Урок по физике "Электрическое напряжение" 8 класс

14. Электрическое напряжение, единицы напряжения. Вольтметр, измерение напряжения                  При изучении электрического тока, мы отметили, что для детального изучения упорядоченного движения заряженных частиц нужны характеристики: одна для описания количественно движения частиц (и мы отметили, что это – сила тока) и вторая, для описания электрического поля, ее мы и будем сегодня рассматривать.       Вспомним,   что   электрическое   поле   совершает   работу   по   перемещению заряженной частицы из одной точки поля в другую (назначение источника тока). Мы   знаем,   что   величина   работы   зависит   от   величины   силы   и   величины перемещения, которое совершает тело под действием силы. A=F∙s, (а равно эф умножить на эс) где А – работа, F – сила, S­ перемещение             Физическая   величина,   характеризующая   работу,   которую   совершает электрическое поле источника при переносе по цепи (между двумя точками) электрического заряда в 1 Кл, называется напряжением.      Допустим, что электрическое поле совершило работу  А  Дж и по цепи был перенесен   заряд    q  Кл.   Тогда   напряжение   равно   отношению   работы   поля   к величине перенесенного по цепи заряда:             U=A/q  , (у равно а деленое на кью) где  U – напряжение, A­ работа,  q ­  заряд     За  единицу   напряжения   в  системе   СИ   принят   1  Вольт   (названный   в  честь итальянского ученого Алесандро Вольта).   1 вольт – это напряжение между двумя точками, при котором поле совершает работу в 1 джоуль при перемещении между точками заряда в 1 кулон.     Проведем опыты.   Опыт   1.   Соберем   электрическую   цепь   из   источника   тока   (4,5В),   лампочки карманного   фонарика   (   на   3В),   демонстрационного   амперметра   (на   3А), выключателя.   При   замыкании   ключа   лампочка   карманного   фонарика   горит полным накалом, но дает мало света и тепла. Амперметр показывает 0,5А.     Опыт   2.   Соберем   электрическую   цепь   из   лампочки   (на   220В), демонстрационного амперметра, выключателя и провода с вилкой, позволяющей включить в розетку с 220В (соблюдаем технику безопасности: нигде не должно быть оголенных проводов и  контактов). При замыкании ключа лампочка горит полным накалом, но дает много больше света и тепла. А вот демонстрационный амперметр показывает 0,5А.  Делаем вывод: в обоих опытах сила тока одинакова (0,5А).  Задаем вопрос: «А почему во втором опыте лампочка дает больше света и тепла при одинаковых силах тока?» Сразу можем ответить, что причина не в величине силы тока. Тогда в чем?   А   в   том,  что   в   наших   цепях   использованы   разные   источники   тока   (разного«­».   напряжения!)  Они   создают   разные   электрические   поля.   В   первом   случае   (при   4,5В)   поле слабое, а во втором случае (220В) – поле много сильнее.     Делаем вывод: в первой лампочке выделяется меньше света и тепла, чем во второй. Значит, от источника зависит, сколько энергии в виде света  и тепла выделяется в цепи, подключенной к этому источнику.     Так как энергия в виде света и тепла выделяется всеми элементами цепи, то правильно говорить, что напряжение приложено к цепи.     Для измерения напряжения используют вольтметр.  Рассмотрим лабораторный вольтметр. Предел измерения  ­ 6В, цена деления – 0,2В; погрешность измерения – 0,1В (половина цены деления).    Так как измерение напряжения проводится между «началом» и «концом» цепи ( между двумя точками), то вольтметр подключается параллельно к этой цепи.   Клеммы   вольтметра   то   же   должны   подключаться:   «+»   со   стороны положительного полюса источника. Минус со стороны отрицательного полюса. Вольтметр на схеме обозначается кружочком, в котором написано «V». Опыт 3.   К лабораторному вольтметру (6В) подсоединим два провода из набора. Теперь к полюсу «+» батарейки от карманного фонарика (4,5В) прикоснемся изолированным концом провода, присоединенного к клемме «+» вольтметра, а другим   –   к     Вольтметр   показывает   4,5   В.   Так   мы   замеряем электродвижущую силу (т.е. напряжение и во внешней цепи и во внутренней – подробнее об этом – позже). Делаем вывод: вольтметр можно подсоединять к клеммам источника без нагрузки: мы определяем общее напряжение, которое источник может дать во внешнюю цепь. Опыт   4.   Соберем   электрическую   цепь   из   батарейки,   лампочки,   резистора   (4 Ома), выключателя. К вольтметру лабораторному(6В) подсоединим два провода из набора, но вольтметр в цепь не подключаем.  Включим цепь.  Теперь по очереди, соблюдая полярность, замерим напряжение на источнике (4 В), прикоснувшись изолированными концами проводов клемм источника, затем так же замерим напряжение на лампочке (3В) и на резисторе (1В). Затем, можем замерить напряжение сразу на группе: лампочка и резистор (4В). Сделаем вывод: Вольтметром можно измерить напряжение  на участке, подключив его к этому участку, соблюдая полярность. Не вдаваясь пока в подробности, можем сказать, что напряжение на группе последовательно соединенных лампочки и резистора, равно сумме напряжений на лампе и резисторе (3В+1В=4В), потому что работа по   перемещению   заряда   по   всей   группе   равна   сумме   работ   по   перемещению заряда по лампочке, а потом и по резистору.   Мы   рассмотрели   вторую   характеристику   упорядоченного   движения     Это   – электронов   по   проводнику,   связанную   с   электрическим   полем.   напряжение,   связанное   с   работой   по   перемещению   единичного   заряда   по электрической   цепи.  Более   подробно   о  силе   тока  и   напряжении   на  участках цепи, соединенных последовательно или параллельно, мы будем говорить позже.