С помощью этого калькулятора можно ввести значение для конвертации вместе с исходной единицей измерения, например, ‘601 киловольт’. При этом можно использовать либо полное название единицы измерения, либо ее аббревиатуруНапример, ‘киловольт’ или ‘кВ’. После ввода единицы измерения, которую требуется преобразовать, калькулятор определяет ее категорию, в данном случае ‘Электрическое напряжение’. После этого он преобразует введенное значение во все соответствующие единицы измерения, которые ему известны. В списке результатов вы, несомненно, найдете нужное вам преобразованное значение.
Кроме того, калькулятор позволяет использовать математические формулы. В результате, во внимание принимаются не только числа, такие как ‘(80 * 44) кВ’. Можно даже использовать несколько единиц измерения непосредственно в поле конверсии.
3′. Объединенные таким образом единицы измерения, естественно, должны соответствовать друг другу и иметь смысл в заданной комбинации.
Если поставить флажок рядом с опцией ‘Числа в научной записи’, то ответ будет представлен в виде экспоненциальной функции. Например, 2,574 241 951 883 ×1025. В этой форме представление числа разделяется на экспоненту, здесь 25, и фактическое число, здесь 2,574 241 951 883. В устройствах, которые обладают ограниченными возможностями отображения чисел (например, карманные калькуляторы), также используется способ записи чисел 2,574 241 951 883 E+25. В частности, он упрощает просмотр очень больших и очень маленьких чисел. Если в этой ячейке не установлен флажок, то результат отображается с использованием обычного способа записи чисел. В приведенном выше примере он будет выглядеть следующим образом: 25 742 419 518 830 000 000 000 000. Независимо от представления результата, максимальная точность этого калькулятора равна 14 знакам после запятой. Такой точности должно хватить для большинства целей.
киловольт [кВ] в вольт [В] • Конвертер электростатического потенциала и напряжения • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения
Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др.
единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Плазменная лампа
Общие сведения
Поднимаясь в гору, мы совершаем работу против силы притяжения
Поскольку мы живём в эпоху электричества, многим нам с детства знакомо понятие электрического напряжения: ведь мы порой, исследуя окружающую действительность, получали от него немалый шок, засунув тайком от родителей пару пальцев в розетку питания электрических устройств. Поскольку вы читаете эту статью, ничего особо страшного с вами не произошло — трудно жить в эпоху электричества и не познакомится с ним накоротке.
С понятием электрического потенциала дело обстоит несколько сложнее.
Будучи математической абстракцией, электрический потенциал лучше всего по аналогии описывается действием гравитации — математические формулы абсолютно схожи, за исключением того, не существуют отрицательные гравитационные заряды, так как масса всегда положительная и в то же время электрические заряды бывают как положительными, так и отрицательными; электрические заряды могут как притягиваться, так и отталкиваться. В результате же действия гравитационных сил тела могут только притягиваться, но не могут отталкиваться. Если бы мы смогли разобраться с отрицательной массой, мы бы овладели антигравитацией.
Но стоит только оттолкнуться…
Понятие электрического потенциала играет важную роль в описании явлений, связанных с электричеством. Вкратце понятие электрического потенциала описывает взаимодействие различных по знаку или одинаковых по знаку зарядов или групп таких зарядов.
Из школьного курса физики и из повседневного опыта, мы знаем, что поднимаясь в гору, мы преодолеваем силу притяжения Земли и, тем самым, совершаем работу против сил притяжения, действующих в потенциальном гравитационном поле.
Поскольку мы обладаем некоторой массой, Земля старается понизить наш потенциал — стащить нас вниз, что мы с удовольствием позволяем ей, стремительно катаясь на горных лыжах и сноубордах. Аналогично, электрическое потенциальное поле старается сблизить разноимённые заряды и оттолкнуть одноимённые.
Отсюда следует вывод, что каждое электрически заряженное тело старается понизить свой потенциал, приблизившись как можно ближе к мощному источнику электрического поля противоположного знака, если никакие силы этому не препятствуют. В случае одноимённых зарядов каждое электрически заряженное тело старается понизить свой потенциал, удалившись как можно дальше от мощного источника электрического поля одинакового знака, если никакие силы этому не препятствуют. А если они препятствуют, то потенциал не меняется — пока вы стоите на ровном месте на вершине горы, сила гравитационного притяжения Земли компенсируется реакцией опоры и вас ничто не тянет вниз, только ваш вес давит на лыжи. Но стоит только оттолкнуться…
Аналогично и поле, создаваемое каким-то зарядом, действует на любой заряд, создавая потенциал для его механического перемещения к себе или от себя в зависимости от знака заряда взаимодействующих тел.
«Сизиф», Тициан, Музей Прадо, Мадрид, Испания
Электрический потенциал
Заряд, внесённый в электрическое поле, обладает определенным запасом энергии, т. е. способностью совершать работу. Для характеристики энергии, запасённой в каждой точке электрического поля, и введено специальное понятие — электрический потенциал. Потенциал электрического поля в данной точке равен работе, которую могут совершить силы этого поля при перемещении единицы положительного заряда из этой точки за пределы поля.
Возвращаясь к аналогии с гравитационным полем, можно обнаружить, что понятие электрического потенциала сродни понятию уровня различных точек земной поверхности. То есть, как мы рассмотрим ниже, работа по поднятию тела над уровнем моря зависит от того, как высоко мы поднимаем это тело, и аналогично, работа по отдалению одного заряда от другого зависит от того, насколько далеко будут эти заряды.
Представим себе героя древнегреческого мира Сизифа. За его прегрешения в земной жизни боги приговорили Сизифа выполнять тяжёлую бессмысленную работу в загробной жизни, вкатывая огромный камень на вершину горы.
Очевидно, что для подъема камня на половину горы, Сизифу нужно затратить вдвое меньшую работу, чем для подъема камня на вершину. Далее камень, волею богов, скатывался с горы, совершая при этом некоторую работу. Естественно, камень, поднятый на вершину горы высотой Н (уровень Н), при спуске сможет совершить большую работу, чем камень, поднятый на уровень Н/2. Принято считать уровень моря нулевым уровнем, от которого и производится отсчет высоты.
По аналогии, электрический потенциал земной поверхности считается нулевым потенциалом, то есть
ϕEarth = 0
где ϕEarth — обозначение электрического потенциала Земли, являющегося скалярной величиной (ϕ — буква греческого алфавита и читается как «фи»).
Эта величина количественно характеризует способность поля совершить работу (W) по перемещению какого-то заряда (q) из данной точки поля в другую точку:
ϕ = W/q
В системе СИ единицей измерения электрического потенциала является вольт (В).
Посетители Канадского музея науки и техники вращают большое беличье колесо, которое вращает генератор, питающий трансформатор Тесла (на рисунке справа), который, в свою очередь, создает высокое напряжение в несколько десятков тысяч вольт, достаточное для пробоя воздуха
Напряжение
Одно из определений электрического напряжения описывает его как разность электрических потенциалов, что определяется формулой:
V = ϕ1 – ϕ2
Понятие напряжение ввёл немецкий физик Георг Ом в работе 1827 года, в которой предлагалась гидродинамическая модель электрического тока для объяснения открытого им в 1826 г. эмпирического закона Ома:
Трансформатор Тесла в Канадском музее науки и техники
V = I·R,
где V — это разность потенциалов, I — электрический ток, а R — сопротивление.
Другое определение электрического напряжения представляется как отношение работы поля по передвижению заряда в проводнике к величине заряда.
Для этого определения математическое выражение для напряжения описывается формулой:
V = A / q
Напряжение, как и электрический потенциал, измеряется в вольтах (В) и его десятичных кратных и дольных единицах — микровольтах (миллионная доля вольта, мкВ), милливольтах (тысячная доля вольта, мВ), киловольтах (тысячах вольт, кВ) и мегавольтах (миллионах вольт, МВ).
Напряжением в 1 В считается напряжение электрического поля, совершающего работу в 1 Дж по перемещению заряда в 1 Кл. Размерность напряжения в системе СИ определяется как
В = кг•м²/(А•с³)
Напряжение может создаваться различными источниками: биологическими объектами, техническими устройствами и даже процессами, происходящими в атмосфере.
Боковая линия акулы
Элементарной ячейкой любого биологического объекта является клетка, которая с точки зрения электричества представляет собой электрохимический генератор малого напряжения. Некоторые органы живых существ, вроде сердца, являющихся совокупностью клеток, вырабатывают более высокое напряжение. Любопытно, что самые совершенные хищники наших морей и океанов — акулы различных видов — обладают сверхчувствительным датчиком напряжения, называемым органом боковой линии, и позволяющим им безошибочно обнаруживать свою добычу по биению сердца. Отдельно, пожалуй, стоит упомянуть об электрических скатах и угрях, выработавших в процессе эволюции для поражения добычи и отражения нападения на себя способность создавать напряжение свыше 1000 В!
Хотя люди генерировали электричество, и, тем самым, создавали разность потенциалов (напряжение) трением кусочка янтаря о шерсть с давних времён, исторически первым техническим генератором напряжения явился гальванический элемент.
Он был изобретён итальянским учёным и врачом Луиджи Гальвани, который обнаружил явление возникновения разности потенциалов при контакте разных видов металла и электролита. Дальнейшим развитием этой идеи занимался другой итальянский физик Алессандро Вольта. Вольта впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока. Соединив несколько таких источников последовательно, он создал химическую батарею, так называемый «Вольтов столб», благодаря которой стало возможным получать электричество с помощью химических реакций.
Вольтов столб — копия, сделанная электриком из Музея Алессандро Вольта в Комо, Италия. Канадский музей науки и техники в Оттаве
Из-за заслуг в создания надёжных электрохимических источников напряжения, сослуживший немалую роль в деле дальнейших исследования электрофизических и электрохимических явлений, именем Вольта названа единица измерения электрического напряжения — Вольт.
Среди создателей генераторов напряжения необходимо отметить голландского физика Ван дер Граафа, создавшего генератор высокого напряжения, в основе которого лежит древняя идея разделения зарядов с помощью трения — вспомним янтарь!
Отцами современных генераторов напряжения были два замечательных американских изобретателя — Томас Эдисон и Никола Тесла. Последний был сотрудником в фирме Эдисона, но два гения электротехники разошлись во взглядах на способы генерации электрической энергии. В результате последующей патентной войны выиграло всё человечество — обратимые машины Эдисона нашли свою нишу в виде генераторов и двигателей постоянного тока, исчисляющихся миллиардами устройств — достаточно просто заглянуть под капот своего автомобиля или просто нажать кнопку стеклоподъёмника или включить блендер; а способы создания переменного напряжения в виде генераторов переменного тока, устройств для его преобразования в виде трансформаторов напряжения и линий передач на большие расстояния и бесчисленных устройств для его применения по праву принадлежат Тесле.
Их число ничуть не уступает числу устройств Эдисона — на принципах Тесла работают вентиляторы, холодильники, кондиционеры и пылесосы, и масса других полезных устройств, описание которых выходит за рамки настоящей статьи.
Этот находящийся в Канадском музее науки и техники в Оттаве мотор-генератор, изготовленный компанией Westinghouse в 1904 г., использовался в качестве надежного источника питания для создания магнитного поля возбудителя на гидроэлектростанции в Ниагара-Фоллс, шт. Нью-Йорк. Строительством электростанции руководили Никола Тесла и Джордж Вестингауз
Безусловно, учёными позднее были созданы и другие генераторы напряжения на других принципах, в том числе и на использовании энергии ядерного распада. Они призваны служить источником электрической энергии для космических посланцев человечества в дальний космос.
Но самым мощным источником электрического напряжения на Земле, не считая отдельных научных установок, до сих пор остаются естественные атмосферные процессы.
Ежесекундно на Земле грохочут свыше 2 тысяч гроз, то есть, одновременно работают десятки тысяч естественных генераторов Ван дер Граафа, создавая напряжения в сотни киловольт, разряжаясь током в десятки килоампер в виде молний. Но, как ни удивительно, мощь земных генераторов не идёт ни в какое сравнение с мощью электрических бурь, происходящих на сестре Земли — Венере — не говоря уже об огромных планетах вроде Юпитера и Сатурна.
Характеристики напряжения
Напряжение характеризуется своей величиной и формой. Относительно его поведения с течением времени различают постоянное напряжение (не изменяющееся с течением времени), апериодическое напряжение (изменяющееся с течением времени) и переменное напряжение (изменяющееся с течением времени по определённому закону и, как правило, повторяющее само себя через определённый промежуток времени). Иногда для решения определённых целей требуется одновременное наличие постоянного и переменного напряжений. В таком случае говорят о напряжении переменного тока с постоянной составляющей.
Таким вольтметром измеряли напряжение в начале XX века. Канадский музей науки и техники в Оттаве
В электротехнике генераторы постоянного тока (динамо-машины) используются для создания относительно стабильного напряжения большой мощности, в электронике применяются прецизионные источники постоянного напряжения на электронных компонентах, которые называются стабилизаторами.
Измерение напряжения
Измерение величины напряжения играет большую роль в фундаментальных физике и химии, прикладных электротехнике и электрохимии, электронике и медицине и во многих других отраслях науки и техники. Пожалуй, трудно найти отрасли человеческой деятельности, исключая творческие направления вроде архитектуры, музыки или живописи, где с помощью измерения напряжения не осуществлялся бы контроль над происходящими процессами с помощью разного рода датчиков, являющимися по сути дела преобразователями физических величин в напряжение. Хотя стоит заметить, что в наше время и эти виды человеческой деятельности не обходятся без электричества вообще и без напряжения в частности.
Художники используют планшеты, в которых измеряется напряжение емкостных датчиков, когда над ними перемещается перо. Композиторы играют на электронных инструментах, в которых измеряется напряжение на датчиках клавиш и в зависимости от него определяется насколько сильно нажата та или иная клавиша. Архитекторы используют AutoCAD и планшеты, в которых тоже измеряется напряжение, которые преобразуется в числовую форму и обрабатывается компьютером.
В кухонном термометре (слева) температура мяса определяется с помощью измерения напряжения на резистивном датчике температуры, через который пропускают небольшой ток. В мультиметре (справа) температура определяется путем измерения напряжения непосредственно на термопаре
Измеряемые величины напряжения могут меняться в широких пределах: от долей микровольта при исследованиях биологических процессов, до сотен вольт в бытовых и промышленных устройствах и приборах и до десятков миллионов вольт в сверхмощных ускорителях элементарных частиц.
Измерение напряжения позволяет нам контролировать состояние отдельных органов человеческого организма при помощи снятия энцефалограмм мозговой деятельности. Электрокардиограммы и эхокардиограммы дают информацию о состоянии сердечной мышцы. При помощи различных промышленных датчиков мы успешно, а, главное, безопасно, контролируем процессы химических производств, порой происходящие при запредельных давлениях и температурах. И даже ядерные процессы атомных станций поддаются контролю с помощью измерения напряжений. С помощью измерения напряжения инженеры контролируют состояние мостов, зданий и сооружений и даже противостоят такой грозной природной силе как землетрясения.
Пульсоксиметр, как и вольтметр, измеряет напряжение на выходе устройства, усиливающего сигнал с фотодиода или фототранзистора. Однако, в отличие от вольтметра, здесь на дисплее мы видим не значение напряжения в вольтах, а процент насыщения гемоглобина кислородом (97%).
Блестящая идея связать различные значения уровней напряжения со значениями состояния единиц информации дало толчок к созданию современных цифровых устройств и технологий. В вычислительной технике низкий уровень напряжения трактуется как логический нуль (0), а высокий уровень напряжения — как логическая единица (1).
По сути дела, все современные устройства вычислительной техники являются в той или иной степени компараторами (измерителями) напряжения, преобразовывая свои входные состояния по определённым алгоритмам в выходные сигналы.
Помимо всего прочего, точные измерения напряжения лежат в основе многих современных стандартов, выполнение которых гарантирует их абсолютное соблюдение и, тем самым, безопасность применения.
Плата памяти, используемая в персональных компьютера, содержит десятки тысяч логических вентилей
Средства измерения напряжения
В ходе изучения и познания окружающего мира, способы и средства измерения напряжения значительно эволюционировали от примитивных органолептических методов — русский учёный Петров срезал часть эпителия на пальцах, чтобы повысить чувствительность к действию электрического тока — до простейших индикаторов напряжения и современных приборов разнообразных конструкций на основе электродинамических и электрических свойств различных веществ.
Вкус электричества. Когда-то, очень давно, если не было вольтметра, мы определяли напряжение языком!
К слову сказать, начинающие радиолюбители легко отличали «рабочую» плоскую батарейку на 4,5 В от «подсевшей» без каких-либо приборов по причине их полного отсутствия, просто лизнув её электроды. Протекавшие при этом электрохимические процессы давали ощущение определённого вкуса и лёгкого жжения. Отдельные выдающиеся личности брались определять таким способом пригодность батареек даже на 9 В, что требовало немалой выдержки и мужества!
Примером простейшего индикатора — пробника сетевого напряжения — может служить обыкновенная лампа накаливания с рабочим напряжением не ниже напряжения сети. В продаже имеются простые пробники напряжения на неоновых лампах и светодиодах, потребляющие малые токи. Осторожно, использование самодельных конструкций может быть опасным для Вашей жизни!
Необходимо отметить, что приборы для измерения напряжения (вольтметры) весьма отличаются друг от друга в первую очередь по типу измеряемого напряжения — это могут быть приборы постоянного или переменного тока. Вообще, в измерительной практике важно поведение измеряемого напряжения — оно может быть функцией времени и иметь различную форму — быть постоянным, гармоническим, негармоническим, импульсным и так далее, и его величиной принято характеризовать режимы работ электротехнических цепей и устройств (слаботочные и силовые).
Различают следующие значения напряжения:
- мгновенное,
- амплитудное,
- среднее,
- среднеквадратичное (действующее).
Мгновенное значение напряжения Ui (см. рисунок) — это значение напряжения в определенный момент времени. Его можно наблюдать на экране осциллографа и определять для каждого момента времени по осциллограмме.
Амплитудное (пиковое) значение напряжения Ua — это наибольшее мгновенное значение напряжения за период. Размах напряжения Up-p — величина, равная разности между наибольшим и наименьшим значениями напряжения за период.
Среднее квадратичное (действующее) значение напряжения Urms определяется как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенных значений напряжения.
Все стрелочные и цифровые вольтметры обычно градуируются в среднеквадратических значениях напряжения.
Среднее значение (постоянная составляющая) напряжения — это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за время измерения.
Средневыпрямленное напряжение определяется как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений за период.
Разность между максимальным и минимальным значениями напряжения сигнала называют размахом сигнала.
Сейчас, в основном, для измерения напряжения используются как многофункциональные цифровые приборы, так и осциллографы — на их экранах отображается не только форма напряжения, но и существенные характеристики сигнала. К таким характеристикам относится и частота изменения периодических сигналов, поэтому в технике измерений важен частотный предел измерений прибора.
Измерение напряжения осциллографом
Иллюстрацией к вышесказанному будет серия опытов по измерению напряжений с использованием генератора сигналов, источника постоянного напряжения, осциллографа и многофункционального цифрового прибора (мультиметра).
Эксперимент №1
Общая схема эксперимента №1 представлена ниже:
Генератор сигналов нагружен на сопротивление нагрузки R1 в 1 кОм, параллельно сопротивлению подключены измерительные концы осциллографа и мультиметра. При проведении опытов учтём то обстоятельство, что рабочая частота осциллографа значительно выше рабочей частоты мультиметра.
Опыт 1: Подадим на сопротивление нагрузки сигнал синусоидальной формы с генератора частотой 60 герц и амплитудой 4 вольт. На экране осциллографа будем наблюдать изображение, показанное ниже. Отметим, что цена деления масштабной сетки экрана осциллографа по вертикальной оси 2 В. Мультиметр и осциллограф при этом покажут среднеквадратичное значение напряжение 1,36 В.
Опыт 2: Увеличим сигнал от генератора вдвое, размах изображения на осциллографе возрастёт ровно вдвое и мультиметр покажет удвоенное значение напряжения:
Опыт 3: Увеличим частоту генератора в 100 раз (6 кГц), при этом частота сигнала на осциллографе изменится, но размах и среднеквадратичное значение останутся прежними, а показания мультиметра станут неправильными — сказывается допустимый рабочий частотный диапазон мультиметра 0—400 Гц:
Опыт 4: Вернёмся к исходной частоте 60 Гц и напряжению генератора сигналов 4 В, но изменим форму его сигнала с синусоидальной на треугольную. Размах изображения на осциллографе остался прежним, а показания мультиметра уменьшились по сравнению со значением напряжения, которое он показывал в опыте №1, так как изменилось действующее напряжение сигнала:
Эксперимент №2
Схема эксперимента №2, аналогична схеме эксперимента 1.
Ручкой изменения напряжения смещения на генераторе сигналов добавим смещение 1 В. На генераторе сигналов установим синусоидальное напряжение с размахом 4 В с частотой 60 Гц — как и в эксперименте №1. Сигнал на осциллографе поднимется на половину большого деления, а мультиметр покажет среднеквадратичное значение 1,33 В. Осциллограф покажет изображение, подобное изображению из опыта 1 эксперимента №1, но поднятое половину большого деления. Мультиметр покажет почти такое же напряжение, как было в опыте 1 эксперимента №1, так как у него закрытый вход, а осциллограф с открытым входом покажет увеличенное действующее значение суммы постоянного и переменного напряжений, которое больше действующего значения напряжения без постоянной составляющей:
Техника безопасности при измерении напряжения
Поскольку в зависимости от класса безопасности помещения и его состояния даже относительно невысокие напряжения уровня 12–36 В могут представлять опасность для жизни, необходимо выполнять следующие правила:
- Не проводить измерения напряжения, требующих определённых профессиональных навыков (свыше 1000 В).
- Не производить измерения напряжений в труднодоступных местах или на высоте.
- При измерении напряжений в бытовой сети применять специальные средства защиты от поражения электрическим током (резиновые перчатки, коврики, сапоги или боты).
- Пользоваться исправным измерительным инструментом.
- В случае использования многофункциональных приборов (мультиметров), следить за правильной установкой измеряемого параметра и его величины перед измерением.
- Пользоваться измерительным прибором с исправными щупами.
- Строго следовать рекомендациям производителя по использованию измерительного прибора.
Литература
Автор статьи: Сергей Акишкин
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
киловольт [кВ] в вольт [В] • Конвертер электростатического потенциала и напряжения • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения
Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Плазменная лампа
Общие сведения
Поднимаясь в гору, мы совершаем работу против силы притяжения
Поскольку мы живём в эпоху электричества, многим нам с детства знакомо понятие электрического напряжения: ведь мы порой, исследуя окружающую действительность, получали от него немалый шок, засунув тайком от родителей пару пальцев в розетку питания электрических устройств. Поскольку вы читаете эту статью, ничего особо страшного с вами не произошло — трудно жить в эпоху электричества и не познакомится с ним накоротке. С понятием электрического потенциала дело обстоит несколько сложнее.
Будучи математической абстракцией, электрический потенциал лучше всего по аналогии описывается действием гравитации — математические формулы абсолютно схожи, за исключением того, не существуют отрицательные гравитационные заряды, так как масса всегда положительная и в то же время электрические заряды бывают как положительными, так и отрицательными; электрические заряды могут как притягиваться, так и отталкиваться. В результате же действия гравитационных сил тела могут только притягиваться, но не могут отталкиваться. Если бы мы смогли разобраться с отрицательной массой, мы бы овладели антигравитацией.
Но стоит только оттолкнуться…
Понятие электрического потенциала играет важную роль в описании явлений, связанных с электричеством. Вкратце понятие электрического потенциала описывает взаимодействие различных по знаку или одинаковых по знаку зарядов или групп таких зарядов.
Из школьного курса физики и из повседневного опыта, мы знаем, что поднимаясь в гору, мы преодолеваем силу притяжения Земли и, тем самым, совершаем работу против сил притяжения, действующих в потенциальном гравитационном поле. Поскольку мы обладаем некоторой массой, Земля старается понизить наш потенциал — стащить нас вниз, что мы с удовольствием позволяем ей, стремительно катаясь на горных лыжах и сноубордах. Аналогично, электрическое потенциальное поле старается сблизить разноимённые заряды и оттолкнуть одноимённые.
Отсюда следует вывод, что каждое электрически заряженное тело старается понизить свой потенциал, приблизившись как можно ближе к мощному источнику электрического поля противоположного знака, если никакие силы этому не препятствуют. В случае одноимённых зарядов каждое электрически заряженное тело старается понизить свой потенциал, удалившись как можно дальше от мощного источника электрического поля одинакового знака, если никакие силы этому не препятствуют. А если они препятствуют, то потенциал не меняется — пока вы стоите на ровном месте на вершине горы, сила гравитационного притяжения Земли компенсируется реакцией опоры и вас ничто не тянет вниз, только ваш вес давит на лыжи. Но стоит только оттолкнуться…
Аналогично и поле, создаваемое каким-то зарядом, действует на любой заряд, создавая потенциал для его механического перемещения к себе или от себя в зависимости от знака заряда взаимодействующих тел.
«Сизиф», Тициан, Музей Прадо, Мадрид, Испания
Электрический потенциал
Заряд, внесённый в электрическое поле, обладает определенным запасом энергии, т. е. способностью совершать работу. Для характеристики энергии, запасённой в каждой точке электрического поля, и введено специальное понятие — электрический потенциал. Потенциал электрического поля в данной точке равен работе, которую могут совершить силы этого поля при перемещении единицы положительного заряда из этой точки за пределы поля.
Возвращаясь к аналогии с гравитационным полем, можно обнаружить, что понятие электрического потенциала сродни понятию уровня различных точек земной поверхности. То есть, как мы рассмотрим ниже, работа по поднятию тела над уровнем моря зависит от того, как высоко мы поднимаем это тело, и аналогично, работа по отдалению одного заряда от другого зависит от того, насколько далеко будут эти заряды.
Представим себе героя древнегреческого мира Сизифа. За его прегрешения в земной жизни боги приговорили Сизифа выполнять тяжёлую бессмысленную работу в загробной жизни, вкатывая огромный камень на вершину горы. Очевидно, что для подъема камня на половину горы, Сизифу нужно затратить вдвое меньшую работу, чем для подъема камня на вершину. Далее камень, волею богов, скатывался с горы, совершая при этом некоторую работу. Естественно, камень, поднятый на вершину горы высотой Н (уровень Н), при спуске сможет совершить большую работу, чем камень, поднятый на уровень Н/2. Принято считать уровень моря нулевым уровнем, от которого и производится отсчет высоты.
По аналогии, электрический потенциал земной поверхности считается нулевым потенциалом, то есть
ϕEarth = 0
где ϕEarth — обозначение электрического потенциала Земли, являющегося скалярной величиной (ϕ — буква греческого алфавита и читается как «фи»).
Эта величина количественно характеризует способность поля совершить работу (W) по перемещению какого-то заряда (q) из данной точки поля в другую точку:
ϕ = W/q
В системе СИ единицей измерения электрического потенциала является вольт (В).
Посетители Канадского музея науки и техники вращают большое беличье колесо, которое вращает генератор, питающий трансформатор Тесла (на рисунке справа), который, в свою очередь, создает высокое напряжение в несколько десятков тысяч вольт, достаточное для пробоя воздуха
Напряжение
Одно из определений электрического напряжения описывает его как разность электрических потенциалов, что определяется формулой:
V = ϕ1 – ϕ2
Понятие напряжение ввёл немецкий физик Георг Ом в работе 1827 года, в которой предлагалась гидродинамическая модель электрического тока для объяснения открытого им в 1826 г. эмпирического закона Ома:
Трансформатор Тесла в Канадском музее науки и техники
V = I·R,
где V — это разность потенциалов, I — электрический ток, а R — сопротивление.
Другое определение электрического напряжения представляется как отношение работы поля по передвижению заряда в проводнике к величине заряда.
Для этого определения математическое выражение для напряжения описывается формулой:
V = A / q
Напряжение, как и электрический потенциал, измеряется в вольтах (В) и его десятичных кратных и дольных единицах — микровольтах (миллионная доля вольта, мкВ), милливольтах (тысячная доля вольта, мВ), киловольтах (тысячах вольт, кВ) и мегавольтах (миллионах вольт, МВ).
Напряжением в 1 В считается напряжение электрического поля, совершающего работу в 1 Дж по перемещению заряда в 1 Кл. Размерность напряжения в системе СИ определяется как
В = кг•м²/(А•с³)
Напряжение может создаваться различными источниками: биологическими объектами, техническими устройствами и даже процессами, происходящими в атмосфере.
Боковая линия акулы
Элементарной ячейкой любого биологического объекта является клетка, которая с точки зрения электричества представляет собой электрохимический генератор малого напряжения. Некоторые органы живых существ, вроде сердца, являющихся совокупностью клеток, вырабатывают более высокое напряжение. Любопытно, что самые совершенные хищники наших морей и океанов — акулы различных видов — обладают сверхчувствительным датчиком напряжения, называемым органом боковой линии, и позволяющим им безошибочно обнаруживать свою добычу по биению сердца. Отдельно, пожалуй, стоит упомянуть об электрических скатах и угрях, выработавших в процессе эволюции для поражения добычи и отражения нападения на себя способность создавать напряжение свыше 1000 В!
Хотя люди генерировали электричество, и, тем самым, создавали разность потенциалов (напряжение) трением кусочка янтаря о шерсть с давних времён, исторически первым техническим генератором напряжения явился гальванический элемент. Он был изобретён итальянским учёным и врачом Луиджи Гальвани, который обнаружил явление возникновения разности потенциалов при контакте разных видов металла и электролита. Дальнейшим развитием этой идеи занимался другой итальянский физик Алессандро Вольта. Вольта впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока. Соединив несколько таких источников последовательно, он создал химическую батарею, так называемый «Вольтов столб», благодаря которой стало возможным получать электричество с помощью химических реакций.
Вольтов столб — копия, сделанная электриком из Музея Алессандро Вольта в Комо, Италия. Канадский музей науки и техники в Оттаве
Из-за заслуг в создания надёжных электрохимических источников напряжения, сослуживший немалую роль в деле дальнейших исследования электрофизических и электрохимических явлений, именем Вольта названа единица измерения электрического напряжения — Вольт.
Среди создателей генераторов напряжения необходимо отметить голландского физика Ван дер Граафа, создавшего генератор высокого напряжения, в основе которого лежит древняя идея разделения зарядов с помощью трения — вспомним янтарь!
Отцами современных генераторов напряжения были два замечательных американских изобретателя — Томас Эдисон и Никола Тесла. Последний был сотрудником в фирме Эдисона, но два гения электротехники разошлись во взглядах на способы генерации электрической энергии. В результате последующей патентной войны выиграло всё человечество — обратимые машины Эдисона нашли свою нишу в виде генераторов и двигателей постоянного тока, исчисляющихся миллиардами устройств — достаточно просто заглянуть под капот своего автомобиля или просто нажать кнопку стеклоподъёмника или включить блендер; а способы создания переменного напряжения в виде генераторов переменного тока, устройств для его преобразования в виде трансформаторов напряжения и линий передач на большие расстояния и бесчисленных устройств для его применения по праву принадлежат Тесле. Их число ничуть не уступает числу устройств Эдисона — на принципах Тесла работают вентиляторы, холодильники, кондиционеры и пылесосы, и масса других полезных устройств, описание которых выходит за рамки настоящей статьи.
Этот находящийся в Канадском музее науки и техники в Оттаве мотор-генератор, изготовленный компанией Westinghouse в 1904 г., использовался в качестве надежного источника питания для создания магнитного поля возбудителя на гидроэлектростанции в Ниагара-Фоллс, шт. Нью-Йорк. Строительством электростанции руководили Никола Тесла и Джордж Вестингауз
Безусловно, учёными позднее были созданы и другие генераторы напряжения на других принципах, в том числе и на использовании энергии ядерного распада. Они призваны служить источником электрической энергии для космических посланцев человечества в дальний космос.
Но самым мощным источником электрического напряжения на Земле, не считая отдельных научных установок, до сих пор остаются естественные атмосферные процессы.
Ежесекундно на Земле грохочут свыше 2 тысяч гроз, то есть, одновременно работают десятки тысяч естественных генераторов Ван дер Граафа, создавая напряжения в сотни киловольт, разряжаясь током в десятки килоампер в виде молний. Но, как ни удивительно, мощь земных генераторов не идёт ни в какое сравнение с мощью электрических бурь, происходящих на сестре Земли — Венере — не говоря уже об огромных планетах вроде Юпитера и Сатурна.
Характеристики напряжения
Напряжение характеризуется своей величиной и формой. Относительно его поведения с течением времени различают постоянное напряжение (не изменяющееся с течением времени), апериодическое напряжение (изменяющееся с течением времени) и переменное напряжение (изменяющееся с течением времени по определённому закону и, как правило, повторяющее само себя через определённый промежуток времени). Иногда для решения определённых целей требуется одновременное наличие постоянного и переменного напряжений. В таком случае говорят о напряжении переменного тока с постоянной составляющей.
Таким вольтметром измеряли напряжение в начале XX века. Канадский музей науки и техники в Оттаве
В электротехнике генераторы постоянного тока (динамо-машины) используются для создания относительно стабильного напряжения большой мощности, в электронике применяются прецизионные источники постоянного напряжения на электронных компонентах, которые называются стабилизаторами.
Измерение напряжения
Измерение величины напряжения играет большую роль в фундаментальных физике и химии, прикладных электротехнике и электрохимии, электронике и медицине и во многих других отраслях науки и техники. Пожалуй, трудно найти отрасли человеческой деятельности, исключая творческие направления вроде архитектуры, музыки или живописи, где с помощью измерения напряжения не осуществлялся бы контроль над происходящими процессами с помощью разного рода датчиков, являющимися по сути дела преобразователями физических величин в напряжение. Хотя стоит заметить, что в наше время и эти виды человеческой деятельности не обходятся без электричества вообще и без напряжения в частности. Художники используют планшеты, в которых измеряется напряжение емкостных датчиков, когда над ними перемещается перо. Композиторы играют на электронных инструментах, в которых измеряется напряжение на датчиках клавиш и в зависимости от него определяется насколько сильно нажата та или иная клавиша. Архитекторы используют AutoCAD и планшеты, в которых тоже измеряется напряжение, которые преобразуется в числовую форму и обрабатывается компьютером.
В кухонном термометре (слева) температура мяса определяется с помощью измерения напряжения на резистивном датчике температуры, через который пропускают небольшой ток. В мультиметре (справа) температура определяется путем измерения напряжения непосредственно на термопаре
Измеряемые величины напряжения могут меняться в широких пределах: от долей микровольта при исследованиях биологических процессов, до сотен вольт в бытовых и промышленных устройствах и приборах и до десятков миллионов вольт в сверхмощных ускорителях элементарных частиц. Измерение напряжения позволяет нам контролировать состояние отдельных органов человеческого организма при помощи снятия энцефалограмм мозговой деятельности. Электрокардиограммы и эхокардиограммы дают информацию о состоянии сердечной мышцы. При помощи различных промышленных датчиков мы успешно, а, главное, безопасно, контролируем процессы химических производств, порой происходящие при запредельных давлениях и температурах. И даже ядерные процессы атомных станций поддаются контролю с помощью измерения напряжений. С помощью измерения напряжения инженеры контролируют состояние мостов, зданий и сооружений и даже противостоят такой грозной природной силе как землетрясения.
Пульсоксиметр, как и вольтметр, измеряет напряжение на выходе устройства, усиливающего сигнал с фотодиода или фототранзистора. Однако, в отличие от вольтметра, здесь на дисплее мы видим не значение напряжения в вольтах, а процент насыщения гемоглобина кислородом (97%).
Блестящая идея связать различные значения уровней напряжения со значениями состояния единиц информации дало толчок к созданию современных цифровых устройств и технологий. В вычислительной технике низкий уровень напряжения трактуется как логический нуль (0), а высокий уровень напряжения — как логическая единица (1).
По сути дела, все современные устройства вычислительной техники являются в той или иной степени компараторами (измерителями) напряжения, преобразовывая свои входные состояния по определённым алгоритмам в выходные сигналы.
Помимо всего прочего, точные измерения напряжения лежат в основе многих современных стандартов, выполнение которых гарантирует их абсолютное соблюдение и, тем самым, безопасность применения.
Плата памяти, используемая в персональных компьютера, содержит десятки тысяч логических вентилей
Средства измерения напряжения
В ходе изучения и познания окружающего мира, способы и средства измерения напряжения значительно эволюционировали от примитивных органолептических методов — русский учёный Петров срезал часть эпителия на пальцах, чтобы повысить чувствительность к действию электрического тока — до простейших индикаторов напряжения и современных приборов разнообразных конструкций на основе электродинамических и электрических свойств различных веществ.
Вкус электричества. Когда-то, очень давно, если не было вольтметра, мы определяли напряжение языком!
К слову сказать, начинающие радиолюбители легко отличали «рабочую» плоскую батарейку на 4,5 В от «подсевшей» без каких-либо приборов по причине их полного отсутствия, просто лизнув её электроды. Протекавшие при этом электрохимические процессы давали ощущение определённого вкуса и лёгкого жжения. Отдельные выдающиеся личности брались определять таким способом пригодность батареек даже на 9 В, что требовало немалой выдержки и мужества!
Примером простейшего индикатора — пробника сетевого напряжения — может служить обыкновенная лампа накаливания с рабочим напряжением не ниже напряжения сети. В продаже имеются простые пробники напряжения на неоновых лампах и светодиодах, потребляющие малые токи. Осторожно, использование самодельных конструкций может быть опасным для Вашей жизни!
Необходимо отметить, что приборы для измерения напряжения (вольтметры) весьма отличаются друг от друга в первую очередь по типу измеряемого напряжения — это могут быть приборы постоянного или переменного тока. Вообще, в измерительной практике важно поведение измеряемого напряжения — оно может быть функцией времени и иметь различную форму — быть постоянным, гармоническим, негармоническим, импульсным и так далее, и его величиной принято характеризовать режимы работ электротехнических цепей и устройств (слаботочные и силовые).
Различают следующие значения напряжения:
- мгновенное,
- амплитудное,
- среднее,
- среднеквадратичное (действующее).
Мгновенное значение напряжения Ui (см. рисунок) — это значение напряжения в определенный момент времени. Его можно наблюдать на экране осциллографа и определять для каждого момента времени по осциллограмме.
Амплитудное (пиковое) значение напряжения Ua — это наибольшее мгновенное значение напряжения за период. Размах напряжения Up-p — величина, равная разности между наибольшим и наименьшим значениями напряжения за период.
Среднее квадратичное (действующее) значение напряжения Urms определяется как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенных значений напряжения.
Все стрелочные и цифровые вольтметры обычно градуируются в среднеквадратических значениях напряжения.
Среднее значение (постоянная составляющая) напряжения — это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за время измерения.
Средневыпрямленное напряжение определяется как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений за период.
Разность между максимальным и минимальным значениями напряжения сигнала называют размахом сигнала.
Сейчас, в основном, для измерения напряжения используются как многофункциональные цифровые приборы, так и осциллографы — на их экранах отображается не только форма напряжения, но и существенные характеристики сигнала. К таким характеристикам относится и частота изменения периодических сигналов, поэтому в технике измерений важен частотный предел измерений прибора.
Измерение напряжения осциллографом
Иллюстрацией к вышесказанному будет серия опытов по измерению напряжений с использованием генератора сигналов, источника постоянного напряжения, осциллографа и многофункционального цифрового прибора (мультиметра).
Эксперимент №1
Общая схема эксперимента №1 представлена ниже:
Генератор сигналов нагружен на сопротивление нагрузки R1 в 1 кОм, параллельно сопротивлению подключены измерительные концы осциллографа и мультиметра. При проведении опытов учтём то обстоятельство, что рабочая частота осциллографа значительно выше рабочей частоты мультиметра.
Опыт 1: Подадим на сопротивление нагрузки сигнал синусоидальной формы с генератора частотой 60 герц и амплитудой 4 вольт. На экране осциллографа будем наблюдать изображение, показанное ниже. Отметим, что цена деления масштабной сетки экрана осциллографа по вертикальной оси 2 В. Мультиметр и осциллограф при этом покажут среднеквадратичное значение напряжение 1,36 В.
Опыт 2: Увеличим сигнал от генератора вдвое, размах изображения на осциллографе возрастёт ровно вдвое и мультиметр покажет удвоенное значение напряжения:
Опыт 3: Увеличим частоту генератора в 100 раз (6 кГц), при этом частота сигнала на осциллографе изменится, но размах и среднеквадратичное значение останутся прежними, а показания мультиметра станут неправильными — сказывается допустимый рабочий частотный диапазон мультиметра 0—400 Гц:
Опыт 4: Вернёмся к исходной частоте 60 Гц и напряжению генератора сигналов 4 В, но изменим форму его сигнала с синусоидальной на треугольную. Размах изображения на осциллографе остался прежним, а показания мультиметра уменьшились по сравнению со значением напряжения, которое он показывал в опыте №1, так как изменилось действующее напряжение сигнала:
Эксперимент №2
Схема эксперимента №2, аналогична схеме эксперимента 1.
Ручкой изменения напряжения смещения на генераторе сигналов добавим смещение 1 В. На генераторе сигналов установим синусоидальное напряжение с размахом 4 В с частотой 60 Гц — как и в эксперименте №1. Сигнал на осциллографе поднимется на половину большого деления, а мультиметр покажет среднеквадратичное значение 1,33 В. Осциллограф покажет изображение, подобное изображению из опыта 1 эксперимента №1, но поднятое половину большого деления. Мультиметр покажет почти такое же напряжение, как было в опыте 1 эксперимента №1, так как у него закрытый вход, а осциллограф с открытым входом покажет увеличенное действующее значение суммы постоянного и переменного напряжений, которое больше действующего значения напряжения без постоянной составляющей:
Техника безопасности при измерении напряжения
Поскольку в зависимости от класса безопасности помещения и его состояния даже относительно невысокие напряжения уровня 12–36 В могут представлять опасность для жизни, необходимо выполнять следующие правила:
- Не проводить измерения напряжения, требующих определённых профессиональных навыков (свыше 1000 В).
- Не производить измерения напряжений в труднодоступных местах или на высоте.
- При измерении напряжений в бытовой сети применять специальные средства защиты от поражения электрическим током (резиновые перчатки, коврики, сапоги или боты).
- Пользоваться исправным измерительным инструментом.
- В случае использования многофункциональных приборов (мультиметров), следить за правильной установкой измеряемого параметра и его величины перед измерением.
- Пользоваться измерительным прибором с исправными щупами.
- Строго следовать рекомендациям производителя по использованию измерительного прибора.
Литература
Автор статьи: Сергей Акишкин
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
киловольт [кВ] в вольт [В] • Конвертер электростатического потенциала и напряжения • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения
Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Плазменная лампа
Общие сведения
Поднимаясь в гору, мы совершаем работу против силы притяжения
Поскольку мы живём в эпоху электричества, многим нам с детства знакомо понятие электрического напряжения: ведь мы порой, исследуя окружающую действительность, получали от него немалый шок, засунув тайком от родителей пару пальцев в розетку питания электрических устройств. Поскольку вы читаете эту статью, ничего особо страшного с вами не произошло — трудно жить в эпоху электричества и не познакомится с ним накоротке. С понятием электрического потенциала дело обстоит несколько сложнее.
Будучи математической абстракцией, электрический потенциал лучше всего по аналогии описывается действием гравитации — математические формулы абсолютно схожи, за исключением того, не существуют отрицательные гравитационные заряды, так как масса всегда положительная и в то же время электрические заряды бывают как положительными, так и отрицательными; электрические заряды могут как притягиваться, так и отталкиваться. В результате же действия гравитационных сил тела могут только притягиваться, но не могут отталкиваться. Если бы мы смогли разобраться с отрицательной массой, мы бы овладели антигравитацией.
Но стоит только оттолкнуться…
Понятие электрического потенциала играет важную роль в описании явлений, связанных с электричеством. Вкратце понятие электрического потенциала описывает взаимодействие различных по знаку или одинаковых по знаку зарядов или групп таких зарядов.
Из школьного курса физики и из повседневного опыта, мы знаем, что поднимаясь в гору, мы преодолеваем силу притяжения Земли и, тем самым, совершаем работу против сил притяжения, действующих в потенциальном гравитационном поле. Поскольку мы обладаем некоторой массой, Земля старается понизить наш потенциал — стащить нас вниз, что мы с удовольствием позволяем ей, стремительно катаясь на горных лыжах и сноубордах. Аналогично, электрическое потенциальное поле старается сблизить разноимённые заряды и оттолкнуть одноимённые.
Отсюда следует вывод, что каждое электрически заряженное тело старается понизить свой потенциал, приблизившись как можно ближе к мощному источнику электрического поля противоположного знака, если никакие силы этому не препятствуют. В случае одноимённых зарядов каждое электрически заряженное тело старается понизить свой потенциал, удалившись как можно дальше от мощного источника электрического поля одинакового знака, если никакие силы этому не препятствуют. А если они препятствуют, то потенциал не меняется — пока вы стоите на ровном месте на вершине горы, сила гравитационного притяжения Земли компенсируется реакцией опоры и вас ничто не тянет вниз, только ваш вес давит на лыжи. Но стоит только оттолкнуться…
Аналогично и поле, создаваемое каким-то зарядом, действует на любой заряд, создавая потенциал для его механического перемещения к себе или от себя в зависимости от знака заряда взаимодействующих тел.
«Сизиф», Тициан, Музей Прадо, Мадрид, Испания
Электрический потенциал
Заряд, внесённый в электрическое поле, обладает определенным запасом энергии, т. е. способностью совершать работу. Для характеристики энергии, запасённой в каждой точке электрического поля, и введено специальное понятие — электрический потенциал. Потенциал электрического поля в данной точке равен работе, которую могут совершить силы этого поля при перемещении единицы положительного заряда из этой точки за пределы поля.
Возвращаясь к аналогии с гравитационным полем, можно обнаружить, что понятие электрического потенциала сродни понятию уровня различных точек земной поверхности. То есть, как мы рассмотрим ниже, работа по поднятию тела над уровнем моря зависит от того, как высоко мы поднимаем это тело, и аналогично, работа по отдалению одного заряда от другого зависит от того, насколько далеко будут эти заряды.
Представим себе героя древнегреческого мира Сизифа. За его прегрешения в земной жизни боги приговорили Сизифа выполнять тяжёлую бессмысленную работу в загробной жизни, вкатывая огромный камень на вершину горы. Очевидно, что для подъема камня на половину горы, Сизифу нужно затратить вдвое меньшую работу, чем для подъема камня на вершину. Далее камень, волею богов, скатывался с горы, совершая при этом некоторую работу. Естественно, камень, поднятый на вершину горы высотой Н (уровень Н), при спуске сможет совершить большую работу, чем камень, поднятый на уровень Н/2. Принято считать уровень моря нулевым уровнем, от которого и производится отсчет высоты.
По аналогии, электрический потенциал земной поверхности считается нулевым потенциалом, то есть
ϕEarth = 0
где ϕEarth — обозначение электрического потенциала Земли, являющегося скалярной величиной (ϕ — буква греческого алфавита и читается как «фи»).
Эта величина количественно характеризует способность поля совершить работу (W) по перемещению какого-то заряда (q) из данной точки поля в другую точку:
ϕ = W/q
В системе СИ единицей измерения электрического потенциала является вольт (В).
Посетители Канадского музея науки и техники вращают большое беличье колесо, которое вращает генератор, питающий трансформатор Тесла (на рисунке справа), который, в свою очередь, создает высокое напряжение в несколько десятков тысяч вольт, достаточное для пробоя воздуха
Напряжение
Одно из определений электрического напряжения описывает его как разность электрических потенциалов, что определяется формулой:
V = ϕ1 – ϕ2
Понятие напряжение ввёл немецкий физик Георг Ом в работе 1827 года, в которой предлагалась гидродинамическая модель электрического тока для объяснения открытого им в 1826 г. эмпирического закона Ома:
Трансформатор Тесла в Канадском музее науки и техники
V = I·R,
где V — это разность потенциалов, I — электрический ток, а R — сопротивление.
Другое определение электрического напряжения представляется как отношение работы поля по передвижению заряда в проводнике к величине заряда.
Для этого определения математическое выражение для напряжения описывается формулой:
V = A / q
Напряжение, как и электрический потенциал, измеряется в вольтах (В) и его десятичных кратных и дольных единицах — микровольтах (миллионная доля вольта, мкВ), милливольтах (тысячная доля вольта, мВ), киловольтах (тысячах вольт, кВ) и мегавольтах (миллионах вольт, МВ).
Напряжением в 1 В считается напряжение электрического поля, совершающего работу в 1 Дж по перемещению заряда в 1 Кл. Размерность напряжения в системе СИ определяется как
В = кг•м²/(А•с³)
Напряжение может создаваться различными источниками: биологическими объектами, техническими устройствами и даже процессами, происходящими в атмосфере.
Боковая линия акулы
Элементарной ячейкой любого биологического объекта является клетка, которая с точки зрения электричества представляет собой электрохимический генератор малого напряжения. Некоторые органы живых существ, вроде сердца, являющихся совокупностью клеток, вырабатывают более высокое напряжение. Любопытно, что самые совершенные хищники наших морей и океанов — акулы различных видов — обладают сверхчувствительным датчиком напряжения, называемым органом боковой линии, и позволяющим им безошибочно обнаруживать свою добычу по биению сердца. Отдельно, пожалуй, стоит упомянуть об электрических скатах и угрях, выработавших в процессе эволюции для поражения добычи и отражения нападения на себя способность создавать напряжение свыше 1000 В!
Хотя люди генерировали электричество, и, тем самым, создавали разность потенциалов (напряжение) трением кусочка янтаря о шерсть с давних времён, исторически первым техническим генератором напряжения явился гальванический элемент. Он был изобретён итальянским учёным и врачом Луиджи Гальвани, который обнаружил явление возникновения разности потенциалов при контакте разных видов металла и электролита. Дальнейшим развитием этой идеи занимался другой итальянский физик Алессандро Вольта. Вольта впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока. Соединив несколько таких источников последовательно, он создал химическую батарею, так называемый «Вольтов столб», благодаря которой стало возможным получать электричество с помощью химических реакций.
Вольтов столб — копия, сделанная электриком из Музея Алессандро Вольта в Комо, Италия. Канадский музей науки и техники в Оттаве
Из-за заслуг в создания надёжных электрохимических источников напряжения, сослуживший немалую роль в деле дальнейших исследования электрофизических и электрохимических явлений, именем Вольта названа единица измерения электрического напряжения — Вольт.
Среди создателей генераторов напряжения необходимо отметить голландского физика Ван дер Граафа, создавшего генератор высокого напряжения, в основе которого лежит древняя идея разделения зарядов с помощью трения — вспомним янтарь!
Отцами современных генераторов напряжения были два замечательных американских изобретателя — Томас Эдисон и Никола Тесла. Последний был сотрудником в фирме Эдисона, но два гения электротехники разошлись во взглядах на способы генерации электрической энергии. В результате последующей патентной войны выиграло всё человечество — обратимые машины Эдисона нашли свою нишу в виде генераторов и двигателей постоянного тока, исчисляющихся миллиардами устройств — достаточно просто заглянуть под капот своего автомобиля или просто нажать кнопку стеклоподъёмника или включить блендер; а способы создания переменного напряжения в виде генераторов переменного тока, устройств для его преобразования в виде трансформаторов напряжения и линий передач на большие расстояния и бесчисленных устройств для его применения по праву принадлежат Тесле. Их число ничуть не уступает числу устройств Эдисона — на принципах Тесла работают вентиляторы, холодильники, кондиционеры и пылесосы, и масса других полезных устройств, описание которых выходит за рамки настоящей статьи.
Этот находящийся в Канадском музее науки и техники в Оттаве мотор-генератор, изготовленный компанией Westinghouse в 1904 г., использовался в качестве надежного источника питания для создания магнитного поля возбудителя на гидроэлектростанции в Ниагара-Фоллс, шт. Нью-Йорк. Строительством электростанции руководили Никола Тесла и Джордж Вестингауз
Безусловно, учёными позднее были созданы и другие генераторы напряжения на других принципах, в том числе и на использовании энергии ядерного распада. Они призваны служить источником электрической энергии для космических посланцев человечества в дальний космос.
Но самым мощным источником электрического напряжения на Земле, не считая отдельных научных установок, до сих пор остаются естественные атмосферные процессы.
Ежесекундно на Земле грохочут свыше 2 тысяч гроз, то есть, одновременно работают десятки тысяч естественных генераторов Ван дер Граафа, создавая напряжения в сотни киловольт, разряжаясь током в десятки килоампер в виде молний. Но, как ни удивительно, мощь земных генераторов не идёт ни в какое сравнение с мощью электрических бурь, происходящих на сестре Земли — Венере — не говоря уже об огромных планетах вроде Юпитера и Сатурна.
Характеристики напряжения
Напряжение характеризуется своей величиной и формой. Относительно его поведения с течением времени различают постоянное напряжение (не изменяющееся с течением времени), апериодическое напряжение (изменяющееся с течением времени) и переменное напряжение (изменяющееся с течением времени по определённому закону и, как правило, повторяющее само себя через определённый промежуток времени). Иногда для решения определённых целей требуется одновременное наличие постоянного и переменного напряжений. В таком случае говорят о напряжении переменного тока с постоянной составляющей.
Таким вольтметром измеряли напряжение в начале XX века. Канадский музей науки и техники в Оттаве
В электротехнике генераторы постоянного тока (динамо-машины) используются для создания относительно стабильного напряжения большой мощности, в электронике применяются прецизионные источники постоянного напряжения на электронных компонентах, которые называются стабилизаторами.
Измерение напряжения
Измерение величины напряжения играет большую роль в фундаментальных физике и химии, прикладных электротехнике и электрохимии, электронике и медицине и во многих других отраслях науки и техники. Пожалуй, трудно найти отрасли человеческой деятельности, исключая творческие направления вроде архитектуры, музыки или живописи, где с помощью измерения напряжения не осуществлялся бы контроль над происходящими процессами с помощью разного рода датчиков, являющимися по сути дела преобразователями физических величин в напряжение. Хотя стоит заметить, что в наше время и эти виды человеческой деятельности не обходятся без электричества вообще и без напряжения в частности. Художники используют планшеты, в которых измеряется напряжение емкостных датчиков, когда над ними перемещается перо. Композиторы играют на электронных инструментах, в которых измеряется напряжение на датчиках клавиш и в зависимости от него определяется насколько сильно нажата та или иная клавиша. Архитекторы используют AutoCAD и планшеты, в которых тоже измеряется напряжение, которые преобразуется в числовую форму и обрабатывается компьютером.
В кухонном термометре (слева) температура мяса определяется с помощью измерения напряжения на резистивном датчике температуры, через который пропускают небольшой ток. В мультиметре (справа) температура определяется путем измерения напряжения непосредственно на термопаре
Измеряемые величины напряжения могут меняться в широких пределах: от долей микровольта при исследованиях биологических процессов, до сотен вольт в бытовых и промышленных устройствах и приборах и до десятков миллионов вольт в сверхмощных ускорителях элементарных частиц. Измерение напряжения позволяет нам контролировать состояние отдельных органов человеческого организма при помощи снятия энцефалограмм мозговой деятельности. Электрокардиограммы и эхокардиограммы дают информацию о состоянии сердечной мышцы. При помощи различных промышленных датчиков мы успешно, а, главное, безопасно, контролируем процессы химических производств, порой происходящие при запредельных давлениях и температурах. И даже ядерные процессы атомных станций поддаются контролю с помощью измерения напряжений. С помощью измерения напряжения инженеры контролируют состояние мостов, зданий и сооружений и даже противостоят такой грозной природной силе как землетрясения.
Пульсоксиметр, как и вольтметр, измеряет напряжение на выходе устройства, усиливающего сигнал с фотодиода или фототранзистора. Однако, в отличие от вольтметра, здесь на дисплее мы видим не значение напряжения в вольтах, а процент насыщения гемоглобина кислородом (97%).
Блестящая идея связать различные значения уровней напряжения со значениями состояния единиц информации дало толчок к созданию современных цифровых устройств и технологий. В вычислительной технике низкий уровень напряжения трактуется как логический нуль (0), а высокий уровень напряжения — как логическая единица (1).
По сути дела, все современные устройства вычислительной техники являются в той или иной степени компараторами (измерителями) напряжения, преобразовывая свои входные состояния по определённым алгоритмам в выходные сигналы.
Помимо всего прочего, точные измерения напряжения лежат в основе многих современных стандартов, выполнение которых гарантирует их абсолютное соблюдение и, тем самым, безопасность применения.
Плата памяти, используемая в персональных компьютера, содержит десятки тысяч логических вентилей
Средства измерения напряжения
В ходе изучения и познания окружающего мира, способы и средства измерения напряжения значительно эволюционировали от примитивных органолептических методов — русский учёный Петров срезал часть эпителия на пальцах, чтобы повысить чувствительность к действию электрического тока — до простейших индикаторов напряжения и современных приборов разнообразных конструкций на основе электродинамических и электрических свойств различных веществ.
Вкус электричества. Когда-то, очень давно, если не было вольтметра, мы определяли напряжение языком!
К слову сказать, начинающие радиолюбители легко отличали «рабочую» плоскую батарейку на 4,5 В от «подсевшей» без каких-либо приборов по причине их полного отсутствия, просто лизнув её электроды. Протекавшие при этом электрохимические процессы давали ощущение определённого вкуса и лёгкого жжения. Отдельные выдающиеся личности брались определять таким способом пригодность батареек даже на 9 В, что требовало немалой выдержки и мужества!
Примером простейшего индикатора — пробника сетевого напряжения — может служить обыкновенная лампа накаливания с рабочим напряжением не ниже напряжения сети. В продаже имеются простые пробники напряжения на неоновых лампах и светодиодах, потребляющие малые токи. Осторожно, использование самодельных конструкций может быть опасным для Вашей жизни!
Необходимо отметить, что приборы для измерения напряжения (вольтметры) весьма отличаются друг от друга в первую очередь по типу измеряемого напряжения — это могут быть приборы постоянного или переменного тока. Вообще, в измерительной практике важно поведение измеряемого напряжения — оно может быть функцией времени и иметь различную форму — быть постоянным, гармоническим, негармоническим, импульсным и так далее, и его величиной принято характеризовать режимы работ электротехнических цепей и устройств (слаботочные и силовые).
Различают следующие значения напряжения:
- мгновенное,
- амплитудное,
- среднее,
- среднеквадратичное (действующее).
Мгновенное значение напряжения Ui (см. рисунок) — это значение напряжения в определенный момент времени. Его можно наблюдать на экране осциллографа и определять для каждого момента времени по осциллограмме.
Амплитудное (пиковое) значение напряжения Ua — это наибольшее мгновенное значение напряжения за период. Размах напряжения Up-p — величина, равная разности между наибольшим и наименьшим значениями напряжения за период.
Среднее квадратичное (действующее) значение напряжения Urms определяется как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенных значений напряжения.
Все стрелочные и цифровые вольтметры обычно градуируются в среднеквадратических значениях напряжения.
Среднее значение (постоянная составляющая) напряжения — это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за время измерения.
Средневыпрямленное напряжение определяется как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений за период.
Разность между максимальным и минимальным значениями напряжения сигнала называют размахом сигнала.
Сейчас, в основном, для измерения напряжения используются как многофункциональные цифровые приборы, так и осциллографы — на их экранах отображается не только форма напряжения, но и существенные характеристики сигнала. К таким характеристикам относится и частота изменения периодических сигналов, поэтому в технике измерений важен частотный предел измерений прибора.
Измерение напряжения осциллографом
Иллюстрацией к вышесказанному будет серия опытов по измерению напряжений с использованием генератора сигналов, источника постоянного напряжения, осциллографа и многофункционального цифрового прибора (мультиметра).
Эксперимент №1
Общая схема эксперимента №1 представлена ниже:
Генератор сигналов нагружен на сопротивление нагрузки R1 в 1 кОм, параллельно сопротивлению подключены измерительные концы осциллографа и мультиметра. При проведении опытов учтём то обстоятельство, что рабочая частота осциллографа значительно выше рабочей частоты мультиметра.
Опыт 1: Подадим на сопротивление нагрузки сигнал синусоидальной формы с генератора частотой 60 герц и амплитудой 4 вольт. На экране осциллографа будем наблюдать изображение, показанное ниже. Отметим, что цена деления масштабной сетки экрана осциллографа по вертикальной оси 2 В. Мультиметр и осциллограф при этом покажут среднеквадратичное значение напряжение 1,36 В.
Опыт 2: Увеличим сигнал от генератора вдвое, размах изображения на осциллографе возрастёт ровно вдвое и мультиметр покажет удвоенное значение напряжения:
Опыт 3: Увеличим частоту генератора в 100 раз (6 кГц), при этом частота сигнала на осциллографе изменится, но размах и среднеквадратичное значение останутся прежними, а показания мультиметра станут неправильными — сказывается допустимый рабочий частотный диапазон мультиметра 0—400 Гц:
Опыт 4: Вернёмся к исходной частоте 60 Гц и напряжению генератора сигналов 4 В, но изменим форму его сигнала с синусоидальной на треугольную. Размах изображения на осциллографе остался прежним, а показания мультиметра уменьшились по сравнению со значением напряжения, которое он показывал в опыте №1, так как изменилось действующее напряжение сигнала:
Эксперимент №2
Схема эксперимента №2, аналогична схеме эксперимента 1.
Ручкой изменения напряжения смещения на генераторе сигналов добавим смещение 1 В. На генераторе сигналов установим синусоидальное напряжение с размахом 4 В с частотой 60 Гц — как и в эксперименте №1. Сигнал на осциллографе поднимется на половину большого деления, а мультиметр покажет среднеквадратичное значение 1,33 В. Осциллограф покажет изображение, подобное изображению из опыта 1 эксперимента №1, но поднятое половину большого деления. Мультиметр покажет почти такое же напряжение, как было в опыте 1 эксперимента №1, так как у него закрытый вход, а осциллограф с открытым входом покажет увеличенное действующее значение суммы постоянного и переменного напряжений, которое больше действующего значения напряжения без постоянной составляющей:
Техника безопасности при измерении напряжения
Поскольку в зависимости от класса безопасности помещения и его состояния даже относительно невысокие напряжения уровня 12–36 В могут представлять опасность для жизни, необходимо выполнять следующие правила:
- Не проводить измерения напряжения, требующих определённых профессиональных навыков (свыше 1000 В).
- Не производить измерения напряжений в труднодоступных местах или на высоте.
- При измерении напряжений в бытовой сети применять специальные средства защиты от поражения электрическим током (резиновые перчатки, коврики, сапоги или боты).
- Пользоваться исправным измерительным инструментом.
- В случае использования многофункциональных приборов (мультиметров), следить за правильной установкой измеряемого параметра и его величины перед измерением.
- Пользоваться измерительным прибором с исправными щупами.
- Строго следовать рекомендациям производителя по использованию измерительного прибора.
Литература
Автор статьи: Сергей Акишкин
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Сколько вольт в киловольте. Смертельное это напряжение
сколько вольт в киловольте. Смертельное это напряжение?
- смертельно частота тока
- 1 Киловольт = 1000 Вольт
Смертельно или несмертельно — зависит от множества факторов.
Место приложения к телу, путь тока, состояние организма.Но это опасное напряжение однозначно, при неудачном раскладе может хорошо приложить!
- Это одна тысяча вольт. Если речь идет об электрической сети промышленной частоты, то да, это опасно для жизни! Нельзя прикасаться или подходить близко, если провод на земле лежит.
- 1 киловольт=1000 вольт
1 килограмм=1000 грамм
1 килобит= 1024 битам =) - Электрик старый, дядя Сма,
Зайдя по вызову в отдел,
Как старый добрый наш знакомый,
Сперва розетку оглядел,Потом спросил не без причины
У нас, оставшихся без дел,
Искрила ли перед кончиной,
Предохранитель ли слетелИ, развинтив нутро на клеммы,
На пальцы смачно поплевал;
Вложив в розетку, суть проблемы
Тотчас без тестера признал.Увидев наше изумленье,
Нам старый мастер объяснил,
Что не имеет больше силПривычной кожи, потому
Плевать приходится ему,
Когда в розетке двести двадцать.
Совсем иное дело, братцы,Коль надо за трхфазный браться
Вот здесь могу сухой рукой
Понять, под фазою какой
Но тоже нечего бояться.Что не люблю я, без сомненья,
И в том могу признаться вам:
Не мило мне прикосновенье
К высоковольтным проводам! - Смертелен ампераж
- а жалко, что убить не может. . надо бы общество проредить)) вроде как от 40 вольт официально считают, ну это для тех у кого прививки от электричества нет..
- Кило — это тыща. А далее — щитайЪ.
- кило это три нуля 000. В киловольте 1 000 вольт.
Да смертельно. Зависит от силы тока. - кило — тысяча, а смертельно даже 12вольт тут мужику аккумулятор автомобильный на голову упал- мужик умер
- Смертелен ток — 100мА, и частота тока. Чем выше частота, тем больше ток течт по поверхности, чем по сечению проводника (тела) . Поэтому 1000вольт при токе 10мА вас не убьт, и 1000вольт частотой 1Мгерц — обожжет кожу.
- 1000 вольт. Смертельно не само напряжение, а сила тока, которая проходит через человека. В зажигалках, которые искры дают при нажатии на кнопку, вырабатываются пьезоэлементом десятки киловольт, однако сила тока ничтожно маленькая, и убить, естественно, никого не может
- И большее напряжение может быть не смертельно, если маленькая сила тока. Больше 10 мА уже не стоит испытывать.
…Порог восприятия постоянного тока, входящего в руку, составляет примерно 5-10 миллиампер (мА) , порог восприятия используемого в быту переменного тока (60 Гц) около 110 мА. Максимальная сила тока, который вызывает сокращение мышц-сгибателей руки, но еще позволяет пострадавшему освободить руку от источника тока, составляет (в зависимости от мышечной массы) для постоянного тока 75 мА и для переменного 15 мА; такой ток называют током отпускания (неотпускающим током) . Переменный ток (60 Гц) низкого напряжения (110-220 В) , проходящий через грудную клетку в течение долей секунды, может вызвать фибрилляцию желудочков при силе всего лишь 60100 мА; постоянный ток вызывает подобный эффект при силе 300500 мА. Если ток проводится прямо в сердце (например, через сердечный зонд или электроды электрокардиостимулятора) , то фибрилляция может возникнуть под действием очень слабого тока, переменного или постоянного (lt;1 мА) . - 1 кВ-1000 В. Опасным для жизни человека переменный ток становится начиная с силы примерно 0,01 А, а постоянный с 0,05 А.
Поскольку мы живём в эпоху электричества, многим нам с детства знакомо понятие электрического напряжения: ведь мы порой, исследуя окружающую действительность, получали от него немалый шок, засунув тайком от родителей пару пальцев в розетку питания электрических устройств. Поскольку вы читаете эту статью, ничего особо страшного с вами не произошло — трудно жить в эпоху электричества и не познакомится с ним накоротке. С понятием
Будучи математической абстракцией, электрический потенциал лучше всего по аналогии описывается действием гравитации — математические формулы абсолютно схожи, за исключением того, не существуют отрицательные гравитационные заряды, так как масса всегда положительная и в то же время электрические заряды бывают как положительными, так и отрицательными; электрические заряды могут как притягиваться, так и отталкиваться. В результате же действия гравитационных сил тела могут только притягиваться, но не могут отталкиваться. Если бы мы смогли разобраться с отрицательной массой, мы бы овладели антигравитацией.
Понятие электрического потенциала играет важную роль в описании явлений, связанных с электричеством. Вкратце понятие электрического потенциала описывает взаимодействие различных по знаку или одинаковых по знаку зарядов или групп таких зарядов.
Из школьного курса физики и из повседневного опыта, мы знаем, что поднимаясь в гору, мы преодолеваем силу притяжения Земли и, тем самым, совершаем работу против сил притяжения, действующих в потенциальном гравитационном поле. Поскольку мы обладаем некоторой массой, Земля старается понизить наш потенциал — стащить нас вниз, что мы с удовольствием позволяем ей, стремительно катаясь на горных лыжах и сноубордах. Аналогично, электрическое потенциальное поле старается сблизить разноимённые заряды и оттолкнуть одноимённые.
Отсюда следует вывод, что каждое электрически заряженное тело старается понизить свой потенциал, приблизившись как можно ближе к мощному источнику электрического поля противоположного знака, если никакие силы этому не препятствуют. В случае одноимённых зарядов каждое электрически заряженное тело старается понизить свой потенциал, удалившись как можно дальше от мощного источника электрического поля одинакового знака, если никакие силы этому не препятствуют. А если они препятствуют, то потенциал не меняется — пока вы стоите на ровном месте на вершине горы, сила гравитационного притяжения Земли компенсируется реакцией опоры и вас ничто не тянет вниз, только ваш вес давит на лыжи. Но стоит только оттолкнуться…
Аналогично и поле, создаваемое каким-то зарядом, действует на любой заряд, создавая потенциал для его механического перемещения к себе или от себя в зависимости от знака заряда взаимодействующих тел.
Электрический потенциал
Заряд, внесённый в электрическое поле, обладает определенным запасом энергии, т. е. способностью совершать работу. Для характеристики энергии, запасённой в каждой точке электрического поля, и введено специальное понятие — электрический потенциал. Потенциал электрического поля в данной точке равен работе, которую могут совершить силы этого поля при перемещении единицы положительного заряда из этой точки за пределы поля.
Возвращаясь к аналогии с гравитационным полем, можно обнаружить, что понятие электрического потенциала сродни понятию уровня различных точек земной поверхности. То есть, как мы рассмотрим ниже, работа по поднятию тела над уровнем моря зависит от того, как высоко мы поднимаем это тело, и аналогично, работа по отдалению одного заряда от другого зависит от того, насколько далеко будут эти заряды.
Представим себе героя древнегреческого мира Сизифа. За его прегрешения в земной жизни боги приговорили Сизифа выполнять тяжёлую бессмысленную работу в загробной жизни, вкатывая огромный камень на вершину горы. Очевидно, что для подъема камня на половину горы, Сизифу нужно затратить вдвое меньшую работу, чем для подъема камня на вершину. Далее камень, волею богов, скатывался с горы, совершая при этом некоторую работу. Естественно, камень, поднятый на вершину горы высотой Н (уровень Н), при спуске сможет совершить большую работу, чем камень, поднятый на уровень Н /2. Принято считать уровень моря нулевым уровнем, от которого и производится отсчет высоты.
По аналогии, электрический потенциал земной поверхности считается нулевым потенциалом, то есть
ϕ Earth = 0
где ϕ Earth — обозначение электрического потенциала Земли, являющегося скалярной величиной (ϕ — буква греческого алфавита и читается как «фи»).
Эта величина количественно характеризует способность поля совершить работу (W) по перемещению какого-то заряда (q) из данной точки поля в другую точку:
ϕ = W/q
В системе СИ единицей измерения электрического потенциала является вольт (В).
Напряжение
Одно из определений электрического напряжения описывает его как разность электрических потенциалов, что определяется формулой:
V = ϕ1 – ϕ2
Понятие напряжение ввёл немецкий физик Георг Ом в работе 1827 года, в которой предлагалась гидродинамическая модель электрического тока для объяснения открытого им в 1826 г. эмпирического закона Ома:
V = I·R,
где V — это разность потенциалов, I — электрический ток, а R — сопротивление.
Другое определение электрического напряжения представляется как отношение работы поля по передвижению заряда в проводнике к величине заряда.
Для этого определения математическое выражение для напряжения описывается формулой:
V = A / q
Напряжение, как и электрический потенциал, измеряется в вольтах (В) и его десятичных кратных и дольных единицах — микровольтах (миллионная доля вольта, мкВ), милливольтах (тысячная доля вольта, мВ), киловольтах (тысячах вольт, кВ) и мегавольтах (миллионах вольт, МВ).
Напряжением в 1 В считается напряжение электрического поля, совершающего работу в 1 Дж по перемещению заряда в 1 Кл. Размерность напряжения в системе СИ определяется как
В = кг м²/(А с³)
Напряжение может создаваться различными источниками: биологическими объектами, техническими устройствами и даже процессами, происходящими в атмосфере.
Элементарной ячейкой любого биологического объекта является клетка, которая с точки зрения электричества представляет собой электрохимический генератор малого напряжения. Некоторые органы живых существ, вроде сердца, являющихся совокупностью клеток, вырабатывают более высокое напряжение. Любопытно, что самые совершенные хищники наших морей и океанов — акулы различных видов — обладают сверхчувствительным датчиком напряжения, называемым органом боковой линии , и позволяющим им безошибочно обнаруживать свою добычу по биению сердца. Отдельно, пожалуй, стоит упомянуть об электрических скатах и угрях, выработавших в процессе эволюции для поражения добычи и отражения нападения на себя способность создавать напряжение свыше 1000 В!
Хотя люди генерировали электричество, и, тем самым, создавали разность потенциалов (напряжение) трением кусочка янтаря о шерсть с давних времён, исторически первым техническим генератором напряжения явился гальванический элемент . Он был изобретён итальянским учёным и врачом Луиджи Гальвани , который обнаружил явление возникновения разности потенциалов при контакте разных видов металла и электролита. Дальнейшим развитием этой идеи занимался другой итальянский физик Алессандро Вольта . Вольта впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока. Соединив несколько таких источников последовательно, он создал химическую батарею, так называемый «Вольтов столб» , благодаря которой стало возможным получать электричество с помощью химических реакций.
Из-за заслуг в создания надёжных электрохимических источников напряжения, сослуживший немалую роль в деле дальнейших исследования электрофизических и электрохимических явлений, именем Вольта названа единица измерения электрического напряжения — Вольт.
Среди создателей генераторов напряжения необходимо отметить голландского физика Ван дер Граафа , создавшего генератор высокого напряжения , в основе которого лежит древняя идея разделения зарядов с помощью трения — вспомним янтарь!
Отцами современных генераторов напряжения были два замечательных американских изобретателя — Томас Эдисон и Никола Тесла . Последний был сотрудником в фирме Эдисона, но два гения электротехники разошлись во взглядах на способы генерации электрической энергии. В результате последующей патентной войны выиграло всё человечество — обратимые машины Эдисона нашли свою нишу в виде генераторов и двигателей постоянного тока, исчисляющихся миллиардами устройств — достаточно просто заглянуть под капот своего автомобиля или просто нажать кнопку стеклоподъёмника или включить блендер; а способы создания переменного напряжения в виде генераторов переменного тока, устройств для его преобразования в виде трансформаторов напряжения и линий передач на большие расстояния и бесчисленных устройств для его применения по праву принадлежат Тесле. Их число ничуть не уступает числу устройств Эдисона — на принципах Тесла работают вентиляторы, холодильники, кондиционеры и пылесосы, и масса других полезных устройств, описание которых выходит за рамки настоящей статьи.
Безусловно, учёными позднее были созданы и другие генераторы напряжения на других принципах, в том числе и на использовании энергии ядерного распада. Они призваны служить источником электрической энергии для космических посланцев человечества в дальний космос.
Но самым мощным источником электрического напряжения на Земле, не считая отдельных научных установок, до сих пор остаются естественные атмосферные процессы.
Ежесекундно на Земле грохочут свыше 2 тысяч гроз, то есть, одновременно работают десятки тысяч естественных генераторов Ван дер Граафа, создавая напряжения в сотни киловольт, разряжаясь током в десятки килоампер в виде молний. Но, как ни удивительно, мощь земных генераторов не идёт ни в какое сравнение с мощью электрических бурь, происходящих на сестре Земли — Венере — не говоря уже об огромных планетах вроде Юпитера и Сатурна.
Характеристики напряжения
Напряжение характеризуется своей величиной и формой. Относительно его поведения с течением времени различают постоянное напряжение (не изменяющееся с течением времени), апериодическое напряжение (изменяющееся с течением времени) и переменное напряжение (изменяющееся с течением времени по определённому закону и, как правило, повторяющее само себя через определённый промежуток времени). Иногда для решения определённых целей требуется одновременное наличие постоянного и переменного напряжений. В таком случае говорят о напряжении переменного тока с постоянной составляющей.
В электротехнике генераторы постоянного тока (динамо-машины) используются для создания относительно стабильного напряжения большой мощности, в электронике применяются прецизионные источники постоянного напряжения на электронных компонентах, которые называются стабилизаторами .
Измерение напряжения
Измерение величины напряжения играет большую роль в фундаментальных физике и химии, прикладных электротехнике и электрохимии, электронике и медицине и во многих других отраслях науки и техники. Пожалуй, трудно найти отрасли человеческой деятельности, исключая творческие направления вроде архитектуры, музыки или живописи, где с помощью измерения напряжения не осуществлялся бы контроль над происходящими процессами с помощью разного рода датчиков, являющимися по сути дела преобразователями физических величин в напряжение. Хотя стоит заметить, что в наше время и эти виды человеческой деятельности не обходятся без электричества вообще и без напряжения в частности. Художники используют планшеты, в которых измеряется напряжение емкостных датчиков, когда над ними перемещается перо. Композиторы играют на электронных инструментах, в которых измеряется напряжение на датчиках клавиш и в зависимости от него определяется насколько сильно нажата та или иная клавиша. Архитекторы используют AutoCAD и планшеты, в которых тоже измеряется напряжение, которые преобразуется в числовую форму и обрабатывается компьютером.
Измеряемые величины напряжения могут меняться в широких пределах: от долей микровольта при исследованиях биологических процессов, до сотен вольт в бытовых и промышленных устройствах и приборах и до десятков миллионов вольт в сверхмощных ускорителях элементарных частиц. Измерение напряжения позволяет нам контролировать состояние отдельных органов человеческого организма при помощи снятия энцефалограмм мозговой деятельности. Электрокардиограммы и эхокардиограммы дают информацию о состоянии сердечной мышцы. При помощи различных промышленных датчиков мы успешно, а, главное, безопасно, контролируем процессы химических производств, порой происходящие при запредельных давлениях и температурах. И даже ядерные процессы атомных станций поддаются контролю с помощью измерения напряжений. С помощью измерения напряжения инженеры контролируют состояние мостов, зданий и сооружений и даже противостоят такой грозной природной силе как землетрясения.
Блестящая идея связать различные значения уровней напряжения со значениями состояния единиц информации дало толчок к созданию современных цифровых устройств и технологий. В вычислительной технике низкий уровень напряжения трактуется как логический нуль (0), а высокий уровень напряжения — как логическая единица (1).
По сути дела, все современные устройства вычислительной техники являются в той или иной степени компараторами (измерителями) напряжения, преобразовывая свои входные состояния по определённым алгоритмам в выходные сигналы.
Помимо всего прочего, точные измерения напряжения лежат в основе многих современных стандартов, выполнение которых гарантирует их абсолютное соблюдение и, тем самым, безопасность применения.
Средства измерения напряжения
В ходе изучения и познания окружающего мира, способы и средства измерения напряжения значительно эволюционировали от примитивных органолептических методов — русский учёный Петров срезал часть эпителия на пальцах, чтобы повысить чувствительность к действию электрического тока — до простейших индикаторов напряжения и современных приборов разнообразных конструкций на основе электродинамических и электрических свойств различных веществ.
К слову сказать, начинающие радиолюбители легко отличали «рабочую» плоскую батарейку на 4,5 В от «подсевшей» без каких-либо приборов по причине их полного отсутствия, просто лизнув её электроды. Протекавшие при этом электрохимические процессы давали ощущение определённого вкуса и лёгкого жжения. Отдельные выдающиеся личности брались определять таким способом пригодность батареек даже на 9 В, что требовало немалой выдержки и мужества!
Примером простейшего индикатора — пробника сетевого напряжения — может служить обыкновенная лампа накаливания с рабочим напряжением не ниже напряжения сети. В продаже имеются простые пробники напряжения на неоновых лампах и светодиодах, потребляющие малые токи. Осторожно, использование самодельных конструкций может быть опасным для Вашей жизни!
Необходимо отметить, что приборы для измерения напряжения (вольтметры) весьма отличаются друг от друга в первую очередь по типу измеряемого напряжения — это могут быть приборы постоянного или переменного тока. Вообще, в измерительной практике важно поведение измеряемого напряжения — оно может быть функцией времени и иметь различную форму — быть постоянным, гармоническим, негармоническим, импульсным и так далее, и его величиной принято характеризовать режимы работ электротехнических цепей и устройств (слаботочные и силовые).
Различают следующие значения напряжения:
- мгновенное,
- амплитудное,
- среднее,
- среднеквадратичное (действующее).
Мгновенное значение напряжения U i (см. рисунок) — это значение напряжения в определенный момент времени. Его можно наблюдать на экране осциллографа и определять для каждого момента времени по осциллограмме.
Амплитудное (пиковое) значение напряжения U a — это наибольшее мгновенное значение напряжения за период. Размах напряжения U p-p — величина, равная разности между наибольшим и наименьшим значениями напряжения за период.
Среднее квадратичное (действующее) значение напряжения U rms определяется как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенных значений напряжения.
Все стрелочные и цифровые вольтметры обычно градуируются в среднеквадратических значениях напряжения.
Среднее значение (постоянная составляющая) напряжения — это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за время измерения.
Средневыпрямленное напряжение определяется как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений за период.
Разность между максимальным и минимальным значениями напряжения сигнала называют размахом сигнала.
Сейчас, в основном, для измерения напряжения используются как многофункциональные цифровые приборы, так и осциллографы — на их экранах отображается не только форма напряжения, но и существенные характеристики сигнала. К таким характеристикам относится и частота изменения периодических сигналов, поэтому в технике измерений важен частотный предел измерений прибора.
Измерение напряжения осциллографом
Иллюстрацией к вышесказанному будет серия опытов по измерению напряжений с использованием генератора сигналов, источника постоянного напряжения, осциллографа и многофункционального цифрового прибора (мультиметра).
Эксперимент №1
Общая схема эксперимента №1 представлена ниже:
Генератор сигналов нагружен на сопротивление нагрузки R1 в 1 кОм, параллельно сопротивлению подключены измерительные концы осциллографа и мультиметра. При проведении опытов учтём то обстоятельство, что рабочая частота осциллографа значительно выше рабочей частоты мультиметра.
Опыт 1: Подадим на сопротивление нагрузки сигнал синусоидальной формы с генератора частотой 60 герц и амплитудой 4 вольт. На экране осциллографа будем наблюдать изображение, показанное ниже. Отметим, что цена деления масштабной сетки экрана осциллографа по вертикальной оси 2 В. Мультиметр и осциллограф при этом покажут среднеквадратичное значение напряжение 1,36 В.
Опыт 2: Увеличим сигнал от генератора вдвое, размах изображения на осциллографе возрастёт ровно вдвое и мультиметр покажет удвоенное значение напряжения:
Опыт 3: Увеличим частоту генератора в 100 раз (6 кГц), при этом частота сигнала на осциллографе изменится, но размах и среднеквадратичное значение останутся прежними, а показания мультиметра станут неправильными — сказывается допустимый рабочий частотный диапазон мультиметра 0-400 Гц:
Опыт 4: Вернёмся к исходной частоте 60 Гц и напряжению генератора сигналов 4 В, но изменим форму его сигнала с синусоидальной на треугольную. Размах изображения на осциллографе остался прежним, а показания мультиметра уменьшились по сравнению со значением напряжения, которое он показывал в опыте №1, так как изменилось действующее напряжение сигнала:
Эксперимент №2
Схема эксперимента №2, аналогична схеме эксперимента 1.
Ручкой изменения напряжения смещения на генераторе сигналов добавим смещение 1 В. На генераторе сигналов установим синусоидальное напряжение с размахом 4 В с частотой 60 Гц — как и в эксперименте №1. Сигнал на осциллографе поднимется на половину большого деления, а мультиметр покажет среднеквадратичное значение 1,33 В. Осциллограф покажет изображение, подобное изображению из опыта 1 эксперимента №1, но поднятое половину большого деления. Мультиметр покажет почти такое же напряжение, как было в опыте 1 эксперимента №1, так как у него закрытый вход, а осциллограф с открытым входом покажет увеличенное действующее значение суммы постоянного и переменного напряжений, которое больше действующего значения напряжения без постоянной составляющей:
Техника безопасности при измерении напряжения
Поскольку в зависимости от класса безопасности помещения и его состояния даже относительно невысокие напряжения уровня 12–36 В могут представлять опасность для жизни, необходимо выполнять следующие правила:
- Не проводить измерения напряжения, требующих определённых профессиональных навыков (свыше 1000 В).
- Не производить измерения напряжений в труднодоступных местах или на высоте.
- При измерении напряжений в бытовой сети применять специальные средства защиты от поражения электрическим током (резиновые перчатки, коврики, сапоги или боты).
- Пользоваться исправным измерительным инструментом.
- В случае использования многофункциональных приборов (мультиметров), следить за правильной установкой измеряемого параметра и его величины перед измерением.
- Пользоваться измерительным прибором с исправными щупами.
- Строго следовать рекомендациям производителя по использованию измерительного прибора.
Не буду вдаваться в теорию, расскажу упрощенно и для сведения. На самом деле все генераторы на электростанциях вырабатывают два вида мощности. Во-первых, Активную мощность (это те самые Мегаватты — МВт, про которые я рассказал выше). Активная мощность совершает всю полезную работу — по нагреву проводников, по вращению двигателей. Но есть еще и реактивная мощность. Без нее не смогут крутиться двигатели (только активной мощности для приведения во вращение двигателя недостаточно) и работать некоторые потребители. Просто знайте, что она есть. Отсюда вытекает понятие полной мощности — измеряется в Мегавольт Амперах (МВА) — это корень квадратный из суммы квадратов активной и реактивной мощностей. Кстати, косинус фи (может слышали такое понятие, относящиеся к энергетике, показывает соотношение активной и реактивной мощностей, которые берет из сети потребитель). Все, идем дальше.
кВ (киловольт)
В Вольтах измеряется электрическое напряжение, обозначается «U». Если подумать — мы постоянно сталкиваемся с этой физической величиной. Электрическое напряжение между «+»-ом и «-»-ом пальчиковой батарейки от пульта телевизора всего 1,5 В, «в розетке на стене», то есть между ее контактами 220 В. Чаще всего напряжение используется журналистами при упоминании в материале линий электропередачи и электрических подстанций. Хочу открыть маленький секрет — если речь идет об отключении линии, зная ее напряжение можно оценить примерный масштаб отключений. Итак, в нашей стране используются следующие классы напряжений (про специфические, которые используются на некотором оборудовании промышленных предприятий писать не буду):
220 Вольт (220 В) — на такое напряжение рассчитаны бытовые приборы в СССР и соответственно проводка в жилых и административных зданиях.
0,4 кВ (0,4 киловольта или 400 Вольт, на самом деле 380 Вольт, для удобства округленные до целого значения) — линии такого напряжения прокладывают на очень маленькие расстояния, обычно от «трансформаторной будки» во дворе дома, до подъезда или по сельской улице, в любом случае максимальная длина такой линии — десятки метров. Соответственно если такая линия отключится, об этом узнают не более сотни потребителей электроэнергии.
6 кВ (6 киловольт или 6 тысяч Вольт, 6 000 В), 10 кВ, 35 кВ — это класс напряжения распределительной внутригородской сети, отключение сразу нескольких таких линий может «погасить» максимум небольшой городской квартал, как правило, длина таких линий несколько километров.
110 кВ, 220 кВ — системообразующая региональная сеть, длина от десятков до сотен километров. Отключение такой линии может оставить без света от 100 000 до 200 000 человек. Правда, обычно такие линии работают по несколько в параллели, так, что для того, чтобы пропал свет должно отключиться сразу нескольких линий или вся подстанция целиком.
500 кВ — сеть, образующая Единую Электроэнергетическую Систему Казахстана, также линии такого класса напряжения образуют межгосударственные электрические связи. Отключение такой линии может привести к обесточиванию до полумиллиона потребителей (а если отключение получит развитие, без света останется намного больше людей). Однако, как правило, ничего страшного не происходит, поскольку в параллели несколько таких линий. Длина несколько сотен километров. Самая длинная линия 500 кВ в Казахстане — от Актюбинска до Костаная — 500 км. Первые линии напряжением 500 кВ появились в СССР после 1960 года. В Казахстане первая 500-ка это линия между г. Аксу (Ермак) и Экибастузом, построенная в 1972 году.
1150 кВ (1 миллион 150 тысяч Вольт) — линия (вернее транзит длиной 2500 км, из которых 1500 км проходит по нашей территории) уникальна для Земли. Ни в одной стране мира нет линий такого класса напряжения. Только в Казахстане и России. Линия была построена для обмена мощностью между Сибирью, Казахстаном и Европейской частью СССР. Транзит берет начало в сибирском Итате, затем идет через Барнаул, Экибастуз, Кокшетау, Костанай в Челябинск. Для чего такие «дикие» напряжения, спросите вы? Просто это дает возможность передавать по транзиту 5 500 МВт — это самая мощная ВЛ в мире. Правда, на своем «родном» напряжении линии удалось поработать недолго. Распался Советский Союз, произошел резкий спад потребления — передавать стало нечего. Вот и перевели ее на напряжение 500 кВ. Но кто знает, может все вернется обратно?
Был один случай. Приехал к нам в Казахстан один иностранец, по линии какой-то международной организации, то ли ООН, то ли USAID, не помню. Приехал обучать аборигенов, так сказать. Достижениям западной цивилизации. Долго парил мозги про «их» успехи (которые, по правде говоря, для нас стали пройденным этапом году эдак в 1970), и по концовке видимо решил нас окончательно добить своим превосходством. У нас, говорит (многозначительно так), системообразующая сеть работает на напряжении… целых 400 тысяч Вольт! Последовавший за этим наш дружный смех он интерпретировал неправильно, подумал, что по причине сильной отсталости, туземцы не верят в существование такой «огромной» цифры, и уже было начал обдумывать продолжение спича. Однако был нами остановлен, и под белы ручки подведен к карте с трассировкой линий по стране. Док долго отказывался верить в то, что у нас буквально весь Казахстан в линиях на 500 кВ, а что построена линия напряжением 1150 кВ он поверил только у себя на родине, когда ознакомился с разведданными ЦРУ:) Больше к нам спецов не присылали.
Я перечислил все классы напряжения, которые используются в Казахстане и странах бывшего СССР (правда в России, Белоруссии, Прибалтике и на Украине используются еще классы 330 кВ и 750 кВ). В странах дальнего зарубежья классы напряжения отличаются от вышеприведенной шкалы. И это не от большого ума. Например, в США напряжение, используемое бытовыми приборами не 220 В, как у нас, а 127 В. На что это влияет? Если кто помнит, электрические «шнуры» (кабели питания) советской бытовой техники были довольно тонкими. Не то, что сейчас — телевизор, мощностью с лампочку в подъезде, получает питание от сети по кабелю, толщиной чуть ли не с мизинец, а про стиральную машинку я вообще молчу. Кстати, мой советский телевизор «Радуга» потреблял 750 Вт — в 3 раза больше, чем телек 51-ой диагонали LG сегодня. Далекие от школьных уроков физики люди думают, что такая разница в толщине проводов из-за желания иностранных производителей сделать более надежную и безопасную технику. А вот и нет. Просто кабели выпускаются под западные 110 -127В, а при таком напряжении меди в проводе должно быть в 4 (!) раза больше, чем при «советском» напряжении 220 В (для питания бытового прибора той же мощности). Чтобы оценить весь ужас перерасхода цветных металлов в США, помимо неэффективных «шнуров» к бытовой технике нужно учесть такую же проводку в стенах зданий, рассчитанную на 110-127 В. Скажете, что это они, дураки, что ли? Взяли бы да поменяли на 220 В. Не все так просто. Они бы сейчас может и поменяли, да денег это стоит переделывать все по новой стольких, что они запарятся доллары печатать.
Напряжение — локальный фактор. Если у вас слишком низкое напряжение в квартире, значит, проблема скорее всего существует в совсем небольшом районе. Скорее всего, на местной подстанции неправильно отрегулированы трансформаторы, либо в вашем районе дефицит реактивной мощности, про которую я написал ниже. Локальный — это означает, что если есть проблемы с напряжением в одном из Алматинских дворов, в соседнем может быть все в порядке, тем более все в порядке с напряжением в другом городе.
Постоянный и переменный электрический ток
Несмотря на то, что журналисты почти не сталкиваются с понятием электрического тока, для общего развития вкратце напишу и про него. Электрический ток это направленное движение электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля. Уфф…:) Заряженными частицами могут быть, например электроны в металлических проводниках (поэтому провода ЛЭП делают из металла). Ионы в электролитах (поэтому «человека может ударить током»). Проще всего объяснить, что такое ток на устройстве простейшей электрической цепи. Есть источник тока — батарейка. Есть лампочка, подключенная к «+» и «-» батарейки при помощи проводника, например медной проволоки. Это простейшая электрическая цепь.
Батарейка является химическим источником тока. Из-за химических реакций, протекающих в батарейке, на стороне «-» батарейки, накапливаются электроны. Далее. Медная проволока, состоит из атомов, образующих кристаллическую решетку. Сквозь эту решетку могут свободно проходить электроны. Как только цепь замыкается (лампочка через проводки соединяется с обоими концами батарейки), электроны от «-» батарейки начинают перетекать к «+» по проволоке и нити накаливания лампочки (благодаря электродвижущей силе, которую создает батарейка) — это и есть электрический ток. Нить лампочки накаливания тоже металлическая, но кристаллическая решетка металла, из которого она изготовлена (обычно Вольфрам) намного «меньше» чем кристаллическая решетка меди, из которой сделаны проводки. Электронам труднее «протиснуться» через нее, в результате «трения» нить накаливания разогревается до высокой температуры и начинает светиться. Здесь мы коснулись еще одного понятия — электрического сопротивления. У меди оно меньше, чем у Вольфрама. Итак, здесь все понятно. Электроны циркулируют по цепи — это электрический ток, причем постоянный, поскольку они циркулируют в одном и том же направлении.
На постоянном токе «работает» практически вся бытовая электроника (компьютеры, телевизоры, пульты дистанционного управления). Исторически электрификация (централизованное обеспечение электроэнергией) начиналась с постоянного тока. Вообще, электрификация была голубой мечтой дедушки Томаса Эдисона, которую он, кстати, воплотил в жизнь. «Никогда не изобретай то, чего не сможешь продать!» — любил повторять предприимчивый изобретатель. Действительно, в те времена организация искусственного освещения сулила огромные барыши (в наше время это тоже отличный бизнес). Интересно, что до распространения искусственного освещения люди спали в среднем 10 часов в сутки. Основатель «General Electric », Эдисон стал одним из отцов современной энергетики, он спроектировал и выполнил в натуре первую в мире законченную энергетическую инфраструктуру — и производство электроэнергии на генераторах постоянного тока и ее доставку по линиям электропередачи к потребителям и всякие «мелочи» вроде выключателей, патронов к лампочкам, счетчиков электроэнергии и т.д. Кстати, размер цоколя лампочки до сих пор принято обозначать с большой латинской «E». Например, Е27 или Е14, где «Е» — означает Edison, а цифра это диаметр цоколя в миллиметрах. Сама лампочка накаливания — коллективное творение. Во всяком случае, Эдисон в 1906 году купил у Лодыгина патент на вариант лампочки с вольфрамовой нитью накаливания. Первым электрифицированным районом Земли стал Манхеттен в Нью-Йорке.
Все у Эдисона было нормально, пока не обнаружилась одна проблемка. Рабочее напряжение Эдисоновской сети постоянного тока было 127 Вольт — такое напряжение давали генераторы. Но чем дальше от генераторов пытались передать электроэнергию, тем меньше ее передавалось — сильно снижалось напряжение (это происходило из-за наличия сопротивления в электрических кабелях). Выход из положения состоял либо в том, чтобы повысить напряжение, но это создавало угрозу поражения электрическим током для конечных потребителей, а самое главное (самое — потому, что не до людей, когда такие деньги) нужно было менять генераторы, но это дорого, либо второй вариант — «понатыкать» электростанций по всему Нью-Йорку (через каждые 1,5-2 км), что, вообще говоря, снижало экономическую эффективность всей системы, про экологию я вообще молчу. Поскольку компания Эдисона была монополистом, он склонялся ко второму варианту.
Но тут Никола Тесла, который работал у Эдисона, подбросил идею перехода на переменный ток. В чем суть идеи. В 1831 году Майкл Фарадей обнаружил, что если поместить в магнитное поле проводник и перемещать его так, чтобы он при своем движении пересекал силовые линии магнитного поля, то в проводнике возникнет электрический ток. Блин, если так и дальше пойдет скоро и сам начну понимать, о чем пишу:) Проще говоря, что сделал Фарадей, — взял катушку, намотал на нее провод, концы провода подсоединил к вольтметру и как Ослик Иа из мультика про Винни Пуха стал опускать в полую сердцевину катушки магнит на ниточке, а потом поднимать. «Замечательно входит, замечательно выходит», — думал Фарадей. Тут смотрит, а стрелка вольтметра с каждым таким движением и дергается. Так и открыл электромагнитную индукцию.
Так вот, мо мере опускания магнита, по проводу, намотанному на катушку, начинает течь и возрастать ток, затем он уменьшается, затем становится равным нулю, а потом все повторяется в обратном направлении, а затем снова и снова. Это и есть переменный ток. Только до Теслы, куда его присобачить, этот переменный ток, никто не знал. Ну, есть, мол, такой и все тут.
Да, и еще изобрели трансформатор.
На Фарадейевскую катушку надели еще одну, большего диаметра (электрическая матрешка получилась), и тут заметили, что во второй катушке (если число витков отлично от первой катушки), напряжение другим становится. Так вот, Тесла прикинул 2+2 и предложил использовать переменный ток следующим образом. Делаем генератор переменного тока. Затем пропускаем переменный ток через трансформатор и многократно увеличиваем напряжение (это позволит передавать электроэнергию на большие расстояния). Затем доставляем электроэнергию до потребителя по линии электропередачи и снова пропускаем ток через трансформатор, только уже для понижения напряжения. Надо сказать, что такой фокус с постоянным током не проходит. Постоянный ток не трансформируется. Короче, вот проблема и решена, тем более что лампочке, если честно, вообще до лампочки — постоянный или переменный ток через нее проходит, светит почти одинаково. «Так, так, так, — захлопнув крышку карманных часов, сказал Эдисон, не дав Тесле договорить до конца. — А где генератор переменного тока взять, ты, что ли его изобретать будешь?». «Да я и не такое изобрести смогу, самодовольный ты осел », — ответил Никола. «Послушай, чем заниматься ерундой, приложи-ка лучше усилия к решению проблем электрических машин постоянного тока, если получится, дам тебе … $50 000, — прищурив глаза, Эдисон протянул Тесле исписанный листок бумаги. — И ступай уже, работать мешаешь». В подтверждение окончания разговора Эдисон отвернулся к верстаку, с какими-то железками, которым вскоре предстояло стать первым в мире видеовоспроизводящим устройством — кинетоскопом. Тесла довольно быстро решил проблемы с машинами Эдисона, и так же быстро придумал принцип работы генератора переменного тока. Помните Ослика Иа Фарадея с катушкой? Теперь немного изменим опыт. Не будем привязывать магнит за ниточку. Вместо этого, насадим магнит на палочку (тфу ты, детский сад какой-то) и будем палочку крутить, вдоль свой оси. Пишу, а самого почему-то смех разбирает:)) Катушка начнет вырабатывать переменный ток. В промышленном образце, конечно, никакого магнитика с палочкой нет, там есть ротор с мощным электромагнитом, который приводится во вращение паровой турбиной, вместо катушки с проволокой — статор. Итак, Тесла решил все задачи по машинам постоянного тока, которые Эдисон не смог решить сам. А Эдисон денег не дал. «Ну, ты парень даешь, совсем наших американских шуток не понимаешь, какие такие 50 штук баксов, я ж тебе зарплату плачу!» — ехидно улыбаясь, Эдисон похлопал Теслу по плечу и, приложив некоторое усилие, вырвал из рук своего сотрудника папку с чертежами и расчетами. «Нет, все-таки я великий изобретатель», — подумал Эдисон, наблюдая как сутуловатая фигура худощавого Теслы удаляется по коридору. Вот как Тесла и Эдисон рассорились. Да так, что через много лет, когда Тесле присудили Нобелевскую, он от нее отказался, поскольку ее на двоих с Эдисоном давали.
Почему Эдисон пробросил Теслу — понятно. Чтобы на переменный ток переходить, надо, во-первых, признать, и рассказать инвесторам, что я, Томас Алва Эдисон, в свое время недошурупил, что перспектив у постоянного тока как у снежка в микроволновке, а во-вторых, надо растрясти этих инвесторов на новые вложения. Не так-то это и просто. А что Тесла? А Тесла взял и пошел к Джорджу Вестингаузу, конкуренту Эдисона. Рассказал ему все как есть и сделали они первую в мире ГЭС с генераторами переменного тока на Ниагарском водопаде. Кстати, наш «КaзАтoмПрoм» владеет 10% акций компании «Westinghouse Electric », скажи в те годы Джорджу Вестингаузу, что казахи будут совладельцами его компании, думаю он бы сильно удивился, вот что глобализация делает.
Надо сказать, что Эдисон тоже не сдавался, какое то время. Что он только не делал, чтобы насолить развеселой компании Коли и Жоры. Статьи заказные писал с кричащими заголовками вроде «Еще одна жертва переменного тока» или «Все, что вы хотели узнать о переменном токе — убийце, но боялись спросить». И стул изобрел «электрический» (конечно же, на переменном токе), дескать, видите, мы этим переменным током преступников на тот свет отправляем, а вы хотите, чтобы он у вас из розетки дома торчал. И через «своих» сенаторов закон провел об ограничении уровня напряжения на линиях электропередачи, что делало бессмысленным использование переменного тока (потом закон конечно отменили). При этом опасность поражения постоянным током при напряжении 127 В ничуть не меньше, чем переменным. Это противостояние назвали «войной токов ». Но. Развитие не остановишь, переменный ток взял свое. Других вариантов нет и сегодня. Правда, надо сказать, американцы странные люди — на одной полке с прогрессом у них и технологическая отсталость может лежать. При всех преимуществах переменного тока, последние эдисоновские сети постоянного тока в Нью-Йорке были демонтированы только в 2007 году. Как говорится, дедушка умер, а дело живет, лучше бы было наоборот.
Преобразовать В в кВ (вольт в киловольт)
Прямая ссылка на этот калькулятор:
https://www.preobrazovaniye-yedinits.info/preobrazovat+volt+v+kilovolt.php
Сколько киловольт в 1 вольт?
1 вольт [В] = 0,001 киловольт [кВ] — Калькулятор измерений, который, среди прочего, может использоваться для преобразования вольт в киловольт.
- Выберите нужную категорию из списка, в данном случае ‘Электрическое напряжение’.), скобки и π (число пи), уже поддерживаются на настоящий момент.
- Из списка выберите единицу измерения переводимой величины, в данном случае ‘вольт [В]’.
- И, наконец, выберите единицу измерения, в которую вы хотите перевести величину, в данном случае ‘киловольт [кВ]’.
- После отображения результата операции и всякий раз, когда это уместно, появляется опция округления результата до определенного количества знаков после запятой.
С помощью этого калькулятора можно ввести значение для конвертации вместе с исходной единицей измерения, например, ‘865 вольт’. При этом можно использовать либо полное название единицы измерения, либо ее аббревиатуруНапример, ‘вольт’ или ‘В’. После ввода единицы измерения, которую требуется преобразовать, калькулятор определяет ее категорию, в данном случае ‘Электрическое напряжение’. После этого он преобразует введенное значение во все соответствующие единицы измерения, которые ему известны. В списке результатов вы, несомненно, найдете нужное вам преобразованное значение. Как вариант, преобразуемое значение можно ввести следующим образом: ’27 В в кВ‘ или ’53 В сколько кВ‘ или ’85 вольт -> киловольт‘ или ’66 В = кВ‘ или ’23 вольт в кВ‘ или ’45 В в киловольт‘ или ’98 вольт сколько киловольт‘. В этом случае калькулятор также сразу поймет, в какую единицу измерения нужно преобразовать исходное значение. Независимо от того, какой из этих вариантов используется, исключается необходимость сложного поиска нужного значения в длинных списках выбора с бесчисленными категориями и бесчисленным количеством поддерживаемых единиц измерения. Все это за нас делает калькулятор, который справляется со своей задачей за доли секунды.
Кроме того, калькулятор позволяет использовать математические формулы. В результате, во внимание принимаются не только числа, такие как ‘(33 * 22) В’. Можно даже использовать несколько единиц измерения непосредственно в поле конверсии.3′. Объединенные таким образом единицы измерения, естественно, должны соответствовать друг другу и иметь смысл в заданной комбинации.
Если поставить флажок рядом с опцией ‘Числа в научной записи’, то ответ будет представлен в виде экспоненциальной функции. Например, 2,856 099 974 009 5×1030. В этой форме представление числа разделяется на экспоненту, здесь 30, и фактическое число, здесь 2,856 099 974 009 5. В устройствах, которые обладают ограниченными возможностями отображения чисел (например, карманные калькуляторы), также используется способ записи чисел 2,856 099 974 009 5E+30. В частности, он упрощает просмотр очень больших и очень маленьких чисел. Если в этой ячейке не установлен флажок, то результат отображается с использованием обычного способа записи чисел. В приведенном выше примере он будет выглядеть следующим образом: 2 856 099 974 009 500 000 000 000 000 000. Независимо от представления результата, максимальная точность этого калькулятора равна 14 знакам после запятой. Такой точности должно хватить для большинства целей.
КИЛОВОЛЬТ — это… Что такое КИЛОВОЛЬТ?
киловольт — киловольт … Орфографический словарь-справочник
киловольт — [см. кило… + вольт] – единица электрического напряжения, равная 1 000 вольт Большой словарь иностранных слов. Издательство «ИДДК», 2007. киловольт а, м., род. мн. киловольт, м. ( … Словарь иностранных слов русского языка
киловольт — киловольт, род. мн. киловольт и устарелое киловольтов … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке
киловольт — сущ., кол во синонимов: 1 • единица (830) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
киловольт — кВ — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы кВ EN kilovolt … Справочник технического переводчика
Киловольт — Вольт (обозначение: В (рус.), V (лат.)) единица измерения электрического напряжения в системе СИ. Вольт равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток силой 1 ампер при мощности 1 ватт. Единица названа в честь… … Википедия
киловольт — kilovoltas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kartotinis SI elektrinės įtampos matavimo vienetas. Žymimas kV: 1 kV = 1000 V. atitikmenys: angl. kilovolt vok. Kilovolt, n rus. киловольт, m pranc. kilovolt, m … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
киловольт — kilovoltas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. kilovolt vok. Kilovolt, n rus. киловольт, m pranc. kilovolt, m … Fizikos terminų žodynas
киловольт — киловольт, киловольты, киловольта, киловольт, киловольту, киловольтам, киловольт, киловольты, киловольтом, киловольтами, киловольте, киловольтах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») … Формы слов
киловольт — килов ольт, а, род. п. мн. ч. ов, счетн. ф. в ольт … Русский орфографический словарь
Перевести киловольты в вольты — Перевод единиц измерения
›› Перевести киловольты в вольты
Пожалуйста, включите Javascript для использования
конвертер величин.
Обратите внимание, что вы можете отключить большинство объявлений здесь:
https://www.convertunits.com/contact/remove-some-ads.php
›› Дополнительная информация в конвертере величин
Сколько киловольт в 1 вольте?
Ответ — 0,001.
Мы предполагаем, что вы конвертируете между киловольт и вольт .
Вы можете просмотреть более подробную информацию о каждой единице измерения:
киловольт или
вольт
Производная единица системы СИ для напряжения — вольт.
1 киловольт равен 1000 вольт.
Обратите внимание, что могут возникать ошибки округления, поэтому всегда проверяйте результаты.
Используйте эту страницу, чтобы узнать, как преобразовать киловольт в вольт.
Введите свои числа в форму для преобразования единиц!
›› Таблица быстрой конвертации киловольт в вольты
1 киловольт в вольт = 1000 вольт
2 киловольта в вольт = 2000 вольт
3 киловольта в вольт = 3000 вольт
4 киловольта в вольт = 4000 вольт
5 киловольт в вольт = 5000 вольт
6 киловольт в вольт = 6000 вольт
7 киловольт в вольт = 7000 вольт
8 киловольт в вольт = 8000 вольт
9 киловольт в вольт = 9000 вольт
10 киловольт в вольт = 10000 вольт
›› Хотите другие юниты?
Вы можете произвести обратное преобразование единиц измерения из вольт в киловольты, или введите любые две единицы ниже:
›› Обычные преобразователи напряжения
киловольт на петавольт
киловольт на милливольт
киловольт на экзавольт
киловольт на децивольт
киловольт на нановольт
киловольт на зеттавольт
киловольт на гигавольт
киловольт от
киловольт на гигавольт
киловольт от 9000 вольт от 9000 вольт от 5000 вольт от
киловольт от 5000 микровольт до 5000 статов
›› Определение:
киловольтПрефикс СИ «килограмм» представляет собой коэффициент 10 3 , или в экспоненциальной записи 1E3.
Итак, 1 киловольт = 10 3 вольт.
Определение вольта следующее:
Вольт (обозначение: В) — производная единица измерения разности электрических потенциалов или электродвижущей силы в системе СИ, широко известная как напряжение. Он назван в честь ломбардского физика Алессандро Вольта (1745–1827), который изобрел гальваническую батарею, первую химическую батарею.
Вольт определяется как разность потенциалов на проводнике, когда ток в один ампер рассеивает один ватт мощности.[3] Следовательно, это базовое представление СИ: m 2 · кг · с -3 · A -1 , которое может быть равно одному джоулю энергии на кулон заряда, Дж / Кл.
›› Определение: Вольт
Вольт (обозначение: В) — производная единица измерения разности электрических потенциалов или электродвижущей силы в системе СИ, широко известная как напряжение. Он назван в честь ломбардского физика Алессандро Вольта (1745–1827), который изобрел гальваническую батарею, первую химическую батарею.
Вольт определяется как разность потенциалов в проводнике, когда ток в один ампер рассеивает один ватт мощности. [3] Следовательно, это базовое представление СИ: m 2 · кг · с -3 · A -1 , которое может быть равно одному джоулю энергии на кулон заряда, Дж / Кл.
›› Метрические преобразования и др.
ConvertUnits.com предоставляет онлайн калькулятор преобразования для всех типов единиц измерения.Вы также можете найти метрические таблицы преобразования для единиц СИ. в виде английских единиц, валюты и других данных. Введите единицу символы, сокращения или полные названия единиц длины, площадь, масса, давление и другие типы. Примеры включают мм, дюйм, 100 кг, жидкая унция США, 6 футов 3 дюйма, 10 стоун 4, кубический см, метры в квадрате, граммы, моль, футы в секунду и многое другое!
Преобразование кв в вольт — Перевод единиц измерения
›› Перевести киловольты в вольты
Пожалуйста, включите Javascript для использования
конвертер величин.
Обратите внимание, что вы можете отключить большинство объявлений здесь:
https://www.convertunits.com/contact/remove-some-ads.php
›› Дополнительная информация в конвертере величин
Сколько кв в 1 вольте?
Ответ — 0,001.
Мы предполагаем, что вы конвертируете между киловольт и вольт .
Вы можете просмотреть более подробную информацию по каждой единице измерения:
кв или
вольт
Производная единица системы СИ для напряжения — вольт.
1 кв равно 1000 вольт.
Обратите внимание, что могут возникать ошибки округления, поэтому всегда проверяйте результаты.
Используйте эту страницу, чтобы узнать, как преобразовать киловольт в вольт.
Введите свои числа в форму для преобразования единиц!
›› Таблица преобразования кв в вольт
1 кв вольт = 1000 вольт
2 кв вольт = 2000 вольт
3 кв в вольт = 3000 вольт
4 кв в вольт = 4000 вольт
5 кв вольт = 5000 вольт
6 кв вольт = 6000 вольт
7 кв в вольт = 7000 вольт
8 кв в вольт = 8000 вольт
9 кв в вольт = 9000 вольт
10 кв вольт = 10000 вольт
›› Хотите другие юниты?
Вы можете произвести обратное преобразование единиц измерения из вольт на кв, или введите любые две единицы ниже:
›› Обычные преобразователи напряжения
кв на напряжение
кв на микровольт
кв на эксавольт
кв на йоттавольт
кв на напряжение
кв на нановольт
кв на милливольт
кв на петавольт от
кв до 5000 кВ до 5000 кВ до 5000 квт на 9000 вольт от 9000 кВ до 5000 кВ до 5000 кВ
›› Определение:
киловольтПрефикс СИ «килограмм» представляет собой коэффициент 10 3 , или в экспоненциальной записи 1E3.
Итак, 1 киловольт = 10 3 вольт.
Определение вольта следующее:
Вольт (обозначение: В) — производная единица измерения разности электрических потенциалов или электродвижущей силы в системе СИ, широко известная как напряжение. Он назван в честь ломбардского физика Алессандро Вольта (1745–1827), который изобрел гальваническую батарею, первую химическую батарею.
Вольт определяется как разность потенциалов на проводнике, когда ток в один ампер рассеивает один ватт мощности.[3] Следовательно, это базовое представление СИ: m 2 · кг · с -3 · A -1 , которое может быть равно одному джоулю энергии на кулон заряда, Дж / Кл.
›› Определение: Вольт
Вольт (обозначение: В) — производная единица измерения разности электрических потенциалов или электродвижущей силы в системе СИ, широко известная как напряжение. Он назван в честь ломбардского физика Алессандро Вольта (1745–1827), который изобрел гальваническую батарею, первую химическую батарею.
Вольт определяется как разность потенциалов в проводнике, когда ток в один ампер рассеивает один ватт мощности. [3] Следовательно, это базовое представление СИ: m 2 · кг · с -3 · A -1 , которое может быть равно одному джоулю энергии на кулон заряда, Дж / Кл.
›› Метрические преобразования и др.
ConvertUnits.com предоставляет онлайн калькулятор преобразования для всех типов единиц измерения.Вы также можете найти метрические таблицы преобразования для единиц СИ. в виде английских единиц, валюты и других данных. Введите единицу символы, сокращения или полные названия единиц длины, площадь, масса, давление и другие типы. Примеры включают мм, дюйм, 100 кг, жидкая унция США, 6 футов 3 дюйма, 10 стоун 4, кубический см, метры в квадрате, граммы, моль, футы в секунду и многое другое!
Преобразовать киловольты в вольты (кВ в В)
Вы переводите единицы разности электрических потенциалов из киловольт в вольты
1 Киловольт (кВ)
=
1000 Вольт (В)
Результаты в вольтах (В):
1 (кВ) = 1000 (В)
Конвертировать
Вы хотите перевести вольт в киловольты?
Как преобразовать киловольты в вольтыЧтобы преобразовать киловольты в вольты, умножьте разность электрических потенциалов на коэффициент преобразования.Один киловольт равен 1000 вольт, поэтому используйте эту простую формулу для преобразования:
киловольт = вольт × 1000
Например, вот как преобразовать 5 киловольт в вольты, используя формулу выше.
5 кВ = (5 × 1000) = 5000 В
1 киловольт равно сколько Вольт?1 киловольт равен 1000 вольт: 1 кВ = 1000 В
В 1 киловольте 1000 вольт. Чтобы преобразовать киловольты в вольты, умножьте полученное значение на 1000 (или разделите на 0,001).
1 Вольт равно сколько Киловольт?1 Вольт равен 0.001 киловольт: 1 В = 0,001 кВ
В 1 вольте 0,001 киловольта. Чтобы преобразовать из вольт в киловольт, умножьте полученное значение на 0,001 (или разделите на 1000).
Популярные преобразователи разности потенциалов:
микровольты в вольты, киловольты в вольты, микровольты в вольты, милливольты в микровольты, вольты в мегавольты, мегавольты в микровольты, вольты в милливольты, микровольты в киловольты, мегавольты в вольты, преобразование 9000 вольт в милливольты и 90 вольт, 9000 вольт 27, вольт4 Вольт
| Киловольт | Вольт | Вольт | Киловольт | ||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 кВ | 1000 В | 1 В | 0.001 кВ | ||||||||||||||||||||
| 2 кВ | 2000 V | 2 V | 0,002 кВ | ||||||||||||||||||||
| 3 кВ | 3000 V | 3 V | 0,003 кВ | 4 295 9029 V54 V | 0,004 кВ | ||||||||||||||||||
| 5 кВ | 5000 V | 5 V | 0,005 кВ | ||||||||||||||||||||
| 6 кВ | 6000 V | 6 V | 0,006 7 кВ 7000 В | 7 В | 0.007 кВ | ||||||||||||||||||
| 8 кВ | 8000 V | 8 V | 0,008 кВ | ||||||||||||||||||||
| 9 кВ | 9000 V | 9 V | 0,009 кВ | 10 В | 0,01 кВ | ||||||||||||||||||
| 11 кВ | 11000 В | 11 В | 0,011 кВ | ||||||||||||||||||||
| 12 кВ | 12000 V | 12 В | 13000 В | 13 В | 0.013 кВ | ||||||||||||||||||
| 14 кВ | 14000 V | 14 V | 0,014 кВ | ||||||||||||||||||||
| 15 кВ | 15000 V | 15 V | 0,015 кВ | 16295 | 16 В | 0,016 кВ | |||||||||||||||||
| 17 кВ | 17000 В | 17 В | 0,017 кВ | ||||||||||||||||||||
| 18 кВ | 18000 V | 18 V | 0,018 кВ1 19000 В | 19 В | 0.019 кВ | ||||||||||||||||||
| 20 кВ | 20000 В | 20 В | 0,02 кВ |
Перевести киловольт [кВ] в ватт / ампер [Вт / А] • Конвертер электрического потенциала и напряжения • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц
Конвертер длины и расстоянияМассовый конвертерПреобразователь сухого объема и общих измерений при приготовлении пищиПреобразователь объёма и общих измерений при приготовлении пищиПреобразователь температуры , Конвертер напряжения, модуля ЮнгаПреобразователь энергии и работыПреобразователь мощностиПреобразователь силыКонвертер времениЛинейный преобразователь скорости и скоростиКонвертер углового расхода топлива, расхода топлива и экономии топливаКонвертер единиц измерения и хранения данных Конвертер ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер момента Конвертер удельной энергии, теплоты сгорания (на массу) Конвертер удельной энергии , Конвертер теплоты сгорания (на объем) Конвертер температурного интервалаКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициентов теплопередачиКонвертер плотности потока в массовом расходе Конвертер Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяженияПроницаемость, проницаемость, проницаемость водяных паров Конвертер скорости передачи водяных паровКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемКонвертер яркостиКонвертер световой интенсивности (конвертер яркости изображения) Конвертер диоптрий в фокусное расстояние Опт. Конвертер мощности (диоптрий) в увеличение (X) Конвертер электрического зарядаПреобразователь линейной плотности зарядаПреобразователь плотности поверхностного зарядаПреобразователь плотности электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь удельной проводимости Конвертер калибра проводаПреобразование уровней в дБм, дБВ, ваттах и других единицах Преобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляПреобразователь магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности суммарной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность.Преобразователь радиоактивного распада Преобразователь радиационного воздействияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифровых изображений Конвертер единиц измерения объема древесины Калькулятор молярной массы Периодическая таблица
Плазменный шар
Обзор
Когда мы поднимаемся на холм, мы работаем, чтобы противостоять силе тяжести
Мы живем в эпоху электричество а про электрику напряжение знаю с детства. Многие из нас исследовали окружающую среду и буквально испытали шок, когда мы тайком коснулись электрических розеток, пока родители не наблюдали за нами.Что ж, раз вы читаете эту статью, с вами ничего плохого не случилось, даже если вы изучали электричество в детстве. Почти невозможно жить в эпоху электричества и не быть с ним близко знакомым. Что касается электрического потенциала , дело обстоит несколько сложнее.
Поскольку это математическая абстракция, самый простой способ понять электрический потенциал — рассматривать его как аналогию с гравитацией. Формулы для обоих аналогичны. Разница в отрицательных значениях.У нас может быть отрицательный электрический потенциал из-за наличия как отрицательных, так и положительных зарядов, которые либо притягивают, либо отталкивают друг друга. С другой стороны, гравитационные силы могут вызывать притяжение только между двумя объектами. Мы не до конца поняли отрицательную массу. Как только мы овладеем им, это позволит нам понять антигравитацию.
Но как только мы оттолкнемся …
Понятие электрического потенциала играет важную роль в описании явлений, связанных с электричеством.Мы можем определить понятие электрического потенциала как понятие, описывающее взаимодействия электрически заряженных частиц или групп заряженных частиц, которые имеют одинаковые или противоположные заряды.
Из школьных уроков физики и из повседневного опыта мы знаем, что когда мы поднимаемся на холм, мы преодолеваем силу тяжести и выполняем для этого работу. Силы гравитации, которые нам предстоит преодолеть, действуют в потенциальном гравитационном поле Земли. Когда Земля взаимодействует с нами, она пытается уменьшить наш гравитационный потенциал, потому что у нас есть определенная масса.В рамках этого взаимодействия Земля тянет нас вниз, и мы позволяем ей спускаться по горному склону на лыжах или сноуборде. Точно так же электрическое потенциальное поле, которое действует на заряженные частицы, стремится сблизить частицы с противоположным зарядом и раздвинуть частицы с одинаковым зарядом.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что электрически заряженное тело пытается уменьшить свой электрический потенциал. Для этого он пытается подобраться как можно ближе к мощному источнику электрического поля с противоположным зарядом, пока другие силы не мешают ему сделать это.Если электрический заряд объектов одинаков, каждый из электрически заряженных объектов пытается уменьшить свой электрический потенциал, удаляясь как можно дальше от одинаково заряженного источника мощного электрического поля. Опять же, это только в том случае, если никакие другие силы не препятствуют этому. Если есть силы, которые препятствуют этому, электрический потенциал не изменяется. По аналогии с гравитацией, когда вы стоите на вершине горы, сила тяжести компенсируется силой реакции земли, и ничто не тянет вас вниз и с этой горы.Лыжи толкает только ваш вес. Однако как только вы оттолкнетесь… вы спуститесь с холма!
Точно так же электрическое поле, создаваемое заряженной частицей или группой частиц, действует на другие заряженные частицы. Он создает электрический потенциал для перемещения этих заряженных частиц друг к другу или от друг друга, в зависимости от того, является ли заряд между этими двумя взаимодействующими частицами или объектами одинаковым или противоположным.
Сизиф Тициана, Музей Прадо, Мадрид, Испания
Электрический потенциал
Когда заряженная частица попадает в электрическое поле, она имеет определенное количество энергии, которое может быть использовано для выполнения работы.Электрический потенциал — это термин, который описывает эту энергию, запасенную в каждой точке электрического поля. Электрический потенциал электрического поля в данной точке равен работе, которую силы этого поля могут совершить, когда единица положительного заряда перемещается за пределы поля.
Снова глядя на аналогию с гравитационным полем, мы можем заключить, что понятие электрического потенциала аналогично явлению уровня различных точек на поверхности Земли. Как мы обсудим ниже, работа по поднятию тела над землей зависит от того, насколько высоко нам нужно поднять это тело, и аналогично работа по перемещению одного заряда от другого зависит от того, насколько далеко эти заряды находятся.
Представим себе Сизифа, одного из героев мифов Древней Греции. Он был обречен богами выполнять бессмысленную работу в загробной жизни, перекатывая огромный камень на вершину горы в наказание за грехи, которые он совершил при жизни. Чтобы поднять камень на полпути к горе, он должен выполнить половину работы, которую ему нужно выполнить, чтобы подвести камень полностью к вершине. Как только он довел камень до упора, боги столкнули его с горы. Чтобы добраться до дна, сам камень тоже проделал некоторую работу.Камень, поднятый на гору высотой Н , может выполнять больший объем работы, чем камень, поднятый только наполовину, на высоту Н /2. Обычно мы считаем высоту от уровня моря, который считается нулевой высотой.
Используя эту аналогию, мы можем сказать, что электрический потенциал поверхности Земли является нулевым потенциалом, то есть
ϕ Земля = 0
где ϕ Земля — электрический потенциал, скалярная переменная. .Здесь ϕ — буква греческого алфавита, произносимая как «фи».
Это значение количественно определяет способность электрического поля выполнять работу (W) по перемещению заряда (q) из одной заданной точки в другую:
ϕ = W / q
В СИ электрический потенциал измеряется в вольт (В).
Посетители Канадского музея науки и техники могут генерировать для него электрическую энергию, вращая большое колесо человеческого хомяка. Это колесо вращает генератор, который питает эту катушку Тесла (справа).Катушка генерирует высокое напряжение в десятки тысяч вольт. Этого достаточно, чтобы загорелся разряд электричества.
Напряжение
Электрическое напряжение (В) можно определить как разность электрических потенциалов, как в формуле:
В = ϕ1 — ϕ2
Понятие напряжения ввел Георг Ом , немец. физик. В своей статье, опубликованной в 1827 году, он предложил использовать гидродинамическую модель электрического тока для объяснения эмпирического закона Ома, открытого им в 1826 году.Этот закон можно записать по следующей формуле:
Катушка Тесла в Канадском музее науки и техники.
V = I × R,
где V — разность потенциалов, I — электрический ток, а R — сопротивление.
Альтернативное определение электрического напряжения описывает его как отношение работы, которую электрическое поле выполняет для перемещения электрического заряда, к величине этого заряда.
Это определение может быть выражено с помощью следующей формулы:
В = A / q
Подобно электрическому потенциалу, напряжение также измеряется в вольтах (В), а также в десятичных кратных и дробных единицах — единицах, производных от вольта. , например, микровольт (одна миллионная вольт, мкВ), милливольт (одна тысячная вольт, мВ), киловольт (одна тысяча вольт, кВ) и мегавольт (один миллион вольт, МВ).
Напряжение в один вольт эквивалентно напряжению электрического поля, которое выполняет работу в один джоуль по перемещению заряда в 1 кулон. Мы можем определить вольт, используя другие единицы СИ следующим образом:
В = кг · м² / (А · с³)
Напряжение может генерироваться различными источниками, такими как биологические системы и объекты, электронные и механические устройства, и даже различные процессы в атмосфере.
Боковая линия акулы
Элементарным элементом любой биологической системы является клетка, которую можно рассматривать как небольшой электрохимический генератор.Некоторые органы живых организмов, такие как сердце, образованные множеством клеток, производят более высокое напряжение. Интересно отметить, что разные виды акул, которые являются идеальными хищниками океанов и морей, имеют очень чувствительные датчики напряжения. Эти датчики известны как боковая линия , и они позволяют акулам обнаруживать свою добычу по сердцебиению. Этот механизм очень надежен. Говоря о напряжении в животном мире, мы должны также упомянуть электрических скатов и угрей, которые разработали метод нападения на свою добычу и борьбы с хищниками, генерируя в процессе эволюции напряжение более 1000 В.
Люди могли генерировать электричество и создавать разницу потенциалов, протирая кусок янтаря шерстью или мехом в течение длительного времени, но гальванический элемент считается первым устройством, вырабатывающим электричество. Он был создан итальянским ученым и врачом Луиджи Гальвани , который обнаружил, что разница потенциалов возникает, когда разные металлы и электролиты контактируют друг с другом. Другой итальянский физик, Алессандро Вольта , продолжил и развил это исследование.Вольта был первым человеком в мире, который погрузил листы цинка и меди в кислоту, чтобы получить постоянный электрический ток. Таким образом, он создал первый химический источник электрического тока. Он соединил несколько из этих источников последовательно, чтобы создать первую химическую батарею. Он стал известен как гальваническая батарея и позволяла людям вырабатывать электричество с помощью химических реакций.
Гальваническая свая — копия, сделанная в 1999 году Гелсайдом Гваттерини, электриком из музея Вольта в Комо, Италия.Канадский музей науки и техники
Единица измерения напряжения, вольт, а также сам термин «напряжение» названы так, чтобы ознаменовать вклад Вольта в исследования электрохимических и электрических явлений. Благодаря ему у нас появились надежные электрохимические источники энергии.
Говоря об исследователях, которые работали над созданием устройств для выработки электроэнергии, мы не должны забывать голландского физика Ван де Граафф . Он создал генератор высокого напряжения, известный сейчас как генератор Ван де Граафа .При производстве электроэнергии используется тот же принцип разделения зарядов, который мы используем, когда натираем янтарь шерстью или мехом.
Можно сказать, что два выдающихся американских ученых Томас Эдисон и Никола Тесла были отцами современных электрогенераторов. Тесла работал на компанию Эдисона, но два исследователя разошлись во взглядах на то, как генерировать электрическую энергию, и пошли разными путями. Последовала патентная война, и человечество извлекло из нее выгоду благодаря работе этих двух ученых.Реверсивные машины Эдисона можно использовать в качестве генераторов и двигателей постоянного тока. Сегодня производятся миллиарды устройств, в которых используется механизм этих реверсивных машин. Мы можем найти их под капотом нашей машины, в стеклоподъемнике, блендере и других устройствах. С другой стороны, именно Тесла открыл способы генерации переменного тока и принцип его преобразования. Эти открытия используются в таких устройствах, как электрические трансформаторы, линии электропередач, транспортирующие электричество на большие расстояния, и другие.Также существует множество этих устройств, и они включают в себя множество бытовой электроники, часто используемой нами в повседневной жизни, такую как вентиляторы, холодильники, кондиционеры, пылесосы и многие другие устройства, которые мы не можем здесь описать из-за объема этого. статья.
Этот двигатель-генератор постоянного тока, изготовленный Westinghouse в 1904 году, использовался для обеспечения постоянной мощности для генерации магнитного поля в возбудителе на гидроэлектростанции Ниагара-Фолс (Нью-Йорк), построенной Никола Тесла и Джорджем Вестингаузом.
В конце концов, ученые открыли другие электрические генераторы, использующие другие принципы, в том числе те, которые используют энергию ядерного деления. Некоторые из этих генераторов предназначены для использования в качестве источников энергии во время длительных путешествий в космос.
Если не рассматривать некоторые из генераторов, созданных для научных исследований, можно сказать, что самыми мощными источниками электрической энергии на Земле по-прежнему являются атмосферные процессы.
Более 2000 вспышек молний происходит каждую секунду вблизи поверхности Земли.Это означает, что десятки тысяч генераторов Ван де Граафа в природе генерируют токи в десятки килоампер одновременно в форме молнии. Тем не менее, мы не можем даже начать сравнивать созданные человеком генераторы на Земле с электрическими бурями, которые происходят на сестре планеты Земля, Венере, и мы даже не будем пытаться сравнивать их со штормами на более крупных планетах, таких как Юпитер и Сатурн.
Характеристики напряжения
Напряжение можно охарактеризовать по его величине и форме волны.В зависимости от его поведения во времени мы можем определить постоянное напряжение, которое не меняется со временем, апериодическое напряжение, которое изменяется со временем, и переменное напряжение, которое изменяется со временем по определенному закону и обычно повторяется через определенные промежутки времени. Иногда для достижения поставленной цели может потребоваться как постоянное, так и переменное напряжение. В данном случае речь идет о переменном напряжении с постоянной составляющей.
Этот вольтметр использовался для измерения напряжения в начале двадцатого века.Канадский музей науки и техники в Оттаве
Генераторы постоянного тока, также известные как динамо-машины или динамо-электрические машины, используются в электротехнике для обеспечения высокой мощности при относительно стабильном напряжении. Прецизионные электронные устройства используются для подачи электроэнергии и поддержания постоянного уровня напряжения. Они работают с использованием электрических компонентов и также известны как регуляторы напряжения .
Измерение напряжения
Многие отрасли науки и техники, включая фундаментальную физику и химию, прикладную электротехнику и электрохимию, а также медицину, широко используют измерения напряжения.Трудно представить себе дисциплину, в которой измерение напряжения не использовалось бы для управления различными процессами. Эти измерения выполняются различными типами датчиков, которые фактически являются преобразователями измерений различных свойств в напряжение. Некоторыми исключениями из этого правила являются или, скорее, были некоторые творческие области человеческой деятельности, такие как архитектура, музыка или изобразительное искусство. В наши дни даже музыканты и артисты используют электронные устройства, которые зависят от напряжения. Например, художники и дизайнеры могут использовать электронные планшеты со стилусом.В этих планшетах напряжение измеряется, когда стилус перемещается над поверхностью планшета. Затем он преобразуется в цифровые сигналы и отправляется в компьютер для обработки. Архитекторы также используют планшеты и программное обеспечение, такое как ArchiCAD, на компьютерах. Музыканты и композиторы часто работают с электронными музыкальными инструментами. Напряжение измеряется датчиками клавиш, чтобы определить интенсивность нажатия клавиши.
Температура мяса измеряется электронным термометром слева путем измерения напряжения на резистивном датчике температуры.Это осуществляется путем подачи небольшого электрического тока через этот датчик. С другой стороны, мультиметр справа определяет температуру путем измерения напряжения, создаваемого термопарой, без подачи тока от внешнего источника питания.
Единицы напряжения могут изменяться в широком диапазоне: от долей микровольта при исследовании биологических процессов до сотен вольт в бытовой электронике и промышленном оборудовании и десятков миллионов вольт в мощных ускорителях частиц.Измерение напряжения позволяет нам отслеживать и контролировать некоторые функции определенных внутренних органов человека. Например, чтобы отобразить работу мозга, мы записываем электроэнцефалограмму . Чтобы понять, как работает сердце, мы записываем электрокардиограмму или эхокардиограмму сердечной мышцы. С помощью различных промышленных датчиков мы можем успешно и, что более важно, безопасно контролировать различные процессы, происходящие в химическом производстве.Некоторые из этих процессов происходят при экстремальных давлениях и температурах, и из-за этого безопасность является серьезной проблемой. Измеряя напряжение, мы даже можем отслеживать процессы на атомных электростанциях, которые происходят во время ядерных реакций. Инженеры также поддерживают в хорошем состоянии мосты и конструкции, измеряя напряжение, и могут даже предотвратить или уменьшить разрушительные последствия землетрясения.
Пульсоксиметр, как и вольтметр, измеряет напряжение усиленного сигнала с фотодиода.Однако, по сравнению с вольтметром, это устройство отображает процент насыщения гемоглобина кислородом, 97% в этом примере, а не напряжение, измеренное в вольтах.
Гениальная идея связать разные значения напряжения с логическими уровнями сигналов привела к созданию современных цифровых технологий. Например, в информационных технологиях низкое напряжение представляет собой низкий логический уровень (0), а высокое напряжение представляет собой высокий логический уровень (1).
Можно сказать, что все современные устройства в вычислительной технике и электротехнике каким-то образом измеряют напряжение, а затем преобразуют свои входные логические состояния с помощью определенных алгоритмов для получения выходных сигналов в требуемом формате.
Кроме того, точные измерения напряжения являются основой многих современных стандартов безопасности. Соблюдение этих стандартов в соответствии с предписаниями обеспечивает безопасность во время использования устройства.
Карта памяти, которая используется в персональных компьютерах, содержит десятки тысяч логических вентилей.
Приборы для измерения напряжения
На протяжении всей истории, когда мы все больше узнавали об окружающем нас мире, наши методы измерения напряжения эволюционировали от примитивных органолептических методов .Примером таких методов является работа русского ученого Петрова, который срезал часть эпителия на пальцах, чтобы повысить его чувствительность к электрическому току. Эти методы эволюционировали до простых детекторов и индикаторов напряжения, а затем и до современных устройств с различными режимами работы, в которых используются электродинамические и электрические свойства материалов и веществ.
Вкус электричества: давным-давно, когда вольтметры не были так широко доступны и недороги, мы использовали для определения напряжения по вкусу
Интересно отметить, что в прошлом, когда современные измерительные приборы, такие как мультиметры, не были легко доступны для широкая публика, энтузиасты радиоэлектроники могли сказать рабочий 4.Аккумулятор для фонаря на 5 вольт от разряжавшегося. Они сделали это, просто облизывая электроды. Произошедшие при этом электрохимические процессы вызывали легкое ощущение жжения и придавали батарее определенный привкус. Некоторые люди даже пытались определить, подходят ли 9-вольтовые батарейки, но это потребовало немалого мужества, потому что ощущение было очень неприятным.
Рассмотрим пример простого индикатора или измерителя напряжения — обычную лампу накаливания с напряжением не ниже напряжения сети.В наши дни вы также можете купить простые тестеры напряжения, основанные на неоновых лампах и светодиодах и потребляющие малые токи. При работе с электричеством всегда нужно проявлять осторожность, потому что любые ошибки, особенно при использовании устройств DIY, могут быть опасными для жизни!
Следует отметить, что вольтметры, являющиеся приборами для измерения напряжения, могут значительно отличаться друг от друга, наиболее заметное различие заключается в типе измеряемого напряжения. Например, аналоговые вольтметры могут измерять напряжение постоянного или переменного тока.Свойства измеряемого напряжения очень важны в процессе измерения. Это может быть функция времени и другого типа, например, прямой, гармонический, негармонический, импульсный и т. Д.
Наиболее распространены следующие типы напряжения:
- мгновенное напряжение,
- размах напряжения,
- среднее напряжение, также известное как среднее напряжение,
- среднеквадратичное напряжение.
Мгновенное напряжение U i (на рисунке) — это величина напряжения в данный момент времени.Мы можем отслеживать напряжение во времени на экране осциллографа и определять напряжение в данный момент времени, исследуя кривую.
Пиковое или амплитудное значение напряжения U a — это максимальное мгновенное значение напряжения за данный период. Размах амплитуды U p-p — это разница между максимальной положительной и максимальной отрицательной амплитудами сигнала.
Среднеквадратичное значение напряжения U рассчитывается как квадратный корень из среднего арифметического квадратов мгновенных напряжений в течение заданного периода времени.
Все цифровые и аналоговые вольтметры обычно калибруются для считывания среднеквадратичных значений.
Среднее значение напряжения (составляющая постоянного тока) — это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за период, в течение которого происходит измерение.
Среднее напряжение полупериода рассчитывается как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений для выборок напряжения за данный период времени.
Разница между максимальным и минимальным значениями напряжения называется размахом сигнала.
В наши дни напряжение часто измеряют с помощью многоцелевых цифровых устройств, таких как осциллографы. Их экран может отображать различные важные характеристики сигнала, а не только форму волны напряжения. Эти характеристики включают частоту измеряемых периодических сигналов. Стоит отметить, что ограничение частоты — очень важная характеристика любого устройства измерения напряжения.
Измерение напряжения с помощью осциллографа.
Мы можем проиллюстрировать приведенное выше обсуждение несколькими экспериментами по измерению напряжения.Мы будем использовать генератор функциональных сигналов, источник питания постоянного тока, осциллограф и многофункциональное цифровое измерительное устройство (мультиметр).
Эксперимент 1
Ниже представлена схема эксперимента 1:
Генератор сигналов подключен к резистору с сопротивлением R 1 кОм. Щупы осциллографа и мультиметра подключены параллельно резистору. При проведении этого эксперимента мы должны помнить, что полоса пропускания осциллографа намного превышает пропускную способность мультиметра.Сначала мы попробуем Эксперимент 1.
Тест 1: Давайте подадим синусоидальный сигнал с частотой 60 Гц и амплитудой 4 вольта от генератора к нагрузочному резистору. На экране осциллографа появится кривая, как на фотографии ниже. Следует отметить, что значение каждого вертикального деления на экране осциллографа равно 2 В. И осциллограф, и мультиметр покажут среднеквадратичное значение 1,36 В.
Тест 2: Давайте удвоим амплитуду сигнала генератора. .Амплитуда на осциллографе и на мультиметре увеличится вдвое:
Test 3: Теперь увеличим частоту генератора в 100 раз (до 6 кГц). Частота на осциллографе изменится, но амплитуда и среднеквадратичное значение останутся прежними. Среднеквадратичное значение, которое мультиметр будет неверным, вызвано ограничением полосы пропускания мультиметра всего в 0–400 Гц.
Тест 4: Давайте попробуем исходную частоту 60 Гц и напряжение 4 В для генератора сигналов, но изменим форму напряжения сигнала с синуса на треугольник.Шкала на осциллографе останется прежней, но значение, отображаемое на мультиметре, уменьшится по сравнению со значением напряжения, которое он показал в тесте 1. Это произошло из-за изменения среднеквадратичного значения сигнала.
Эксперимент 2
Мы будем использовать ту же установку для эксперимента 2, что и для эксперимента 1.
Давайте повернем ручку смещения генератора сигналов, чтобы добавить смещение 1 В постоянного тока к нашему синусоидальному сигналу 4 В pp . Мы установим синусоидальное напряжение на генераторе сигналов равным 4 В с частотой 60 Гц, как в эксперименте 1.Сигнал на осциллографе будет сдвинут на половину деления вверх. Мультиметр покажет среднеквадратичное значение 1,33 В, что почти такое же, как в тесте 1 эксперимента 1, потому что в режиме измерения переменного тока он имеет вход, связанный по переменному току, и не может измерять составляющую постоянного тока. Кривая на осциллографе со связью по постоянному току будет аналогична кривой в тесте 1 эксперимента 1, но будет сдвинута на одно деление вверх. Среднеквадратичное значение, измеренное осциллографом, будет выше, чем в тесте 1 эксперимента 1, потому что среднеквадратичное значение суммы напряжений постоянного и переменного тока выше, чем среднеквадратичное значение для сигнала без компонента постоянного тока:
Указания по безопасности при измерениях Напряжение
В зависимости от мер безопасности, установленных в помещении или в здании, даже низкое напряжение 12–36 вольт может быть смертельным.Поэтому при работе с электричеством в целом и при измерении напряжения, в частности, крайне важно соблюдать следующие правила техники безопасности:
- Если у вас нет специальной подготовки по работе с высоким напряжением, не измеряйте напряжение, превышающее 1000 В.
- Не измеряйте напряжение в труднодоступных или высоких местах.
- При измерении сетевого напряжения используйте специальное защитное снаряжение, например резиновые перчатки, коврики и обувь.
- Используйте правильно работающие измерительные приборы и избегайте поломок.
- При работе с многофункциональными устройствами, такими как мультиметры, убедитесь, что функция и диапазон установлены правильно.
- Не используйте измерительные приборы с поврежденными датчиками.
- Следуйте инструкциям производителя для измерительного устройства.
Список литературы
Эту статью написал Сергей Акишкин
Есть ли у вас трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.
Сколько вольт при ударе молнии? Давайте сделаем математику
Пытливый читатель недавно задал любопытный вопрос на Facebook: дает ли молния достаточно энергии для питания города? Не знаю, но есть способ получить справедливую оценку. Давайте узнаем, сколько вольт при ударе молнии:
Болт немного показывает огромную сложность молнии. Чтобы захватить энергию, поместите свой супер-суперконденсатор прямо в зону удара.
Из статей в Windpower Engineering & Development мы узнаем, что разряды молнии выдерживают ток от 5 кА до 200 кА, а напряжение варьируется от 40 кВ до 120 кВ.Итак, если мы возьмем некоторые средние значения, скажем, 100 кА и 100 кВ, этот болт будет передавать такую большую мощность, P :
P = 100 × 10 3 A x 100 x 10 3 V
= 10,000 x 10 6 ВА или ватт
= 1 x 10 10 Вт
Напомним, что 10 10 Вт составляет 10 000 000 000 или 10 миллиардов ватт.
Теперь предположим, что эта энергия высвобождается за 1 секунду. Итак мощность:
10 10 Вт-сек.В счете за электроэнергию вы увидите, что вы платите за ватт-часы или ватт-час. Итак, давайте преобразуем W-sec в Wh:
.P л = 10 10 Вт x 1 час / 3600 с
P л = 1/36 x 10 8 Вт · ч
= 0,0277 x 10 8
= 2,7 x 10 6 Втч или ватт-час на наш средний разряд молнии.
Но может ли это привести в действие город? И если да, то как долго?
Сколько энергии потребляет отдельный дом? Мы снова должны играть со средними значениями.Итак, предположим, что одному дому требуется 2000 Вт / час, чтобы поддерживать работу холодильника, печи, компьютера и всего остального. За сутки, 24 часа, дом потребляет
ед.P ч = 2000 Вт x 24 часа.
= 48000 Вт · ч
Итак, если мы разделим потребляемую мощность для дома на мощность удара молнии, мы получим количество домов, которое может обеспечить разряд:
N = 2,7 x 10 6 Втч на болт / 4,8 x 10 4 Втч / дом
= 0.5625 х 10 2
= 56 домов / разряд молнии за один день. Итак, ответ на первоначальный вопрос заключается в том, что большой болт может привести в действие небольшой город из 56 домов в течение дня.
Это предполагает, что мы можем поймать всю эту обычную молнию в большом конденсаторе. Если предположить эффективность захвата, это потребует дополнительных вычислений. Тем не менее первоначальный вопрос интригует.
Если вы хотите продвинуться дальше в этом математическом эксперименте, подумайте, как часто U.Каждый день С. поражается молнией. NOAA онлайн сообщает о 22 миллионах ударов облака в землю в год.
Если кто-либо из вас, EE, хотел бы прокомментировать или исправить мои предположения или математику, я приветствую вас.
–Пол Дворжак
Filed Under: News
Определение киловольта по Merriam-Webster
ки · ло · вольт | \ ˈKi-lə-ˌvōlt , Kē-lə- \: единица разности потенциалов, равная 1000 вольт
ТРАНСМИССИЯ 101: ОСНОВЫ | Служба трансмиссии
Transmission 101: основы работы системы
Линии электропередачи — это наборы проводов, называемые проводниками, по которым электроэнергия передается от генерирующих станций к подстанциям, которые доставляют электроэнергию потребителям.На электростанции электрическая мощность «повышается» до нескольких тысяч вольт с помощью трансформатора и доставляется в линию электропередачи. На многочисленных подстанциях в системе передачи трансформаторы понижают мощность до более низкого напряжения и передают ее по распределительным линиям. Линии распределения несут электроэнергию на фермы, дома и предприятия. Тип линий электропередачи, используемых для любого проекта, определяется характеристиками маршрута линии электропередачи, включая рельеф местности и существующую инфраструктуру.
Типовые конструкции линий электропередачи
• Высокое напряжение (230 кВ, 345 кВ, 400 кВ (постоянный ток), 500 кВ (постоянный ток):
В настоящее время в Миннесоте система высокого напряжения обычно состоит из систем на 230 кВ и 345 кВ. Есть также две линии постоянного тока (DC), одна на 400 кВ и одна на 500 кВ.
Конструкции обычно представляют собой стальные решетчатые башни, деревянные H-образные рамы или однополюсные стальные. (фото каждого ниже).
• Системы передачи низкого напряжения:
Системы 161 кВ и 115 кВ отвечают за передачу энергии от более крупной системы передачи и генерирующего объекта по всему штату.Некоторые крупные промышленные потребители могут обслуживаться напрямую от систем 161 кВ и 115 кВ.
Конструкции на 161 и 115 кВ, как правило, представляют собой однополюсные конструкции высотой от 70 до 95 футов.
Системы от 69 кВ до 23 кВ передают мощность на распределительные подстанции. Они также обеспечивают связь с некоторыми из более удаленных и малонаселенных районов Большой Миннесоты. Многие мелкие и сельские промышленные потребители получают электроэнергию напрямую от этих систем.
Конструкции обычно представляют собой однополюсные башни, построенные из дерева или стали, и имеют высоту от 50 до 70 футов.
Номинальное напряжение передачи: +/- 400 кВ HVDC | Номинальное напряжение передачи: 500 кВ | Номинальное напряжение передачи: 345 кВ |
Номинальное напряжение передачи: 230 кВ | Номинальное напряжение передачи: 161 кВ | Номинальное напряжение передачи: 115 кВ |
Номинальное напряжение передачи: 69 кВ |
назад в топяздчбдузвукдыдевецейр
Как надежная электроэнергия доходит до вас
| Кооперативы по производству и передаче электроэнергии (G&T), такие как Great River Energy, управляют объектами по производству электроэнергии.На парогенераторной установке топливо (уголь, ядерная энергия или биомасса) нагревает воду для производства пара и привода турбины. В турбине внутреннего сгорания топливо (газ или масло) сжигается, а горячий газ приводит в движение турбину. Другими формами производителей энергии являются ветровая гидроэнергетика и солнечная энергия. |
Высоковольтные |
| Трансформаторы на электростанции повышают напряжение до напряжения передачи (69 кВ, 115 кВ, 230 кВ, 500 кВ, 765 кВ), поэтому он может преодолевать большие расстояния по высоковольтным линиям электропередачи.Компания G&T управляет этими линиями, по которым электроэнергия передается от генерирующих станций к местам ее использования. |
|
|