Při provádění elektroinstalačních prací na různých místech jsem narazil na to, že mnozí nerozumí základům elektrotechniky – pletou si nebo špatně definují pojmy napětí, proud, odpor. Proto pokaždé musíme vysvětlit základní věci. V této recenzi jsem se rozhodl vám říci, jak se měří napětí, co to je a na čem závisí, a také jaké existují metody výpočtu a metody jeho měření.
Pro práci s elektrickými obvody je důležité nejen umět měřit napětí, ale také rozumět tomu, jak se měří, co představuje
Napětí – co to je, jednotka měření, na čem závisí
Z hlediska vědecké terminologie je napětí práce elektrického pole pro daný pohyb nabitých částic v určité oblasti elektricky vodivého materiálu. Pokud si jev představíme z fyzické stránky, dostaneme následující:
- V normálním stavu jsou atomy látky v neutrálním stavu – protože počet protonů se rovná počtu elektronů.
- Pokud se některé elektrony odtrhnou, v jednom bodě se objeví kladně nabitá oblast a v jiném záporný náboj elektronů.
- Mezi sekcemi tak vzniká rozdíl „+“ a „-“ – potenciál.
- Při spojování oblastí vodičů vznikne proud – elektrony potečou tam, kde jich není dostatek, z místa, kde je jich nadbytek.
Síla působící mezi rozdílnými náboji se nazývá elektromotorická síla – je to také rozdíl potenciálů nebo napětí.
Aby to bylo jasnější, představte si vodárenskou věž naplněnou až po vrchol vodou. Tlak vytvořený mezi horním a dolním bodem je rozdíl potenciálů. Když je ventil zavřený, neproudí, ale existuje potenciál – a jakmile se otevře, okamžitě se objeví tlak.
Podobným způsobem vzniká proud v elektrickém vodiči. Proud vzniká, když se různě nabité oblasti uzavřou. V tomto případě je směr vždy stejný – od pozitivního kontaktu k negativnímu.
Jednotka měření, závislost na dalších parametrech
Napětí elektrického proudu se měří ve voltech (V), stejně jako jeho větší či menší derivace – 1000 voltů nebo 1 kilovolt (kV), 0,001 V nebo 1 milivolt (mV) atd. Oficiálně označeno symbolem – U Navíc podle vědecké definice se hodnota 1 V udává jako práce 1 J vynaložená na přesun náboje o velikosti 1 coulomb.
Kromě napětí se v elektrotechnice často používají tyto vzájemně závislé veličiny:
Tyto parametry souvisí podle Ohmova zákona:
I – síla elektrického proudu, v ampérech,
R – odpor, v ohmech.
Spotřeba energie (P) je definována jako součin elektrického napětí a proudu:
Jeho hodnota se měří ve wattech.
Napětí i odpor jsou veličiny, které indikují fyzikální jevy mezi dvěma body v obvodu nebo ve specifické oblasti. Proto jsou podle toho označeny.
Metody výpočtu
V praxi bylo jen zřídka nutné přesně vypočítat hodnotu napětí obvodu – nejčastěji se jednoduše měřilo voltmetry nebo univerzálním měřicím zařízením. Někdy ale musíte udělat nějaké výpočty. Poté se aplikuje známý Ohmův vzorec.
Představte si například situaci:
- Obvod obsahuje lampu s odporem 10 ohmů.
- Je známo, že proud v síti je 3 A.
- Je nutné vypočítat potenciál baterie, ze které je svítilna napájena.
- Dosazením hodnot do vzorce dostaneme = 10 × 3 = 30 V.
Podobným způsobem můžete určit kterýkoli ze 3 parametrů, přičemž znáte ostatní 2.
Metody měření
Z praktického hlediska je důležité vědět nejen co je napětí, ale také jak se měří. Ve většině případů se velikost rozdílu potenciálu zjišťuje pomocí voltmetru s příslušným limitem měření.
Navíc v závislosti na typu elektrického proudu existují následující nuance postupu měření:
Voltmetr nebo multimetr se používá v souladu s následujícími pravidly:
- Před zahájením práce je přepínač citlivosti přístroje nastaven na požadovanou mez v sekci pro stejnosměrný proud – DC.
- Není-li hodnota rozdílu potenciálů známa ani přibližně, přístroj se nastaví na maximální hodnotu a poté se při měření přepne na spodní meze.
- Kontakty elektroměru jsou zapojeny do elektrického obvodu v souladu s polaritou. V opačném případě se na analogovém modelu bude šipka vychylovat v opačném směru a na digitálním modelu bude mít naměřená hodnota znaménko „-“.
Moderní digitální přístroje s displejem jsou pohodlnější, lepší, přehlednější a rychlejší na ovládání. Kromě toho jsou přesnější než analogové modely, ale jsou také dražší.
V zásadě platí, že pravidla a postupy pro měření v AC síti jsou až na několik výjimek stejné:
- Zařízení se přepne do režimu měření střídavého proudu – AC.
- Sondy jsou připojeny ke kontaktům v libovolném pořadí.
Napětí v elektrickém obvodu můžete měřit pomocí univerzálního měřicího přístroje – multimetru
Střídavý proud se od stejnosměrného liší změnou polarity nebo směru pohybu. Ve standardní domácí síti se to děje 50krát za sekundu – proto její frekvence 50 Hz.
Multimetr snadno určí potenciální rozdíl v daném rozsahu hodnot. Samozřejmě nemusí být vždy po ruce. Pokud tedy máte jednoduchý voltmetr, můžete stále měřit potenciální rozdíl pomocí následujících triků:
- Ve stejnosměrné síti pro měření v určitém rozsahu hodnot budete muset k obvodu připojit další vnější nebo vnitřní odpor.
- Pokud je vyžadována série měření v obvodech s různými limity potenciálu, je lepší si předem připravit vhodnou sadu odporů.
Než začnete multimetr používat, musíte jej správně nakonfigurovat a vybrat vhodný limit měření.
- V síti střídavého proudu se také používá dodatečný odpor. Případně je možné připojení přes transformátor.
Střídavý proud se používá všude k vybavení různých objektů na velké vzdálenosti – od průmyslu až po soukromé domy. Konstanta se používá k napájení zařízení, když je přenosová cesta od zdroje ke spotřebiteli minimální. Navíc v každodenním životě je většina elektrických zařízení připojena ze sítě přes usměrňovač.
Video lekce o tom, co je napětí a jak se měří:
Nejdůležitější znaky
Napětí je definováno jako práce elektrického pole k přesunu náboje mezi body s nadměrnou a nedostatečnou hodnotou. Elektrický proud vzniká při spojení kontaktů různých polarit. V tomto případě proudí elektrický proud z „+“ do „-“.
Napětí se měří ve voltech a závisí na takových hlavních parametrech elektrického obvodu, jako je proud, odpor a výkon. Velikost rozdílu potenciálů se vypočítá podle Ohmova zákona.
Pro měření elektrického napětí v síti použijte voltmetr nebo univerzální měřicí přístroj – multimetr. Při provádění postupu byste měli vzít v úvahu konkrétní nastavení měřiče a charakteristiky typu obvodu – konstantní nebo proměnný.
Napište do komentářů, byly nějaké případy, kdy jste museli změřit nebo vypočítat napětí v obvodu?
