсвэрийн потенциалын зөрүүтэй ижил үүрэг гүйцэтгэдэг.

Туйлуудын цэнэгийг дахин хуваарилах процессууд нь гүйдлийн эх үүсвэрийн дотор явагдах үед дамжуулагч дотор гүйдэл үүсгэх чадвартай. Цахилгаан гүйдлийн хүчдэлийг вольтоор хэмждэг, даралтын зөрүү нь хэмжих нэгжтэй - паскаль.

Хувьсах гүйдэл

Үе үе чиглэлээ өөрчилдөг цахилгаан гүйдлийг хувьсагч гэж нэрлэдэг. Энэ нь хувьсах хүчдэлийн эх үүсвэрээр үүсгэгддэг. Ихэнхдээ энэ нь генератор юм. Тайлбарлахыг оролдъё: хувьсах гүйдлийн хүчдэл гэж юу вэ?

Одоо үүсгэх зарчим нь цахилгаан соронзон индукцийн үзэгдэл дээр суурилдаг. Соронзон орон дахь хаалттай хэлхээг эргүүлэх нь дамжуулагчийн боломжит зөрүү үүсэхэд хүргэдэг. Хүчдэлийг вольтоор хэмждэг ба гүйдлийн өөрчлөлтийн үед.

Хүчдэл өөрчлөгдөхгүй гэж маргаж болох уу? Мэдээжийн хэрэг, контурын хавтгай ба түүний хэвийн хоорондох өнцгийн өөрчлөлтөөс болж үүссэн хүчдэл цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг. Үүний утга нь тэгээс хамгийн их утга хүртэл өсөж, дараа нь дахин тэг болж буурдаг. Тодорхой үнэ цэнийн талаар ярих шаардлагагүй. Үр дүнтэй хүчдлийн утгыг оруулна уу:

U_{d=U: √2.}

Хүчдэлийг ямар багажаар хэмждэг вэ?

Цахилгаан хүчдэлийг хэмжих төхөөрөмж - вольтметр. Түүний үйл ажиллагааны зарчим нь гүйдэл ба соронзон оронтой хэлхээний харилцан үйлчлэлд суурилдагбайнгын соронз. Гүйдэлтэй хэлхээ нь соронзон орон дээр эргэлддэг гэдгийг мэддэг. Хэлхээний гүйдлийн хэмжээнээс хамаарч эргэлтийн өнцөг өөрчлөгдөнө.

Хэрэв та хэлхээнд сум хавсаргавал хэлхээнд гүйдэл урсах үед (ихэвчлэн ороомог) энэ нь тэгээс хазайдаг. Хүчдэлийг ямар хэмжүүрээр хэмжсэнээс хамаарч төхөөрөмжийн масштабыг ангилдаг. Дэд болон үржвэрийг ашиглах боломжтой.

Бага утгын хувьд цахилгаан хүчдэлийг милливольт эсвэл микровольтоор хэмждэг. Харин ч өндөр хүчдэлийн сүлжээнд олон нэгжийг ашигладаг.

Хүчдэл хэмжиж байгаа хэлхээний тухайн хэсэгт ямар ч вольтметр зэрэгцээ холбогдсон байна. Төхөөрөмжийн хэлхээний гол шинж чанарыг өндөр ом эсэргүүцэл гэж нэрлэж болно. Вольтметр нь ямар ч хүчдэлийг хэмжсэнээс үл хамааран хэлхээний гүйдлийн хүчд нөлөөлөх ёсгүй. Түүгээр бага хэмжээний гүйдэл дамждаг бөгөөд энэ нь үндсэн утгад төдийлөн нөлөөлөхгүй.

Хүчдэлийн хүснэгт

Физик төхөөрөмж	Түүний контакт дээрх хүчдэл, V
Вольтын туйл	1, 1
Гар чийдэнгийн зай	1, 5
Шүлтлэг зай	1, 25
Хүчиллэг зай	2
Хотын сүлжээ	220
Өндөр хүчдэлцахилгаан шугам	500,000
Аадар бороотой үүлний хооронд	100,000,000 хүртэл

Волтметрийн практик хэрэглээ

Волтметрийг үр дүнтэй ашиглахын тулд хэрхэн ашиглах талаар сурах хэрэгтэй. Сонирхолтой туршилт хийж байгаа хүнд сургуулийн багш нартай холбоо барихыг зөвлөж болно.

Сургуулийн физикийн ангиуд нь стрессийг хэмжих лабораторийн болон үзүүлэх багаж хэрэгслээр тоноглогдсон.

Аливаа вольтметрийг энгийн дүрмийг дагаж болгоомжтой ажиллуул:

Вольтметр нь хэмжих дээд хязгаартай. Энэ бол түүний жингийн хамгийн өндөр үнэ цэнэ юм. Үүнийг илүү өндөр хүчдэлийн элемент агуулсан хэлхээнд бүү холбо.
Хэрэв өөр эх үүсвэр эсвэл вольтметр байхгүй бол нэмэлт эсэргүүцлийн системийг ашиглаж болно. Энэ тохиолдолд вольтметрийн хуваарийг мөн өөрчлөх шаардлагатай.
Цахилгаан хэрэгслийг терминал дээрх цэнэгийн тэмдгийн заалтаас хамааран тогтмол гүйдлийн хэлхээнд холбодог. Гүйдлийн эх үүсвэрийн эерэг терминал нь вольтметрийн эерэг терминал, сөрөг терминал нь сөрөг терминалтай холбогдсон байх ёстой. Хэрэв холилдсон бол төхөөрөмжийн сумнууд нугалж болзошгүй бөгөөд энэ нь маш зохимжгүй юм.
Бүх холболтыг зөвхөн хүчдэлгүй хэлхээнд хийсэн.