Физика › 8 класс › Электрические явления

Тема 38Электрическое напряжение

★★★

Термины темы — найди их в тексте:Напряжениеработубольше работывольтахАлессандро Вольтывольтметромпараллельно

Поле, двигая заряды по проводнику, совершает работу: энергия электрического поля превращается во внутреннюю (нагрев), механическую, световую.

Опыт

Одинаковые лампы включили в две цепи: одну — к батарейке, другую — к городской сети. Амперметры показывают одинаковый ток: за одно и то же время через лампы проходит одинаковый заряд. Но лампа от сети горит ярче — поле совершает больше работы на каждый кулон заряда.

Ток одинаковый, а яркость разная Иллюстрация: light-fizika.ru

Определение

Напряжение — величина, равная отношению работы $A$ электрического поля по перемещению заряда $q$ между двумя точками цепи к этому заряду. Обозначается $U$ , измеряется в вольтах (В).

Закон

U=\frac{A}{q}\qquad A=U\,q\qquad 1\ \text{В}=1\ \frac{\text{Дж}}{\text{Кл}}

Напряжение показывает, какую работу совершает поле, перемещая заряд 1 Кл.

Единица названа в честь итальянского учёного Алессандро Вольты, создателя первого гальванического элемента. Используют также $1\ \text{кВ}=1000$ В и $1\ \text{мВ}=0{,}001$ В.

Напряжение вокруг нас

Где	Напряжение
Батарейка «пальчиковая»	1,5 В
Аккумулятор телефона	3,7 В
Аккумулятор автомобиля	12 В
Бытовая электросеть	220 В
Линии электропередачи	до 1 150 000 В
Молния	до $10^9$ В

Напряжение источника обычно пишут на его корпусе Иллюстрация: light-fizika.ru

Опасно!

Напряжение выше 36 В опасно для человека, во влажном помещении — даже выше 12 В.

Вольтметр

Напряжение измеряют вольтметром (на шкале — буква V). Его подключают параллельно тому участку цепи, напряжение на котором измеряют: клеммы вольтметра присоединяют к концам этого участка. Клемма «+» — к проводу от «+» источника.

Несколько вольтметров в цепи Иллюстрация: light-fizika.ru

Образ для запоминания

Напряжение — «сила напора»: как высота водонапорной башни решает, с какой силой вода бьёт из крана, так напряжение решает, сколько работы совершит каждый кулон. Амперметр — в разрыв (последовательно), вольтметр — «в обхват» (параллельно).

⚗ Мини-опыт

Подключите лампу к источникам с разным напряжением и пропустите одинаковый заряд. Сравните работу поля и яркость лампы. Во сколько раз больше работа при 12 В, чем при 1,5 В?

▶ Симуляция PhET

Соберите цепь из батарейки и лампы и подключите вольтметр к лампе. Меняйте напряжение батарейки — как меняются показания вольтметра и яркость?

Электрические схемы: «Постоянный ток»Открыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1По какой формуле находят напряжение?

Работа поля на единицу заряда.

2Как подключают вольтметр?

Клеммы вольтметра присоединяют к концам участка.

3Что означает надпись «1,5 В» на батарейке?

1\ \text{В}=1\ \text{Дж/Кл}

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

Напряжение 12 В. Какую работу совершит поле, перемещая заряд 3 Кл?
Ответ
$A=Uq=12\cdot3=36$ Дж.
Как получилось?
При перемещении заряда 1 Кл поле совершило работу 220 Дж. Каково напряжение?
Ответ
220 В.
Как получилось?
Поле совершило работу 45 Дж, переместив заряд 10 Кл. Каково напряжение?
Ответ
$U=\dfrac{45}{10}=4{,}5$ В.
Как получилось?
Переведите: 2 кВ, 300 мВ.
Ответ
2000 В; 0,3 В.
Как получилось?
Как подключают вольтметр к лампе?
Ответ
Параллельно лампе.
Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

При токе 0,5 А за 2 мин поле совершило работу 720 Дж. Каково напряжение?
Ответ
$q=It=0{,}5\cdot120=60$ Кл; $U=\dfrac{720}{60}=12$ В.
Как получилось?
Почему при одинаковой силе тока лампа от сети горит ярче, чем от батарейки?
Ответ
Напряжение сети больше: на каждый кулон поле совершает больше работы.
Как получилось?
Автомобильный аккумулятор (12 В) переместил заряд 3600 Кл. Какую работу совершило поле?
Ответ
$A=12\cdot3600=43\,200$ Дж.
Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Напряжение

U=\dfrac{A}{q}

, единица — вольт:

1\ \text{В}=1\ \text{Дж/Кл}

Вольтметр

Подключают параллельно участку цепи.

Безопасное напряжение

Не выше 36 В (во влажном помещении — 12 В).

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.