Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Електрична напруга



План:


Введення

електрична напруга це фізична величина чисельно дорівнює відношенню роботи, зробленої при перенесенні заряду між двома точками електричного поля і величини цього заряду.

U_ {AB} = \ frac {A ^ {field} _ {q: A-> B}} {q}

При цьому вважається, що перенесення пробного заряду не змінює розподілу зарядів на джерелах поля (за визначенням пробного заряду). У потенційному електричному полі ця робота не залежить від шляху, по якому переміщається заряд. У цьому випадку електрична напруга U A B між двома точками збігається з різницею потенціалів між ними.

Альтернативне визначення - U_ {AB} = \ int \ limits_A ^ B (\ vec E, d \ vec l)

- Інтеграл від проекції поля ефективної напруженості поля~ \ Vec E (Що включає сторонні поля) на відстань між точками A і B вздовж заданої траєкторії, що йде з точки A в точку B. В електростатичному полі значення цього інтеграла не залежить від шляху інтегрування і збігається з різницею потенціалів.

Одиницею виміру напруги в системі СІ є вольт.

Напруга показує, яку роботу виконує сумарне поле сторонніх і кулонівських сил при переміщенні одиничного позитивного заряду з однієї точки в іншу.


1. Напруга в колах постійного струму

Напруга в ланцюзі постійного струму визначається так само, як і в електростатиці.

2. Напруга в колах змінного струму

Для опису ланцюгів змінного струму застосовуються такі поняття:

2.1. Миттєве напруга

Миттєве напруга є різниця потенціалів між двома точками, виміряна в даний момент часу. Воно є функцією часу:

u = u (t)

2.2. Амплітудне значення напруги

Амплітуда напруги є максимальне по модулю значення миттєвого напруги за весь період коливань:

U M = max (| u (t) |)

Для гармонійних (синусоїдальних) коливань напруги миттєве значення напруги виражається як:

u (t) = U M cos (ω t + φ) Для мережі з середньоквадратичним значенням 220в амплітудне дорівнює приблизно 311,127 в

2.3. Середнє значення напруги

Середнє значення напруги (постійна складова напруги) визначається за весь період коливань, як:

U_m = \ frac {1} {T} \ int_0 ^ T u (t) dt

Для чистої синусоїди середнє значення напруги дорівнює нулю.

2.4. Середньоквадратичне значення напруги

Середньоквадратичне значення (застаріла назва: діюча, ефективна) найбільш зручно для практичних розрахунків, так як на лінійній активному навантаженні воно робить ту ж роботу, що і рівне йому постійну напругу:

U_q = \ sqrt {\ frac {1} {T} \ int \ limits_0 ^ T u ^ 2 (t) dt}

Для синусоїдальної напруги справедливо рівність:

U_q = {1 \ over \ sqrt {2}} U_M \ approx 0,707 U_M; \ qquad U_M = \ sqrt {2} U_q \ approx 1,414 U_q

У техніці й побуті при використанні змінного струму під терміном "напруга" мається на увазі саме ця величина, і все вольтметри проградуіровани виходячи з її визначення. Однак конструктивно більшість приладів вимірюють не середньоквадратичне, а средневипрямленному (див. нижче) значення напруги, тому для несинусоидального сигналу їх свідчення можуть відрізнятися від істинного значення.


2.5. Средневипрямленному значення напруги

Средневипрямленному значення є середнє значення модуля напруги:

U_m = \ frac {1} {T} \ int \ limits_0 ^ T | u (t) | dt

Для синусоїдальної напруги справедливо рівність:

U_m = {2 \ over \ pi} U_M (\ approx 0,637 U_M) = {2 \ sqrt {2} \ over \ pi} U_q (\ approx 0,9 U_q)

На практиці використовується рідко, проте більшість вольтметрів змінного струму (ті, в яких струм перед виміром випрямляється) фактично вимірюють саме цю величину, хоча їх шкала і проградуйована по середньоквадратичним значенням.


3. Напруга в ланцюгах трифазного струму

У ланцюгах трифазного струму розрізняють фазну і лінійне напруження. Під фазною напругою розуміють середньоквадратичне значення напруги на кожній з фаз навантаження, а під лінійним - напруга між підводять фазними проводами. При з'єднанні навантаження в трикутник фазна напруга одно лінійного, а при з'єднанні в зірку (при симетричному навантаженні або при глухозаземленою нейтралі) лінійна напруга в \ Sqrt {3} разів більше фазного.

На практиці напруга трифазної мережі позначають дробом, в знаменнику якої коштує лінійне напруження, а в чисельнику - фазне при з'єднанні в зірку (або, що те ж саме, потенціал кожної з ліній щодо землі). Так, у Росії найбільш поширені мережі з напругою 220/380 В; також іноді використовуються мережі 127/220 В і 380/660 В.


4. Стандарти

Об'єкт Тип напруги Значення (на вводі споживача) Значення (на виході джерела)
Електрокардіограма Імпульсне 1-2 мВ -
Телевізійна антена Змінна високочастотне 1-100 мВ -
Батарейка AA ("пальчикова") Постійне 1,5 В -
Літієва батарейка Постійне 3 В -
Керуючі сигнали комп'ютерних компонентів Постійне 3,5 В, 5 В -
Батарейка типу 6F22 ("Крона") Постійне 9 В -
Силове харчування комп'ютерних компонентів Постійне 12 В -
Електрообладнання автомобіля Постійне 12/24 В -
Блок живлення ноутбука і рідкокристалічних моніторів Постійне 19 В -
Мережа "безпечного" зниженої напруги для роботи в небезпечних умовах Змінне 36-42 В -
Напруга найбільш стабільного горіння свічки Яблочкова Постійне 55 В -
Напруга в телефонної лінії (при опущеною трубці) Постійне 60 В -
Напруга в електромережі Японії Змінна трифазне 100/172 В -
Напруга в електромережі США Змінна трифазне 110/190 В -
Напруга в електромережі Росії Змінна трифазне 220/380 В 230/400 В
Розряд електричного ската Постійне до 200-250 В -
Контактна мережа трамвая і тролейбуса Постійне 550 В 600 В
Розряд електричного вугра Постійне до 650 В -
Контактна мережа метрополітену Постійне 750 В 825 В
Контактна мережа електрифікованої залізниці (Росія, постійний струм) Постійне 3 кВ 3.3кВ
Промислова повітряна лінія електропередачі невеликої потужності Змінна трифазне 6-20 кВ 6.6-22 кВ
Генератори електростанцій, потужні електродвигуни Змінна трифазне 10-35 кВ -
Анод кінескопа Постійне 7-30 кВ -
Статичну електрику Постійне 1-100 кВ -
Свічка запалювання автомобіля Імпульсне 10-25 кВ -
Контактна мережа електрифікованої залізниці (Росія, змінний струм) Змінне 25 кВ 27.5 кВ
Пробій повітря на відстані 1 см 10-20 кВ -
Котушка Румкорфа Імпульсне до 50 кВ -
Пробій трансформаторного масла на відстані 1 см 100-200 кВ -
Повітряна лінія електропередачі великої потужності Змінна трифазне 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ 38 кВ, 120 кВ, 240 кВ, 360 кВ
Електрофорна машина 50-500 кВ -
Повітряна лінія електропередачі надвисокої напруги (міжсистемні) Змінна трифазне 500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ 545 кВ, 800 кВ, 1250 кВ
Трансформатор Тесла Імпульсне високочастотне до декількох МВ -
Генератор Ван де Грааф Постійне до 7 МВ -
Грозове хмара Постійне Від 2 до 10 ГВ -

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Напруга зсуву
Електрична постійна
Електрична потужність
Електрична підстанція
Електрична дуга
Електрична огорожа
Електрична плита
Електрична провідність
Електрична міцність
© Усі права захищені
написати до нас