Elektriciteit, stroom, spanning, weerstand en vermogen. Elektrische stroom, spanning - zelfs een kind zal het begrijpen! Spanningsaanduiding en meeteenheid

In dit artikel zullen we in detail bekijken wat spanning is en hoe gemakkelijk het is om deze weer te geven en te meten.

Definitie

Spanning is een elektromotorische kracht die vrije elektronen van het ene atoom naar het andere in dezelfde richting duwt.

In de begindagen van elektriciteit stond spanning bekend als elektromotorische kracht(EMV). Dit is de reden waarom in vergelijkingen zoals , spanning wordt weergegeven door het symbool E.

Alessandro Volta

De eenheid van elektrisch potentieel is de volt, genoemd naar Alessandro Volta, een Italiaanse natuurkundige die leefde tussen 1745 en 1827.

Alessandro Volta was een van de pioniers van dynamische elektriciteit. Terwijl hij de basiseigenschappen van elektriciteit onderzocht, vond hij uit de eerste batterij en verdiept het begrip van elektriciteit.

Weergave van spanning

De eenvoudigste manier om spanning te begrijpen is door je de druk in een leiding voor te stellen. Bij een hogere spanning (druk) zal er een hogere stroom vloeien. Hoewel het belangrijk is om te begrijpen dat spanning (druk) kan bestaan zonder stroom (flow), kan stroom niet bestaan zonder spanning (druk).

Spanning wordt vaak potentiaalverschil genoemd, omdat er tussen twee punten in een circuit een verschil zal zijn in de potentiële energie van de elektronen. Wanneer elektronen door een batterij stromen, neemt hun potentiële energie toe, maar wanneer ze door een gloeilamp stromen, neemt hun potentiële energie af; deze energie verlaat het circuit in de vorm van licht en warmte.

Neem bijvoorbeeld een gewone 1,5V AA-batterij, er is een potentiaalverschil van 1,5V tussen de twee aansluitingen (+ en -).

Spannings- of potentiaalverschil is eenvoudigweg een maatstaf voor de hoeveelheid energie (in joule) per ladingseenheid (coulomb). In een AA-batterij van 1,5 volt ontvangt elke coulomb (lading) bijvoorbeeld 1,5 volt of joule aan energie.

Spanning = [Joule ÷ Coulomb]

1 volt = 1 joule per coulomb

100 volt = 100 joule per coulomb

1 coulomb = 6.200.000.000.000.000.000 elektronen (6,2 × 10 18)

Hoe wordt spanning gemeten?

We meten de spanning in eenheden van "Volt", die op tekeningen en technische literatuur meestal eenvoudigweg worden aangeduid met de letter "V". Het is vaak nodig om de grootte van de spanning te kwantificeren, dit gebeurt volgens SI-eenheden, de meest voorkomende spanningswaarden die u zult zien zijn:

megavolt (mV)
kilovolt (kV)
Volt (V)
millivolt (mV)
microvolt (μV)

Spanning wordt altijd op twee punten gemeten met behulp van een apparaat genaamd voltmeter. Voltmeters zijn digitaal of analoog, waarbij de laatste het meest nauwkeurig is. Voltmeters worden meestal ingebouwd in draagbare digitale multimeters, zoals hieronder weergegeven, en zijn een veelgebruikt en vaak essentieel hulpmiddel voor elke elektricien of elektrotechnisch ingenieur. Meestal vind je analoge voltmeters op oudere elektrische panelen zoals schakelborden en generatoren, maar bijna alle nieuwe apparatuur wordt standaard geleverd met digitale meters.

Op elektrische schema's ziet u voltmeters gemarkeerd met de letter V binnen een cirkel zoals hieronder:

Spanningsberekening

In elektrische circuits kan de spanning worden berekend volgens De driehoek van Ohm. Om spanning (V) te vinden, vermenigvuldigt u eenvoudigweg de stroom (I) met de weerstand (R).

Spanning (V) = Stroom (I) * Weerstand (R)

V = Ik *R

Voorbeeld

Circuitstroom (I) = 10 A
Circuitweerstand (R) = 2 ohm

Spanning (V) = 10 A * 2 Ohm

Antwoord: V = 20V

Cv

Spanning is de kracht die elektronen van het ene atoom naar het andere verplaatst
Spanning wordt ook wel potentiaalverschil genoemd
Spanning wordt gemeten in eenheden van "volt" (V)
Batterijen verhogen de potentiële energie van elektronen
Gloeilampen en andere belastingen verminderen de potentiële energie van elektronen
De spanning wordt gemeten met een voltmeter
De circuitspanning kan worden berekend door stroom en weerstand te vermenigvuldigen

Deze pagina vat kort de basisgrootheden van elektrische stroom samen. Indien nodig wordt de pagina bijgewerkt met nieuwe hoeveelheden en formules.

Huidige sterkte– een kwantitatieve maatstaf voor de elektrische stroom die door de dwarsdoorsnede van een geleider vloeit. Hoe dikker de geleider, hoe meer stroom er doorheen kan stromen. De stroom wordt gemeten met een apparaat dat een ampèremeter wordt genoemd. De meeteenheid is Ampère (A). De huidige sterkte wordt aangegeven door de letter - I.

Hieraan moet worden toegevoegd dat gelijkstroom en wisselstroom met lage frequentie door de gehele dwarsdoorsnede van de geleider stromen. Hoogfrequente wisselstroom stroomt alleen langs het oppervlak van de geleider - de huidlaag. Hoe hoger de frequentie van de stroom, hoe dunner huid laag geleider waar hoogfrequente stroom doorheen vloeit. Dit geldt voor alle hoogfrequente elementen - geleiders, inductoren, golfgeleiders. Om de actieve weerstand van de geleider tegen hoogfrequente stroom te verminderen, wordt daarom een geleider met een grote diameter gekozen, bovendien is deze verzilverd (zoals bekend heeft zilver een zeer lage soortelijke weerstand).

Spanning (spanningsval)– een kwantitatieve maatstaf voor het potentiaalverschil (elektrische energie) tussen twee punten in een elektrisch circuit. De huidige bronspanning is het potentiaalverschil aan de klemmen van de stroombron. De spanning wordt gemeten met een voltmeter. De meeteenheid is Volt (V). De spanning wordt aangegeven door de letter – U, kan de spanning van de stroombron (synoniem met elektromotorische kracht) worden aangegeven met de letter – E.

Waar U– spanningsval over een elektrisch circuitelement, I– stroom die door een circuitelement vloeit.

Gedissipeerd (geabsorbeerd) vermogen van een elektrisch circuitelement– de waarde van het gedissipeerde vermogen op het circuitelement, dat het element kan absorberen (bestanddelen) zonder de nominale parameters te veranderen (storing). De vermogensdissipatie van weerstanden wordt aangegeven in de naam (bijvoorbeeld: een weerstand van twee watt - OMLT-2, een draadgewonden weerstand van tien watt - PEV-10). Bij het berekenen van schakelschema's wordt de waarde van het vereiste vermogensverlies van een circuitelement berekend met behulp van de formules:

Voor een betrouwbare werking wordt de waarde van het gedissipeerde vermogen van het element, bepaald door de formules, vermenigvuldigd met een factor 1,5, rekening houdend met het feit dat er een vermogensreserve moet worden gewaarborgd.

Geleidbaarheid van circuitelementen– het vermogen van een circuitelement om elektrische stroom te geleiden. De eenheid van geleidbaarheid is Siemens (Cm). Geleidbaarheid wordt aangegeven door de letter - σ . Geleidbaarheid is het omgekeerde van weerstand en is daarmee gerelateerd door de formule:

Als de geleiderweerstand 0,25 Ohm (of 1/4 Ohm) is, dan is de geleidbaarheid 4 siemens.

Elektrische stroomfrequentie– een kwantitatieve maatstaf die de snelheid van verandering in de richting van elektrische stroom karakteriseert. Er zijn concepten - cirkelvormige (of cyclische) frequentie - ω, die de veranderingssnelheid van de fasevector van het elektrische (magnetische) veld bepaalt en frequentie van elektrische stroom - f, karakteriserend de snelheid van verandering in de richting van elektrische stroom (tijden of oscillaties) per seconde. De frequentie wordt gemeten met een apparaat dat een frequentiemeter wordt genoemd. De meeteenheid is Hertz (Hz). Beide frequenties zijn aan elkaar gerelateerd door de uitdrukking:

Periode van elektrische stroom– een reciproque waarde van de frequentie, die aangeeft hoe lang de elektrische stroom één cyclische oscillatie maakt. De periode wordt gemeten, meestal met behulp van een oscilloscoop. De eenheid van periode is seconde (s). De periode van oscillatie van elektrische stroom wordt aangegeven door de letter - T. De periode is gerelateerd aan de frequentie van de elektrische stroom door de uitdrukking:

Golflengte van hoogfrequent elektromagnetisch veld– een dimensionale grootheid die één periode van oscillatie van het elektromagnetische veld in de ruimte karakteriseert. De golflengte wordt gemeten in meter (m). De golflengte wordt aangegeven door de letter – λ . Golflengte is gerelateerd aan frequentie en wordt bepaald door de snelheid van het licht:

Reactantie van de inductor (smoorspoel)– de waarde van de interne weerstand van de inductor tegen harmonische wisselstroom bij een bepaalde frequentie. De reactantie van een inductor wordt aangegeven XL en wordt bepaald door de formule:

Resonantiefrequentie van het oscillerende circuit– frequentie van harmonische wisselstroom waarbij het oscillerende circuit een uitgesproken amplitude-frequentierespons (AFC) heeft. De resonantiefrequentie van het oscillatiecircuit wordt bepaald door de formule:

Kwaliteitsfactor van het oscillerende circuit- een karakteristiek die de breedte van de resonantiefrequentierespons bepaalt en laat zien hoe vaak de energiereserves in het circuit groter zijn dan de energieverliezen tijdens één oscillatieperiode. De kwaliteitsfactor houdt rekening met de aanwezigheid van actieve belastingsweerstand. Kwaliteitsfactor wordt aangegeven met de letter - Q.

Voor een serieel oscillerend circuit in RLC-circuits, waarbij alle drie de elementen in serie zijn geschakeld, wordt de kwaliteitsfactor berekend:

Waar R, L En C- respectievelijk weerstand, inductie en capaciteit van het resonantiecircuit.

Voor een parallel oscillerend circuit waarin inductantie, capaciteit en weerstand parallel zijn geschakeld, wordt de kwaliteitsfactor berekend:

Puls-dutycyclus is de verhouding tussen de pulsherhalingsperiode en hun duur. De duty-cycle van de pulsen wordt bepaald door de formule.

In de praktijk moeten er nogal eens spanningsmetingen worden uitgevoerd. Spanning wordt gemeten in radiotechniek, elektrische apparaten en circuits, enz. Het type wisselstroom kan gepulseerd of sinusvormig zijn. Spanningsbronnen zijn stroomgeneratoren.

Soorten spanningsmetingen

Pulsstroomspanning heeft amplitude- en gemiddelde spanningsparameters. Bronnen van dergelijke spanning kunnen pulsgeneratoren zijn. De spanning wordt gemeten in volt en wordt aangeduid met “V” of “V”. Als de spanning wisselend is, verschijnt het symbool “ ~ ", voor constante spanning wordt het symbool "-" weergegeven. De wisselspanning in het thuisnetwerk is gemarkeerd met ~220 V.

Dit zijn instrumenten die zijn ontworpen om de kenmerken van elektrische signalen te meten en te controleren. Oscilloscopen werken volgens het principe van het afbuigen van een elektronenbundel, waardoor een beeld van de waarden van variabele grootheden op het scherm ontstaat.

AC-spanningsmeting

Volgens regelgevende documenten moet de spanning in een huishoudelijk netwerk gelijk zijn aan 220 volt met een afwijkingsnauwkeurigheid van 10%, dat wil zeggen dat de spanning kan variëren in het bereik van 198-242 volt. Als de verlichting in uw huis zwakker is geworden, lampen vaak uitvallen of huishoudelijke apparaten instabiel zijn geworden, moet u om deze problemen te identificeren en te elimineren eerst de spanning in het netwerk meten.

Vóór de meting moet u het bestaande meetapparaat gereedmaken voor gebruik:

Controleer de integriteit van de isolatie van stuurdraden met sondes en tips.
Zet de schakelaar op wisselspanning, met een bovengrens van 250 volt of hoger.
Steek de meetsnoeren bijvoorbeeld in de aansluitingen van het meetapparaat. Om fouten te voorkomen, is het beter om naar de aanduidingen van de aansluitingen op de behuizing te kijken.
Schakel het apparaat in.

Op de multimeter wordt de meetlimiet van 700 volt geselecteerd. Bij sommige apparaten moeten verschillende schakelaars in de gewenste stand worden gezet om de spanning te meten: het type stroom, het type meting en ook om de draadpunten in bepaalde stopcontacten te steken. Het uiteinde van de zwarte punt in de multimeter wordt in de COM-aansluiting (gemeenschappelijke aansluiting) gestoken, de rode punt wordt in de aansluiting met de markering “V” gestoken. Deze aansluiting is gebruikelijk voor het meten van elke vorm van spanning. De aansluiting gemarkeerd met “ma” wordt gebruikt voor het meten van kleine stromen. Het stopcontact gemarkeerd met “10 A” wordt gebruikt om een aanzienlijke hoeveelheid stroom te meten, die 10 ampère kan bereiken.

Als u de spanning meet terwijl de draad in de “10 A”-aansluiting is gestoken, zal het apparaat defect raken of zal de zekering doorbranden. Daarom moet u voorzichtig zijn bij het uitvoeren van meetwerkzaamheden. Meestal treden er fouten op in gevallen waarin de weerstand eerst werd gemeten en vervolgens, vergetend naar een andere modus over te schakelen, de spanning beginnen te meten. In dit geval brandt een weerstand die verantwoordelijk is voor het meten van de weerstand in het apparaat door.

Nadat u het apparaat hebt voorbereid, kunt u beginnen met meten. Als er niets op de indicator verschijnt wanneer u de multimeter inschakelt, betekent dit dat de batterij in het apparaat leeg is en moet worden vervangen. Meestal bevatten multimeters "Krona", die een spanning van 9 volt produceert. De levensduur bedraagt ongeveer een jaar, afhankelijk van de fabrikant. Als de multimeter lange tijd niet is gebruikt, kan de kroon alsnog defect zijn. Als de batterij goed is, zou de multimeter er één moeten aangeven.

De draadsondes moeten in het stopcontact worden gestoken of met blootliggende draden worden aangeraakt.

Het multimeterdisplay geeft onmiddellijk de netwerkspanning in digitale vorm weer. Op een meetklok zal de naald een bepaalde hoek afwijken. De pointer-tester heeft verschillende schaalverdelingen. Als je ze goed bekijkt, wordt alles duidelijk. Elke schaal is ontworpen voor een specifieke meting: stroom, spanning of weerstand.

De meetlimiet op het apparaat is ingesteld op 300 volt, dus je moet rekenen op de tweede schaal, die een limiet van 3 heeft, en de meetwaarden van het apparaat moeten met 100 worden vermenigvuldigd. De schaal heeft een deelwaarde gelijk aan 0,1 volt, dus we krijgen het resultaat dat in de afbeelding wordt weergegeven, ongeveer 235 volt. Dit resultaat ligt binnen aanvaardbare grenzen. Als de meterstanden tijdens de meting voortdurend veranderen, kan er een slecht contact zijn in de elektrische bedradingsverbindingen, wat kan leiden tot vonken en netwerkstoringen.

Meting van gelijkspanning

Bronnen van constante spanning zijn batterijen, laagspanning of batterijen waarvan de spanning niet hoger is dan 24 volt. Daarom is het aanraken van de accupolen niet gevaarlijk en zijn er geen speciale veiligheidsmaatregelen nodig.

Om de prestaties van een batterij of andere bron te beoordelen, is het noodzakelijk om de spanning aan de polen te meten. Bij AA-batterijen bevinden de stroompolen zich aan de uiteinden van de behuizing. De positieve pool is gemarkeerd met “+”.

Gelijkstroom wordt op dezelfde manier gemeten als wisselstroom. Het enige verschil zit hem in het instellen van het apparaat in de juiste modus en het observeren van de polariteit van de aansluitingen.

De batterijspanning staat meestal op de behuizing aangegeven. Maar het meetresultaat geeft nog niet de gezondheid van de batterij aan, aangezien de elektromotorische kracht van de batterij wordt gemeten. De werkingsduur van het apparaat waarin de batterij wordt geïnstalleerd, is afhankelijk van de capaciteit.

Om de prestaties van de batterij nauwkeurig te beoordelen, is het noodzakelijk om de spanning te meten met een aangesloten belasting. Voor een AA-batterij is een gewone zaklamp van 1,5 volt geschikt als belasting. Als de spanning iets afneemt als het licht aan is, dat wil zeggen met niet meer dan 15%, is de batterij dus geschikt voor gebruik. Als de spanning aanzienlijk verder daalt, kan zo'n batterij alleen dienen in een wandklok, die heel weinig energie verbruikt.

Geladen deeltjes die een elektrisch veld binnenkomen, beginnen op een ordelijke manier in een bepaalde richting te bewegen. De deeltjes verwerven een bepaalde energie, dat wil zeggen dat er werk wordt verricht. Om de hoeveelheid werk te bepalen om elektrische ladingen in een elektrisch veld met een sterkte te verplaatsen E vereiste de introductie van een andere fysieke grootheid: elektrische spanning U.

Wat is de arbeid die door het elektrische veld wordt verricht?

Werkhouding A uitgevoerd door een elektrisch veld bij het verplaatsen van een positieve lading van het ene punt van het veld naar het andere, naar de hoeveelheid lading Q elektrische spanning genoemd U tussen deze punten:

$$ U = ( A \over q ) $$

We kunnen zeggen dat de elektrische spanning gelijk is aan de arbeid die wordt verricht om een lading van 1 coulomb van het ene punt in het elektrische veld naar het andere te verplaatsen.

Om vervolgens de hoeveelheid werk te bepalen die door het veld wordt uitgevoerd, kunnen we de volgende uitdrukking verkrijgen:

$$ EEN = ( q * U ) $$

Rijst. 1. Elektronen in een elektrisch veld.

Maateenheden

In het Internationale Systeem van Eenheden (SI-systeem) is de eenheid van spanning (V) vernoemd naar de Italiaanse ontdekkingsreiziger Alessandro Volta (1745-1827), die een enorme bijdrage leverde aan het begrip van de aard van elektriciteit. Omdat arbeid wordt gemeten in joule (J) en lading in coulombs (K), geldt het volgende:

$$ =( \over ) $$

De spanning kan over een groot bereik variëren, dus niet-systeemeenheden zoals:

1 microvolt (µV) = 0,0000001 V;
1 millivolt (mV) = 0,001 V;
1 kilovolt (kV) = 1000 V;
1 MV (megavolt) = 1.000.000 V.

Gelijk- en wisselspanning

Er zijn twee soorten spanningen: constant en wisselend. Een voorbeeld van bronnen met constante spanning zijn gewone batterijen die worden gebruikt in huishoudelijke apparaten: afstandsbedieningen, telefoons, enz. De symbolen “−” en “+” zijn altijd aanwezig op het oppervlak van de batterijen.

Dit betekent dat de richting van het elektrische veld dat door de batterij wordt gecreëerd, altijd constant zal zijn. Wisselspanningsbronnen zijn later uitgevonden en zijn zeer wijdverspreid geworden vanwege het feit dat wisselstroom gemakkelijker te transformeren (versterken, verzwakken) en over lange afstanden kan worden verzonden.

Rijst. 2. Grafieken van gelijk- en wisselspanningen.

De grafieken laten zien dat een constante spanning niet afhankelijk is van de tijd,

$$U(t) = constant $$

De wisselspanning verandert, passeert een nulwaarde en verandert het teken “+” in “−”. Voor de elektrische spanningsformule U(t) zijn de trigonometrische functies van sinus of cosinus zeer geschikt:

$$ U(t) = U_А * sin(ω*t) $$

waar U A — amplitude van wisselspanning, dat wil zeggen de maximale spanningswaarde;

ω - frequentie van wisselspanning, die aangeeft hoe vaak in één seconde het teken van de spanning verandert, dat wil zeggen "plus" verandert in "min". De frequentiewaarde geeft aan met welke snelheid (hoe vaak) de spanningspolariteit verandert. In de stopcontacten van onze appartementen verandert de spanning bijvoorbeeld 50 keer per seconde (met een frequentie van 50 Hertz).

De werking van elektrische spanning wordt vanaf bepaalde waarden onveilig voor de mens. In droge ruimtes wordt een spanning tot 36 V als veilig beschouwd. Voor ruimtes met verhoogde vochtigheid is deze waarde zelfs nog lager: 12 V. Daarom moet u altijd veiligheidsmaatregelen volgen bij het werken en omgaan met elektrische apparaten.

Hoe en met welke spanning wordt gemeten

De spanning wordt gemeten met behulp van een instrument dat een voltmeter wordt genoemd. Een voltmeter is parallel aangesloten op het element van het elektrische circuit waar de spanningsval moet worden gemeten. Een voltmeter wordt in de diagrammen aangegeven als een cirkel met de letter V erin.

Rijst. 3. Verschillende voltmeters en hun aanduidingen op de diagrammen.

Voorheen waren alle voltmeters draaivoltmeters en werd de spanningswaarde weergegeven door een pijl op de instrumentschaal met digitale waarden erop gedrukt. Nu worden de meeste van deze apparaten geproduceerd met een elektronisch display (LED of vloeibaar kristal). De voltmeter zelf mag het meetresultaat niet beïnvloeden, daarom wordt zijn eigen weerstand zeer groot gemaakt zodat er vrijwel geen ladingen (elektrische stroom) doorheen stromen.

Wat hebben we geleerd?

We hebben dus geleerd dat elektrische spanning een fysieke grootheid is die kenmerkend is voor de kracht van het elektrische veld om elektrische ladingen te verplaatsen. De spanning kan constant of variabel zijn. Voltmeters worden gebruikt om spanning te meten.

Test over het onderwerp

Evaluatie van het rapport

Gemiddelde beoordeling: 4.8. Totaal ontvangen beoordelingen: 44.

Zonder enige basiskennis over elektriciteit is het moeilijk voor te stellen hoe elektrische apparaten werken, waarom ze überhaupt werken, waarom je de tv moet aansluiten om hem te laten werken, en waarom een zaklamp maar een kleine batterij nodig heeft om in het donker te schijnen .

En dus zullen we alles op volgorde begrijpen.

Elektriciteit

Elektriciteit is een natuurlijk fenomeen dat het bestaan, de interactie en de beweging van elektrische ladingen bevestigt. Elektriciteit werd voor het eerst ontdekt in de 7e eeuw voor Christus. Griekse filosoof Thales. Thales merkte op dat als een stuk barnsteen over wol wordt gewreven, het lichte voorwerpen begint aan te trekken. Amber is in het Oudgrieks elektron.

Zo stel ik me voor dat Thales zit, terwijl hij een stuk barnsteen over zijn Himation wrijft (dit is de wollen bovenkleding van de oude Grieken), en dan met een verbaasde blik toekijkt hoe haar, stukjes draad, veren en stukjes papier worden aangetrokken naar het barnsteen.

Dit fenomeen heet statische elektriciteit. Je kunt deze ervaring herhalen. Om dit te doen, wrijft u een gewone plastic liniaal grondig in met een wollen doek en brengt u deze naar de kleine stukjes papier.

Opgemerkt moet worden dat dit fenomeen al lange tijd niet is onderzocht. En pas in 1600 introduceerde de Engelse natuuronderzoeker William Gilbert in zijn essay 'On the Magnet, Magnetic Bodies and the Great Magnet - the Earth' de term elektriciteit. In zijn werk beschreef hij zijn experimenten met geëlektrificeerde objecten, en stelde hij ook vast dat andere stoffen geëlektrificeerd kunnen worden.

Vervolgens onderzoeken de meest geavanceerde wetenschappers ter wereld drie eeuwen lang elektriciteit, schrijven ze verhandelingen, formuleren ze wetten, vinden ze elektrische machines uit, en pas in 1897 ontdekt Joseph Thomson de eerste materiële drager van elektriciteit: het elektron, een deeltje dat elektrische processen in gang zet. stoffen mogelijk.

Elektron– dit is een elementair deeltje, heeft een negatieve lading die ongeveer gelijk is aan -1,602·10 -19 Cl (hanger). Toegewezen e of e –.

Spanning

Om geladen deeltjes van de ene pool naar de andere te laten bewegen, is het noodzakelijk om tussen de polen te creëren potentiaal verschil of - Spanning. Spanningseenheid – Volt (IN of V). In formules en berekeningen wordt spanning aangegeven met de letter V . Om een spanning van 1 V te verkrijgen, moet je een lading van 1 C tussen de polen overbrengen, terwijl je 1 J (Joule) arbeid verricht.

Voor de duidelijkheid: stel je een watertank voor die zich op een bepaalde hoogte bevindt. Er komt een pijp uit de tank. Water onder natuurlijke druk verlaat de tank via een buis. Laten we het erover eens zijn dat water dat wel is elektrische lading, de hoogte van de waterkolom (druk) is spanning, en de snelheid van de waterstroom is elektrische stroom.

Dus hoe meer water in de tank, hoe hoger de druk. Op dezelfde manier geldt vanuit elektrisch oogpunt: hoe groter de lading, hoe hoger de spanning.

Laten we beginnen met het aftappen van het water, de druk zal afnemen. Die. Het laadniveau daalt - de spanning neemt af. Dit fenomeen kan worden waargenomen in een zaklamp; de gloeilamp wordt zwakker naarmate de batterijen leeg raken. Houd er rekening mee dat hoe lager de waterdruk (spanning), hoe lager de waterstroom (stroom).

Elektrische stroom

Elektrische stroom is een fysiek proces van gerichte beweging van geladen deeltjes onder invloed van een elektromagnetisch veld van de ene pool van een gesloten elektrisch circuit naar de andere. Ladingdragende deeltjes kunnen elektronen, protonen, ionen en gaten omvatten. Zonder gesloten circuit is er geen stroom mogelijk. Deeltjes die elektrische ladingen kunnen dragen, bestaan niet in alle stoffen waarin ze voorkomen geleiders En halfgeleiders. En stoffen waarin dergelijke deeltjes niet voorkomen - diëlektrica.

Huidige eenheid – Ampère (A). In formules en berekeningen wordt de huidige sterkte aangegeven met de letter I . Er ontstaat een stroom van 1 Ampère als een lading van 1 Coulomb (6,241·10 18 elektronen) in 1 seconde door een punt in een elektrisch circuit gaat.

Laten we nog eens kijken naar onze water-elektriciteitsanalogie. Laten we nu twee tanks nemen en deze vullen met een gelijke hoeveelheid water. Het verschil tussen de tanks is de diameter van de uitlaatleiding.

Laten we de kranen openen en ervoor zorgen dat de waterstroom uit de linkertank groter is (de diameter van de buis is groter) dan vanaf de rechterkant. Deze ervaring is een duidelijk bewijs van de afhankelijkheid van de stroomsnelheid van de buisdiameter. Laten we nu proberen de twee stromen gelijk te trekken. Om dit te doen, voegt u water (opladen) toe aan de rechter tank. Dit geeft meer druk (spanning) en verhoogt de stroomsnelheid (stroom). In een elektrisch circuit wordt gespeeld met de buisdiameter weerstand.

De uitgevoerde experimenten tonen duidelijk de relatie aan tussen spanning, elektrische schok En weerstand. We zullen iets later meer over weerstand praten, maar nu nog een paar woorden over de eigenschappen van elektrische stroom.

Als de spanning niet van polariteit verandert, van plus naar min, en de stroom in één richting stroomt, dan is dit het geval DC en dienovereenkomstig constante spanning. Als de spanningsbron van polariteit verandert en de stroom eerst in de ene richting vloeit, dan in de andere, is dit al het geval AC En wisselspanning. Maximale en minimale waarden (aangegeven in de grafiek als Io ) - Dit amplitude of piekstroomwaarden. In stopcontacten in huis verandert de spanning 50 keer per seconde van polariteit, d.w.z. de stroom oscilleert hier en daar, het blijkt dat de frequentie van deze oscillaties 50 Hertz is, of kortweg 50 Hz. In sommige landen, bijvoorbeeld in de VS, is de frequentie 60 Hz.

Weerstand

Elektrische weerstand– een fysieke grootheid die de eigenschap van een geleider bepaalt om de doorgang van stroom te belemmeren (weerstand te bieden). Weerstandseenheid – Ohm(aangeduid Ohm of de Griekse letter omega Ω ). In formules en berekeningen wordt weerstand aangegeven met de letter R . Een geleider heeft een weerstand van 1 ohm, op de polen staat een spanning van 1 V en er vloeit een stroom van 1 A.

Geleiders geleiden de stroom anders. Hun geleidbaarheid hangt in de eerste plaats af van het materiaal van de geleider, maar ook van de doorsnede en lengte. Hoe groter de doorsnede, hoe hoger de geleidbaarheid, maar hoe langer de lengte, hoe lager de geleidbaarheid. Weerstand is het omgekeerde concept van geleidbaarheid.

Als we het sanitairmodel als voorbeeld gebruiken, kan de weerstand worden weergegeven als de diameter van de buis. Hoe kleiner het is, hoe slechter de geleidbaarheid en hoe hoger de weerstand.

De weerstand van een geleider uit zich bijvoorbeeld in de opwarming van de geleider als er stroom doorheen vloeit. Bovendien geldt: hoe groter de stroom en hoe kleiner de doorsnede van de geleider, hoe sterker de verwarming.

Stroom

Elektrische stroom is een fysieke grootheid die de snelheid van elektriciteitsconversie bepaalt. Je hebt bijvoorbeeld vaker gehoord: “een gloeilamp is zoveel watt.” Dit is het vermogen dat de lamp per tijdseenheid verbruikt tijdens bedrijf, d.w.z. het met een bepaalde snelheid omzetten van de ene soort energie in de andere.

Bronnen van elektriciteit, zoals generatoren, worden ook gekenmerkt door vermogen, maar worden al per tijdseenheid opgewekt.

Vermogenseenheid – Watt(aangeduid W of W). In formules en berekeningen wordt macht aangegeven met de letter P . Voor wisselstroomcircuits wordt de term gebruikt Volledige kracht, meeteenheid – Volt-ampère (VA of V·A), aangegeven met de letter S .

En tenslotte over Elektrisch circuit. Dit circuit bestaat uit een bepaald stel elektrische componenten die elektrische stroom kunnen geleiden en dienovereenkomstig met elkaar zijn verbonden.

Wat we in deze afbeelding zien is een elektrisch basisapparaat (zaklamp). Onder spanning U(B) een bron van elektriciteit (batterijen) via geleiders en andere componenten met verschillende weerstanden 4.61 (244 stemmen)