შეიძლება წარმოიდგინო შენი ცხოვრება ელექტროენერგიის გარეშე? თანამედროვე ადამიანი მჭიდროდ არის გარშემორტყმული საყოფაცხოვრებო ტექნიკით, რომელიც ეხმარება ცხოვრებაში. ჩვენ ვეღარ წარმოვიდგენთ საკუთარ თავს და ჩვენს ცხოვრებას ჭკვიანი სახლის ასისტენტების გარეშე.
ტექნოლოგია სულ უფრო მეტად გადადის ელექტროენერგიის გამოყენებაზე. ტრანსპორტიც კი თანდათან გადადის ელექტროძრავებზე, რამაც შეიძლება შეამციროს მნიშვნელოვანი ზიანი ბუნებაზე.
დღეს ჩვენ შევეცდებით ვუპასუხოთ შემდეგ კითხვებს:
- რა არის ელექტრული დენი?
- რა არის ელექტრული ძაბვა?
- როგორ განვსაზღვროთ ძაბვა?
- რაში იზომება ძაბვა?
რა არის აქტუალური?
ელექტროენერგიის შესწავლის გარიჟრაჟზე იგი მიიღეს ერთი სხეულის მეორეზე შეხებით. მუხტის უფრო დიდი მარაგის მიღება შესაძლებელია ჭექა-ქუხილის დროს ბუნებრივი გამონადენის - ელვის გამოყენებით. ცნობილია, რომ ეს მეთოდი დაუჯდა მ.ვ.ლომონოსოვის სტუდენტს - რიხტერს.
მუხტი თავისთავად რთული და ირაციონალური გამოსაყენებელია. აუცილებელია მივიღოთ მისი მიმართული მოძრაობა - ელექტრული დენი. ამჟამინდელი თვისებები:
- გამტარის გათბობა;
- ქიმიური მოქმედება;
- მექანიკური მოქმედება;
- მაგნიტური მოქმედება.
ისინი გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ტექნოლოგიაში. დენის არსებობის აუცილებელი პირობაა დენის წყაროს, თავისუფალი ელექტრული მუხტებისა და დახურული გამტარის არსებობა.
ფონი
1792 წელს ცნობილი იტალიელი ფიზიკოსი, ფიზიოლოგი და გამომგონებელი ალესანდრო ვოლტა დაინტერესდა მისი თანამემამულე ლუიჯი გალვანის დასკვნებით ცხოველთა ორგანოებში მიმდინარე იმპულსების ბუნების შესახებ. ლითონის კაუჭებზე დამაგრებული ბაყაყის ფეხების ქცევაზე ხანგრძლივმა დაკვირვებამ მისცა დასკვნა, რომ ელექტროენერგიის წყარო არ არის ცოცხალი ორგანიზმი, არამედ განსხვავებული ლითონების კონტაქტი. სწორედ ეს გარემოება უწყობს ხელს ელექტროენერგიის დინებას და ნერვული დაბოლოებების რეაქცია მხოლოდ დენის ფიზიოლოგიური ეფექტია.
უნიკალურმა აღმოჩენამ გამოიწვია მსოფლიოში პირველი პირდაპირი დენის წყაროს შექმნა, რომელსაც ვოლტაური სვეტი ჰქვია. განსხვავებული ლითონები (ვოლტა ამტკიცებდა, რომ ისინი ერთმანეთისგან უნდა მოიხსნას ქიმიური ელემენტების სერიით) დაფენილია ქაღალდით, რომელიც გაჟღენთილია თხევადი "მეორე ტიპის გამტარებით"..
ეს მოწყობილობა იყო მუდმივი ძაბვის პირველი წყარო. ელექტრული ძაბვის ერთეულმა უკვდავყო ალესანდრო ვოლტას სახელი.
DC კვების წყარო
ელექტრული წრედის მთავარი ელემენტია დენის წყარო. მისი მიზანია შექმნას ელექტრული ველი, რომლის გავლენით თავისუფალი დამუხტული ნაწილაკები (ელექტრონები, იონები) მოდიან მიმართულ მოძრაობაში. დაგროვილიწყაროს მუხტის ცალკეულ ელემენტებს (მათ ბოძებს უწოდებენ) განსხვავებული ნიშნები აქვთ. თავად მუხტი გადანაწილებულია წყაროს შიგნით არაელექტრული ბუნების ძალების (მექანიკური, ქიმიური, მაგნიტური, თერმული და ა.შ.) მოქმედებით. დენის წყაროს გარეთ პოლუსებით შექმნილი ელექტრული ველი ასრულებს მუხტის გადაადგილებას დახურულ გამტარში. ალესანდრო ვოლტამ ისაუბრა დახურული მიკროსქემის საჭიროებაზე პირდაპირი დენის შესაქმნელად.
რადგან მუხტი მოძრაობს წყაროებში არაელექტრული ძალების მოქმედებით, შეიძლება ითქვას, რომ ეს ძალები მუშაობენ. მოდით ვუწოდოთ მათ აუტსაიდერები. გარე ძალების მუშაობის თანაფარდობას დენის წყაროს შიგნით მუხტის გადასატანად მუხტის სიდიდესთან ეწოდება ელექტრომოძრავი ძალა.
მათემატიკური აღნიშვნა ამ თანაფარდობისთვის:
- E=Ast: q,
სადაც E არის ელექტრომოძრავი ძალა (EMF), Astარის გარე ძალების მუშაობა, q არის მუხტი, რომელსაც ატარებს გარე ძალები წყაროში.
EMF ახასიათებს წყაროს უნარს შექმნას დენი, მაგრამ წყაროს მთავარ მახასიათებლად ზოგჯერ განიხილება ელექტრული ძაბვა (პოტენციური განსხვავება).
ძაბვა
ველის მუშაობის შეფარდებას მუხტის გადაადგილებაზე გამტარში მუხტის სიდიდესთან ეწოდება ელექტრული ძაბვა.
მის დასადგენად, თქვენ უნდა გაყოთ საველე სამუშაოს მნიშვნელობა დამუხტვის მნიშვნელობაზე. დავუშვათ A სამუშაო, რომელსაც ასრულებს დენის წყაროს ელექტრული ველი მუხტის q გადასატანად. U - ელექტრული ძაბვა.შესაბამისი ფორმულის მათემატიკური აღნიშვნა:
U=A: q
როგორც ნებისმიერ ფიზიკურ რაოდენობას, ძაბვას აქვს საზომი ერთეული. როგორ იზომება ძაბვა? მსოფლიოში პირველი პირდაპირი დენის წყაროს გამომგონებლის, ალესანდრო ვოლტას სახელით, ამ მნიშვნელობას მიენიჭა საკუთარი საზომი ერთეული. საერთაშორისო სისტემაში ძაბვა იზომება ვოლტებში (V).
ძაბვა 1 V არის ელექტრული ველის ძაბვა, რომელიც მუშაობს 1 J 1 C-ით მუხტის გადასაადგილებლად.
V=J/C=N•m/(A•s)=კგ•მ/(A•s3).
საბაზისო SI ერთეულებში, ელექტრული ძაბვის ერთეული:
კგ•მ/(A•s3).
საჭირო მნიშვნელობა
რატომ არ არის საკმარისი დენის დამახასიათებელი დენის სიძლიერის კონცეფციის დანერგვა? მოდით გავაკეთოთ სააზროვნო ექსპერიმენტი. ავიღოთ ორი განსხვავებული ნათურა: ჩვეულებრივი საყოფაცხოვრებო ნათურა და ნათურა ფანრიდან. როდესაც მათ აკავშირებთ სხვადასხვა მიმდინარე წყაროსთან (ქალაქის ქსელი და ბატარეა), შეგიძლიათ მიიღოთ ზუსტად იგივე მიმდინარე მნიშვნელობა. ამავდროულად, საყოფაცხოვრებო ნათურა მეტ შუქს იძლევა, ანუ მასში დენის მუშაობა გაცილებით დიდია.
სხვადასხვა დენის წყაროს განსხვავებული ძაბვა აქვს. ამიტომ, ეს მნიშვნელობა აუცილებელია.
სასარგებლო ანალოგი
ელექტრული ძაბვის ფიზიკური მნიშვნელობის გაგება საინტერესო ანალოგიიდან მოდის. საკომუნიკაციო გემებში სითხე მიედინება მილიდან მილში, თუ მათში წნევის სხვაობაა. სითხის ნაკადი ჩერდება თანასწორობის შემთხვევაშიწნევა.
თუ თხევადი დენი შევადარებთ ელექტრული მუხტის ნაკადს, მაშინ თხევადი სვეტების წნევის სხვაობა იგივე როლს ასრულებს, რაც დენის წყაროს პოტენციურ განსხვავებას.
სანამ ბოძებზე მუხტის გადანაწილების თანმხლები პროცესები მიმდინარეობს დენის წყაროს შიგნით, მას შეუძლია დირიჟორში დენის შექმნა. ელექტრული დენის ძაბვა იზომება ვოლტებში, წნევის სხვაობას აქვს საზომი ერთეული - პასკალი.
ალტერნატიული დენი
ელექტრული დენი, რომელიც პერიოდულად ცვლის მიმართულებას, ეწოდება ცვლადი. იგი იქმნება ალტერნატიული ძაბვის წყაროს მიერ. ყველაზე ხშირად ეს არის გენერატორი. შევეცადოთ ავხსნათ: რა არის ცვლადი ძაბვის გაზომვა?
მიმდინარე გენერირების პრინციპი ემყარება ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენს. მაგნიტურ ველში დახურული წრედის ბრუნვა იწვევს გამტარში პოტენციური სხვაობის გამოჩენას. ძაბვა იზომება ვოლტებში და ცვალებადი დენის შემთხვევაში.
შეიძლება იმის მტკიცება, რომ ძაბვა არ იცვლება? ცხადია, კონტურის სიბრტყესა და მის ნორმალურს შორის კუთხის ცვლილების გამო, გენერირებული ძაბვა იცვლება დროთა განმავლობაში. მისი მნიშვნელობა იზრდება ნულიდან მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე, შემდეგ ისევ ნულამდე ეცემა. არ არის საჭირო გარკვეულ ღირებულებაზე საუბარი. შეიყვანეთ ეგრეთ წოდებული ეფექტური ძაბვის მნიშვნელობა:
- Ud=U: √2.
რა ინსტრუმენტი ზომავს ძაბვას?
ელექტრული ძაბვის საზომი მოწყობილობა - ვოლტმეტრი. მისი მოქმედების პრინციპი ემყარება წრედის ურთიერთქმედებას დენთან და მაგნიტურ ველთანმუდმივი მაგნიტი. ცნობილია, რომ დენით წრე ბრუნავს მაგნიტურ ველში. წრეში დენის ოდენობიდან გამომდინარე იცვლება ბრუნვის კუთხე.
თუ წრედს მიამაგრებთ ისარს, მაშინ ის გადახრის ნულიდან, როდესაც წრეში (ჩვეულებრივ, კოჭში) დენი მიედინება. იმისდა მიხედვით, თუ რა ძაბვა იზომება, მოწყობილობის მასშტაბები ფასდება. შესაძლებელია ქვემრავლების და მრავლობითების გამოყენება.
დაბალი მნიშვნელობების შემთხვევაში ელექტრული ძაბვა იზომება მილივოლტებში ან მიკროვოლტებში. პირიქით, რამდენიმე ერთეული გამოიყენება მაღალი ძაბვის ქსელებში.
ნებისმიერი ვოლტმეტრი დაკავშირებულია მიკროსქემის იმ ნაწილის პარალელურად, სადაც ძაბვა იზომება. მოწყობილობის მიკროსქემის ძირითად თვისებას შეიძლება ეწოდოს მაღალი ომური წინააღმდეგობა. ვოლტმეტრი, არ აქვს მნიშვნელობა რა ძაბვა იზომება, არ უნდა იმოქმედოს წრეში მიმდინარე სიძლიერეზე. მასში გადის მცირე დენი, რომელიც მნიშვნელოვნად არ მოქმედებს ძირითად მნიშვნელობაზე.
ძაბვის ცხრილი
| ფიზიკური მოწყობილობა | ძაბვა მის კონტაქტებზე, V |
| ვოლტის ბოძი | 1, 1 |
| Flashlight ბატარეა | 1, 5 |
| ტუტე ბატარეა | 1, 25 |
| მჟავა ბატარეა | 2 |
| ქალაქის ქსელი | 220 |
| მაღალი ძაბვაელექტროგადამცემი ხაზები | 500000 |
| ღრუბლებს შორის ჭექა-ქუხილში | 100,000,000-მდე |
ვოლტმეტრის პრაქტიკული გამოყენება
ვოლტმეტრის ეფექტურად გამოსაყენებლად, უნდა ისწავლოთ მისი გამოყენება. ცნობისმოყვარე ექსპერიმენტატორს შეიძლება ვურჩიოთ, დაუკავშირდეს სკოლის მასწავლებლებს.
სკოლის ფიზიკის საკლასო ოთახები აღჭურვილია ლაბორატორიული და საჩვენებელი ინსტრუმენტებით სტრესების საზომი.
იმუშავეთ ნებისმიერ ვოლტმეტრზე სიფრთხილით, დაიცავით მარტივი წესები:
- ვოლტმეტრს აქვს მაქსიმალური გაზომვის ლიმიტი. ეს მისი მასშტაბის ყველაზე მაღალი ღირებულებაა. არ დააკავშიროთ ის უფრო მაღალი ძაბვის ელემენტის შემცველ წრედს.
- თუ სხვა წყარო ან ვოლტმეტრი არ არის, შეგიძლიათ გამოიყენოთ დამატებითი წინააღმდეგობის სისტემა. ამ შემთხვევაში ასევე უნდა შეიცვალოს ვოლტმეტრის მასშტაბი.
- ელექტრომოწყობილობა დაკავშირებულია DC წრედზე, მის ტერმინალებზე დატენვის ნიშნის მითითებების მიხედვით. დენის წყაროს დადებითი ტერმინალი უნდა იყოს დაკავშირებული ვოლტმეტრის დადებით ტერმინალთან, უარყოფითი ტერმინალი უარყოფით ტერმინალთან. თუ აირია, მოწყობილობის ისრები შეიძლება დაიღუნოს, რაც ძალზე არასასურველია.
- ყველა შეერთება ხდება ექსკლუზიურად დეენერგიულ წრედთან.
არაჯანსაღი
ელექტრული დენის მოქმედება შეიძლება სახიფათო იყოს ადამიანისთვის. 24 ვ-ზე ნაკლები ითვლება უვნებლად.
საკმაოდ შესამჩნევია დენის მოქმედება ქალაქის ქსელის ძაბვის ქვეშ (220 V). შიშველი კონტაქტების შეხებას თან ახლავს მნიშვნელოვანი „შოკი“.
ძაბვა ჭექა-ქუხილის დროს ისეთ მაღალ დენს გადის ადამიანის სხეულში, რომ მას მოკვლით ემუქრება. ნუ რისკავთ თქვენს სიცოცხლეს და ჯანმრთელობას.
