09-в. Электрическое напряжение
§ 09-в. Электрическое напряжение
Вспомним, что назначение любого источника электроэнергии — долговременное поддержание неодинаковых зарядов его полюсов, чтобы между ними существовало электрическое поле (см. § 8-ж). Только оно может двигать заряженные частицы в проводах и потребителях, приводя к возниковению электротока с нужной нам мощностью.
Обратимся к опыту (см. рисунок). Через обе лампы проходит ток одинаковой силы: 0,4 А. Но большая лампа светит ярче, то есть работает с большей мощностью, чем маленькая. Получается, что мощность может быть различной при одинаковой силе тока.
Кроме силы тока, на мощность тока в проводнике влияет и вторая физическая величина — электрическое напряжение. Известно, что напряжение, создаваемое «батарейкой», меньше напряжения, создаваемого электросетью. Это значит, что поле между полюсами батарейки, двигая электроны по проводам и лампе слева, создаёт ток меньшей мощности, чем поле между контактами в розетке, двигающее электроны по проводам и лампе справа. Поэтому яркость ламп различна.
В физике зависимость электрической мощности одновременно от силы тока и электрического напряжения представляют произведением:
Формула для вычисления электрической мощности через силу тока и напряжение.
| P = I · U |
P — мощность электрического тока, Вт |
Для измерения электрического напряжения используют прибор вольтметр (см. рисунок). Его всегда присоединяют параллельно тому участку цепи, на котором измеряют напряжение. Единица электрического напряжения — 1 вольт (1 В). Это такое напряжение, которое при силе тока 1 А создаёт ток мощностью 1 Вт. Примечание: физический смысл электрического напряжения мы изучим в следующем параграфе.
Познакомимся теперь с законами распределения напряжений в цепях с различными соединениями проводников. Проведём опыты.
На схемах а-б-в лампа и реостат соединены последовательно. Сначала вольтметр подключён к крайним точкам соединения лампы и реостата (схема а), и напряжение обозначено символом Uобщ. Затем вольтметр присоединён только к лампе (схема б), и напряжение обозначено символом U1. После вольтметр присоединён только к реостату (схема в), и напряжение обозначено символом U2.
Многократные измерения в этом и аналогичных опытах показывают, что в цепи с последовательным соединением проводников напряжение на всём соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках:
Общее напряжение на концах последовательно соединённых проводников равно сумме напряжений на концах каждого из этих проводников.
| Uобщ = U1 + U2 + … |
На схемах г-д-е две лампы соединены параллельно. Сначала вольтметр подключён к крайним точкам соединения ламп (схема а), и напряжение обозначено Uобщ. Затем вольтметр присоединён к первой лампе (схема б), и напряжение обозначено U1. После вольтметр присоединён ко второй лампе (схема в), и напряжение обозначено U2.
Многократные измерения в этом и аналогичных опытах показывают, что в цепи с параллельным соединением проводников напряжение на каждом из проводников равно напряжению на всём соединении:
Общее напряжение на концах параллельно соединенных проводников равно напряжениям на концах каждого из этих проводников.
| Uобщ = U1 = U2 = … |