Источники тока. Напряжение

Определения и обозначения

Источник тока — устройство, которое разделяет электрические заряды и поддерживает их движение в цепи. К источникам относятся батарейка, аккумулятор, генератор и солнечный элемент. Он нужен для создания напряжения и поддержания электрического тока.

Напряжение — физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряды. Его показывают числом: например, 1,5 или 12. Напряжение помогает понять, насколько сильно поле может заставить заряды двигаться.

Вольт — единица измерения напряжения. Её обозначают буквой В, поэтому запись 1,5 В означает напряжение, равное полутора вольтам. Также встречаются записи 3 В, 5 В и 220 В.

Вольтметр — прибор для измерения напряжения. На электрических схемах его изображают кружком с буквой V внутри. Вольтметр подключают параллельно участку цепи, напряжение на котором измеряют.

Как это устроено

Внутри источника тока действуют силы, которые разделяют электрические заряды. Например, в батарейке это происходит благодаря химическим процессам. Разделённые заряды накапливаются на разных полюсах, поэтому между полюсами появляется напряжение. Оно является причиной возможного движения зарядов во внешней цепи.

Пока цепь разомкнута, заряды не могут пройти полный путь от одного полюса источника к другому. После замыкания появляется непрерывная дорожка из проводников и приборов. Напряжение источника создаёт электрическое поле, которое действует на заряды в этой дорожке. Так возникает электрический ток.

Источники тока получают энергию разными способами. В батарейке химическая энергия превращается в электрическую, а в генераторе электрическая энергия возникает благодаря движению его частей. Солнечный элемент использует энергию света. Во всех случаях результат один: между полюсами создаётся напряжение.

Чтобы узнать напряжение на лампе, участке провода или другом приборе, используют вольтметр. Его присоединяют к двум концам выбранного участка, поэтому прибор оказывается включённым параллельно. При таком подключении вольтметр сравнивает электрическое состояние двух точек. Последовательное включение для измерения напряжения неверно.

Чем больше напряжение на участке цепи, тем сильнее электрическое поле действует на находящиеся там заряды. Однако напряжение и сила тока не являются одним и тем же. Напряжение описывает действие поля, а сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. У этих величин разные обозначения и единицы измерения.

Источники тока и измерение напряжения

Сначала определите, какой объект нужно описать или измерить, а затем найдите соответствующую строку. В третьем столбце указаны примеры и обозначения, которые помогают читать схемы и записи. Таблица также позволяет сравнить назначение источника тока, напряжения и измерительного прибора.

Разбор задач

Задача 1. На рисунке изображены батарейка, лампа и соединяющие их провода. Укажите источник тока и объясните, когда в цепи появится ток.

1. Среди предметов ищем устройство, которое создаёт напряжение и разделяет заряды.
2. Таким устройством является батарейка, а лампа служит потребителем энергии.
3. Проверяем, соединены ли провода с обоими полюсами батарейки и двумя контактами лампы без разрыва.

Ответ: источник тока — батарейка. Ток появится после замыкания всей цепи, потому что заряды получат непрерывный путь движения.

Задача 2. На батарейке указано напряжение 1,5 В. Назовите физическую величину, её обозначение и единицу измерения.

1. Буква В после числа показывает единицу измерения вольт.
2. Величина, которую измеряют в вольтах, — напряжение.
3. Для напряжения используют обозначение U, поэтому запись можно прочитать так: U = 1,5 В.

Ответ: указано напряжение; его обозначение — U, единица измерения — вольт, В.

Задача 3. Нужно измерить напряжение на лампе в цепи с батарейкой. Выберите схему подключения вольтметра и объясните, почему она верна.

1. Определяем участок измерения: это лампа, значит, нужно соединить прибор с двумя её выводами.
2. Выбираем параллельное подключение: одна клемма вольтметра соединяется с одним концом лампы, другая — с другим.
3. Проверяем, что вольтметр не вставлен в единственный разрыв цепи последовательно с лампой.

Ответ: вольтметр подключают параллельно лампе, потому что напряжение измеряют между двумя концами выбранного участка.

Типичные ошибки

Батарейку называют током. Так происходит потому, что батарейка связана с появлением электричества в цепи. Но батарейка — источник тока, а ток — упорядоченное движение зарядов. Проверьте себя: можно ли назвать батарейкой движение зарядов?

Напряжение считают силой тока. Обе величины связаны с электрической цепью, поэтому их иногда смешивают. Напряжение измеряют в вольтах, а сила тока имеет единицу ампер. Если в записи стоит В, речь идёт о напряжении.

Вольтметр подключают последовательно. Ошибку допускают, путая его с прибором для измерения силы тока. Напряжение определяют между концами участка, поэтому вольтметр подключают параллельно ему. Проверьте наличие двух соединений с обоими концами участка.

Вольт путают с ампером. Эти единицы относятся к разным физическим величинам. Вольт обозначает единицу напряжения, а ампер — единицу силы тока. Помните: U измеряется в В, а сила тока обычно обозначается I и измеряется в А.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания об электрическом заряде, проводнике и простой электрической цепи. Заряды могут двигаться по проводнику, а цепь задаёт путь их движения. Если путь разорван, обычный ток не возникает.

Понятие напряжения понадобится при изучении силы тока, сопротивления и закона Ома. Эти величины связаны, но описывают разные свойства цепи. Различать их нужно по смыслу, обозначениям и единицам измерения.

Знание источников тока помогает разбирать электрические схемы и работу бытовых устройств. Батарейки, аккумуляторы и генераторы снабжают цепи энергией. По схеме можно определить источник, потребитель и способ измерения напряжения.

Что запомнить

• Источник тока поддерживает движение зарядов в цепи.
• Для появления тока нужна замкнутая электрическая цепь.
• Напряжение характеризует действие электрического поля на заряды.
• Напряжение обозначают буквой U.
• Единица напряжения — вольт, обозначение — В.
• Напряжение измеряют вольтметром, подключённым параллельно участку цепи.