В чем измеряется напряжение – что такое напряжение, в чем измеряется и от чего зависит, расчет, измерение

При выполнении электромонтажных работ на разных объектах столкнулся с тем, что многие не понимают азы электротехники – путают или неправильно определяют понятия напряжения, силы тока, сопротивления. Поэтому каждый раз приходится объяснять элементарные вещи. В этом обзоре, решил рассказать, в чем измеряется напряжение, что это вообще такое и от чего зависит, а также какие методы расчета и способы его измерения бывают.

Напряжение – что это такое, единица измерения, от чего зависит

С точки зрения научной терминологии, напряжением называется работа электрического поля по заданному перемещению заряженных частиц на определенном участке электропроводящего материала. Если явление представить с физической стороны, то получится следующее:

• В обычном состоянии атомы вещества находится в нейтральном состоянии – так как количество протонов равно числу электронов. 
  
• Если некоторую часть электронов оторвать, возникнет положительно заряженная область в одной точке, и отрицательный заряд из электронов – в другом. 
  
• Таким образом, между участками образуется разность «+» и «-» – потенциал. 
  
• При соединении областей проводников возникнет ток – электроны потекут туда, где их не хватает, от места, где их избыточно.
  

Сила, действующая между разноименными зарядами, называется электродвижущей – она же разность потенциалов, или напряжение.

Чтобы было более понятно, представим водонапорную башню до верха заполненную водой. Давление, создаваемое между верхней и нижней точкой, это и есть разность потенциалов. Пока вентиль закрыт, течения нет, но потенциал есть – а как только его открыть, сразу же появится напор.

Аналогичным образом создается ток в электропроводнике. Ток возникает, когда замыкаются разнозаряженные участки. При этом направленность всегда одна – от плюсового контакта к минусовому.

Единица измерения, зависимость от других параметров

Измеряется напряжение электрического тока в вольтах (В), а также его больших или меньших производных – 1000 вольт или 1 киловольт (кВ), 0,001 В или 1 милливольт (мВ) и т. д. Официально обозначается символом – U. При этом согласно научному определению, величина 1 В задается как работа в 1 Дж, затрачиваемая на перемещение заряда в 1 кулон.

Помимо напряжения, в электротехнике часто используются следующие зависимые друг от друга величины:

1. Сила тока. 
   
2. Сопротивление. 
   
3. Мощность.
   

Связаны эти параметры закономерностью Ома:

U = I × R

I – сила электротока, в амперах,

R – сопротивление, в омах.

Мощность потребления (Р) определяется как произведение электронапряжения и силы тока:

Р = U × I

Измеряется ее величина в ваттах.

Методы расчета

На практике редко приходилось именно вычислять величину напряжения цепи – чаще всего она просто замеряется вольтметров или универсальным измерительным прибором. Но иногда все же приходится делать некоторые расчеты. Тогда применяется известная формула Ома.

Например, представим ситуацию:

• В цепи есть светильник сопротивлением 10 Ом. 
  
• Известно, что сила тока в сети составляет 3 А. 
  
• Требуется рассчитать потенциал батареи, от которой питается лампа. 
  
• Подставив значения в формулу, получим = 10 × 3 = 30 В.
  

Аналогичным образом можно определить любой из 3-х параметров, зная 2 других.

Способы измерения

С практической точки зрения важно знать не только что такое напряжение, но и чем оно измеряется. В большинстве случаев величина разности потенциалов определяется с помощью вольтметра с соответствующим пределом измерений.

При этом в зависимости от типа электрического тока есть следующие нюансы процедуры замера:

• Постоянный.
  

Применяется вольтметр или мультиметр с соблюдением таких правил:

1. Перед началом работы переключатель чувствительности прибора устанавливается на нужный предел в разделе для постоянного тока – DC. 
   
2. Если значение разности потенциала не известно даже приблизительно, прибор настраивается на максимальную величину, а затем по мере замера переключается на нижние границы. 
   
3. Контакты измерителя подключаются к электроцепи в соответствии с полярностью. В противном случае, на аналоговой модели стрелка отклонится в обратную сторону, а на цифровой – измеряемой значение будет со знаком «-».
   

Современные цифровые приборы с дисплеем удобнее, лучше, понятнее и быстрее в управлении. Кроме того, они более точны, чем аналоговые модели, но при этом и дороже их.

• Переменный.
  

В принципе правила и порядок действий при измерении в сети переменного тока такой же, за несколькими исключениями:

1. Прибор переводится в режим измерения переменного электричества – АС. 
   
2. Щупы подключаются к контактам в произвольной последовательности.
   

Мультиметр без проблем определяет разность потенциалов в заданном диапазоне значений. Конечно, далеко не всегда он может оказаться под рукой. Поэтому если у вас есть простой вольтметр, сделать замер разности потенциалов все же можно с применением следующих ухищрений:

• В сети постоянного тока для измерений в определенном диапазоне величин потребуется подключить к схеме дополнительное наружное или внутреннее сопротивление. 
  
• Если предстоит серия замеров в цепях с разными границами величины потенциала, лучше заранее изготовить соответствующий набор сопротивлений.
  

• В сети переменного электротока также применяется добавочное сопротивление. Как вариант, возможно подключение через трансформатор.
  

Переменный ток применяется повсеместно для оснащения различных объектов на большом расстоянии – от промышленности до частных домов. Постоянный используется для питания оборудования, когда путь передачи от источника до потребителя минимален. Более того, в быту большая часть электрооборудования подключается от сети через выпрямитель.

Видео-урок о том, что такое напряжение и в чем оно измеряется:

Коротко о главном

Напряжение определяется как работа электрического поля по передвижению заряда между точками с избыточным и недостаточным его значением. Электрический ток возникает при соединении контактов разной полярности. При этом электроток течет от «+» к «-».

Измеряется напряжение в вольтах, и зависит от таких главных параметров электроцепи, как сила тока, сопротивление и мощность. Вычисляется величина разности потенциала по закону Ома.

Чтобы замерить электронапряжение в сети, применяется вольтметр или универсальный измерительный прибор – мультиметр. При выполнении процедуры следует учитывать специфику настройки измерителя и особенности типа цепи – постоянной или переменной.