Напряжение тока как обозначается: Электрическое напряжение

Содержание

Обозначение постоянного и переменного тока на схемах

Каждый домашний мастер и начинающий электрик при выполнении электромонтажных работ пользуется специальными схемами. Для того чтобы правильно прочитать любую из них, необходимо знать все значки и символы, в том числе обозначение постоянного и переменного тока. Эта символика присутствует на корпусах большинства современных измерительных аппаратов, позволяющих определять значение всех основных электрических параметров.

Как обозначаются различные токи

По своим специфическим качествам электрический ток разделяется на два основных типа:

Постоянный ток. Обозначается прямой линией (—). Кроме того, используются символы DC – Direct Current, которые переводятся как постоянный ток.
Переменный ток. Известен под собственным обозначением в виде змейки (~) и символов АС, означающих Alternating Current.

Отличительной особенностью постоянного тока является его направленность. Он протекает лишь в одном определенном направлении, условно принимаемое от положительного контакта «+» к отрицательному контакту «-». От этого свойства и происходит наименование этого тока DC, который присутствует в солнечных панелях, всех типах сухих батареек и аккумуляторах, предназначенных для питания маломощных потребителей.

В некоторых технологических процессах, таких как дуговая электросварка, электролиз алюминия или электрифицированный железнодорожный транспорт, необходим постоянный ток DC с высоким значением силы. Чтобы его создать, необходимо выпрямить переменный или воспользоваться любым из генераторов постоянного тока.

Переменный ток AC, в отличие от постоянного, способен к изменению своего направления и величины. Существует параметр, известный как мгновенное значение переменного тока, определяемое в конкретный момент времени. Частота, с которой изменяется направление тока, составляет 50 Гц, то есть данная перемена происходит 50 раз в течение одной секунды.

Переменный ток AC может быть однофазным или трехфазным. В первом случае необходимо только два провода: основной и дополнительный, он же обратный. Именно по основному проводнику протекает электрический ток, а обратный считается нулевым проводом.

Трехфазное переменное напряжение вырабатывается соответствующим генератором тока AC. В этом процессе участвуют три обмотки, каждая из которых является своеобразной однофазной электрической цепью. Между собой они сдвинуты по фазе под углом 120 градусов. Благодаря данной системе электроэнергией могут быть обеспечены сразу три сети, независимые друг от друга. Для этого понадобится уже порядка шести проводов – трех прямых и трех обратных.

При необходимости дополнительные провода возможно соединить между собой и получить в итоге общий проводник, называемый нулевым или нейтральным. В этом случае проводники переменного тока на схемах обозначаются символами L1, L2, L3, а нулевой провод – буквой N.

Обозначения токов в измерительных приборах

Общепринятое обозначение постоянного и переменного тока нашло свое отражение в различных измерительных приборах, в том числе и на мультиметре. Вся необходимая символика наносится на лицевую панель того или иного устройства. Это позволяет измерить именно тот параметр, который необходим в данный момент.

Например, если на шкале выставлено положение АС, в этом случае можно проводить измерение значения переменного тока. Как правило, такие приборы предназначены для работы в электросетях с обычными напряжениями 220 или 380 вольт. Существуют модели с рабочими режимами в пределах 600 В и выше.

Если же мультиметр выставлен напротив отметки DC, то рабочий режим аппарата станет соответствовать постоянному току. В этом положении замеряется ток на аккумуляторах, батарейках и других источниках питания, вырабатывающих постоянный ток. В данном режиме требуется непременно соблюдать полярность полюсов. Диапазон измерений обычно составляет от нуля до нескольких тысяч вольт, в зависимости от характеристик конкретной модификации устройства.

как связаны между собой напряжение, ток и сопротивление

Добавлено 30 сентября 2020 в 00:30

Первая и, возможно, самая важная взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением называется законом Ома, который был открыт Георгом Симоном Омом и опубликован в его статье 1827 года «Гальваническая цепь, исследованная математически».

Напряжение, ток и сопротивление

Электрическая цепь образуется, когда создается проводящий путь, позволяющий электрическому заряду непрерывно перемещаться. Это непрерывное движение электрического заряда по проводникам цепи называется током, и о нем часто говорят как о «потоке», как о потоке жидкости через полую трубу.

Сила, побуждающая носители заряда «течь» по цепи, называется напряжением. Напряжение – это особая мера потенциальной энергии, которая всегда относительна между двумя точками. Когда мы говорим об определенной величине напряжения, присутствующего в цепи, мы имеем в виду измерение потенциальной энергии для перемещения носителей заряда из одной конкретной точки этой цепи в другую конкретную точку. Без упоминания двух конкретных точек термин «напряжение» не имеет значения.

Ток, как правило, проходит через проводники с некоторой степенью трения или противодействия движению. Это противодействие движению правильнее называть сопротивлением. Величина тока в цепи зависит от величины напряжения и величины сопротивления в цепи, препятствующего прохождению тока. Как и напряжение, сопротивление – это величина, измеряемая между двумя точками. По этой причине величины напряжения и сопротивления часто указываются как «между» двумя точками в цепи.

Единицы измерения: вольт, ампер и ом

Чтобы иметь возможность делать осмысленные утверждения об этих величинах в цепях, нам нужно уметь описывать их количества так же, как мы могли бы количественно определить массу, температуру, объем, длину или любые другие физические величины. Для массы мы можем использовать единицы «килограмм» или «грамм». Для температуры мы можем использовать градусы Фаренгейта или градусы Цельсия. В таблице ниже приведены стандартные единицы измерения электрического тока, напряжения и сопротивления:

Единицы измерения тока, напряжения, сопротивления
Величина	Символ	Единица измерения	Сокращение единицы измерения
Ток	I	Ампер	А
Напряжение	V	Вольт	В
Сопротивление	R	Ом	Ом

«Символ», присвоенный каждой величине, представляет собой стандартную букву латинского алфавита, используемую для представления этой величины в формулах. Подобные стандартизированные буквы распространены во всех физических и технических дисциплинах и признаны во всем мире. «Сокращение единицы измерения» для каждой величины представляет собой алфавитный символ(ы), используемый в качестве сокращенного обозначения конкретной единицы измерения.

Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электричества: ампер в честь француза Андре М. Ампера, вольт в честь итальянца Алессандро Вольта, а ом в честь немца Георга Симона Ома.

Математический символ для каждой величины также имеет значение. «R» для сопротивления и «V» для напряжения говорят сами за себя («Resistance» и «Voltage», соответственно), тогда как «I» для тока кажется немного странным. Предполагается, что буква «I» должна представлять «интенсивность» («Intensity»)(потока заряда). Судя по исследованиям, которые мне удалось провести, кажется, что есть некоторые разногласия по поводу значения слова «I». Другой символ напряжения, «E», означает «электродвижущую силу» («Electromotive force»). Символы «E» и «V» по большей части взаимозаменяемы, хотя в некоторых текстах «E» зарезервировано для обозначения напряжения на источнике (таком как батарея или генератор), а «V»– для обозначения напряжения на любом другом элементе.

Все эти символы выражаются заглавными буквами, за исключением случаев, когда величина (особенно напряжение или ток) описывается в терминах короткого периода времени (так называемые «мгновенные» значения). Например, напряжение батареи, которое стабильно в течение длительного периода времени, будет обозначаться заглавной буквой «E», тогда как пиковое напряжения при ударе молнии в тот самый момент, когда она попадает в линию электропередачи, скорее всего, будет обозначаться строчной буквой «е» (или строчной буквой «v»), чтобы отметить это значение как имеющееся в один момент времени. Это же соглашение о нижнем регистре справедливо и для тока: строчная буква «i» представляет ток в некоторый момент времени. Однако большинство измерений в цепях постоянного тока, которые стабильны во времени, будут обозначаться заглавными буквами.

Кулон и электрический заряд

Одна из основных единиц электрических измерений, которую часто преподают в начале курсов электроники, но нечасто используют впоследствии, – это кулон – единица измерения электрического заряда, пропорциональная количеству электронов в несбалансированном состоянии. Один кулон заряда соответствует 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Символом количества электрического заряда является заглавная буква «Q», а единица измерения кулонов обозначается «Кл». Единица измерения тока, ампер, равна 1 кулону заряда, проходящему через заданную точку в цепи за 1 секунду. В этом смысле, ток – это скорость движения электрического заряда через проводник.

Как указывалось ранее, напряжение – это мера потенциальной энергии на единицу заряда, доступная для стимулирования протекания тока из одной точки в другую. Прежде чем мы сможем точно определить, что такое «вольт», мы должны понять, как измерить эту величину, которую мы называем «потенциальной энергией». Общей метрической единицей измерения энергии любого вида является джоуль, равный количеству работы, совершаемой силой в 1 ньютон при движении на 1 метр (в том же направлении). В этих научных терминах 1 вольт равен 1 джоулю электрической потенциальной энергии на (деленному на) 1 кулон заряда. Таким образом, 9-вольтовая батарея выделяет 9 джоулей энергии на каждый кулон заряда, проходящего через цепь.

Эти единицы и символы электрических величин станут очень важны, когда мы начнем исследовать отношения между ними в цепях.

Формула закона Ома

Основное открытие Ома заключалось в том, что величина электрического тока, протекающего через металлический проводник в цепи, при любой заданной температуре прямо пропорциональна напряжению, приложенному к нему. Ом выразил свое открытие в виде простого уравнения, описывающего взаимосвязь напряжения, тока и сопротивления:

\[E=IR\]

В этом алгебраическом выражении напряжение (E) равно току (I), умноженному на сопротивление (R). Используя алгебру, мы можем преобразовать это уравнение в других два варианта, решая его для I и R соответственно:

\[I = \frac{E}{R}\]

\[R = \frac{E}{I}\]

Анализ простых схем с помощью закона Ома

Давайте посмотрим, как эти формулы работают, чтобы помочь нам анализировать простые схемы:

Рисунок 1 – Пример простой схемы

В приведенной выше схеме есть только один источник напряжения (батарея слева) и только один источник сопротивления току (лампа справа). Это позволяет очень легко применить закон Ома. Если мы знаем значения любых двух из трех величин (напряжения, тока и сопротивления) в этой цепи, мы можем использовать закон Ома для определения третьей.

В этом первом примере мы вычислим величину тока (I) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и сопротивления (R):

Рисунок 2 – Пример 1. Известны напряжение источника и сопротивление лампы

Какая величина тока (I) в этой цепи?

\[I = \frac{E}{R} = \frac{12 \ В}{3 \ Ом} = 4 \ А\]

Во втором примере мы вычислим величину сопротивления (R) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и тока (I):

Рисунок 3 – Пример 2. Известны напряжение источника и ток в цепи

Какое сопротивление (R) оказывает лампа?

\[R = \frac{E}{I} = \frac{36 \ В}{4 \ А} = 9 \ Ом\]

В последнем примере мы рассчитаем величину напряжения, подаваемого батареей, с учетом значений тока (I) и сопротивления (R):

Рисунок 4 – Пример 3. Известны ток в цепи и сопротивление лампы

Какое напряжение обеспечивает батарея?

\[E = IR = (2 \ А)(7 \ Ом) = 14 \ В\]

Метода треугольника закона Ома

Закон Ома – очень простой и полезный инструмент для анализа электрических цепей. Он так часто используется при изучении электричества и электроники, что студент должен запомнить его. Если вы не очень хорошо умеете работать с формулами, то для его запоминания существует простой прием, помогающий использовать его для любой величины, зная две других. Сначала расположите буквы E, I и R в виде треугольника следующим образом:

Рисунок 5 – Треугольник закона Ома

Если вы знаете E и I и хотите определить R, просто удалите R с картинки и посмотрите, что осталось:

Рисунок 6 – Закон Ома для определения R

Если вы знаете E и R и хотите определить I, удалите I и посмотрите, что осталось:

Рисунок 7 – Закон Ома для определения I

Наконец, если вы знаете I и R и хотите определить E, удалите E и посмотрите, что осталось:

Рисунок 8 – Закон Ома для определения E

В конце концов, вам придется научиться работать с формулами, чтобы серьезно изучать электричество и электронику, но этот совет может облегчить запоминание ваших первых вычислений. Если вам удобно работать с формулами, всё, что вам нужно сделать, это зафиксировать в памяти E = IR и вывести из нее две другие формулы, когда они вам понадобятся!

Резюме

Напряжение измеряется в вольтах, обозначается буквами «E» или «V».
Сила тока измеряется в амперах, обозначается буквой «I».
Сопротивление измеряется в омах, обозначается буквой «R».
Закон Ома: E = IR; I = E/R; R = E/I

Оригинал статьи:

Ohm’s Law — How Voltage, Current, and Resistance Relate

Напряжение — номер Digilent

Основной единицей любой электрической цепи является электрический заряд. Цель любой электрической цепи состоит в том, чтобы перемещать заряд таким образом, чтобы выполнить желаемую задачу. (Например, мы можем создать свет с помощью лампы накаливания, пропуская электрические заряды через нить достаточно быстро, чтобы нагреть нить до такой степени, что она начнет светиться. ) Электрический заряд переносится электронами в атомах, поэтому нас в основном интересует с перемещением электронов таким образом, чтобы достичь какой-то цели (например, создать свет в лампочке).

Хотя заряд является нашей основной единицей, инженеры, как правило, непосредственно не интересуются самими зарядами. Как было сказано выше, именно движение зарядов решает нашу задачу. Инженерам удобнее описывать движение зарядов через вторичные величины напряжения и тока. В этом разделе мы обсудим напряжение.

Перемещение зарядов обычно требует затрат энергии. Напряжение — это мера энергии, доступной для перемещения заряда из одной точки цепи в другую. Поскольку разность напряжений в цепи создает силу, которую можно использовать для перемещения зарядов, ее иногда называют электродвижущей силой или ЭДС.

Примечание: Эта концепция аналогична подъему веса в гравитационном поле — подъем веса требует затрат энергии, а опускание веса дает энергию, которую можно использовать для других целей. Потенциальная энергия определяет количество энергии, доступной для перемещения массы вверх или вниз в гравитационном поле, точно так же, как напряжение определяет количество энергии, доступной для перемещения зарядов. Из-за этой аналогии напряжение иногда называют электрическим потенциалом.

Единицами напряжения являются вольты (В). Разность напряжений в три вольта обычно обозначается как 3 В. Небольшие напряжения часто представляют в милливольтах (сокращенно мВ, один милливольт равен одной тысячной вольта). Эти единицы используются соответствующим образом, когда Analog Discovery отображает напряжения.

Полярность напряжения

Важным аспектом любого значения напряжения является его полярность. Напряжение — это разница уровней энергии между двумя точками, а полярность напряжения просто указывает, какая точка имеет более высокий уровень энергии. Полярность напряжения обычно обозначается на принципиальных схемах знаками «+» и «-», как показано на рис. 1. Клякса на рис. 1 обозначает электрическую цепь или элемент цепи. Две клеммы схемы доступны и обозначены как A и B на рис. 1. Напряжение между этими двумя клеммами обозначено как VAB. Знак + возле клеммы А и знак «-» возле клеммы В указывают на то, что напряжение на клемме А выше, чем напряжение на клемме В.

Приведенная выше интерпретация полярности верна только в том случае, если напряжение VAB является положительным числом. Если VAB является отрицательным числом, напряжение на клемме A выше, чем напряжение на клемме B, на отрицательную величину — это эквивалентно утверждению, что напряжение на клемме A ниже, чем напряжение на клемме B.

Примечание: Полярность напряжения, указанная на принципиальных схемах, обеспечивает только условное обозначение, по которому интерпретируются напряжения. Он указывает полярность, связанную с положительным напряжением. Если напряжение отрицательное, полярность просто меняется. Следовательно, если мы переопределим полярность разности напряжений на рис. 1, как показано на рис. 2, напряжение V _BA на рис. 2 является просто отрицательным значением напряжения V _AB на рис. 1, или V _BA = -V _AB .

Заземление

Напряжение всегда представляет собой разницу в энергии между двумя точками . Однако часто бывает удобно указать опорный уровень напряжения «ноль» вольт, а затем выразить напряжения в других точках цепи относительно этого напряжения. Когда мы делаем это, кажется, что мы говорим о напряжении в одной точке, но на самом деле мы выражаем напряжение в этой точке относительно некоторого (довольно произвольного) эталонного напряжения, которое принимается равным нулю. Это опорное напряжение называется землей.

Приведенная выше интерпретация полярности верна только в том случае, если напряжение V _AB является положительным числом . Если V _AB является отрицательным числом , напряжение на клемме A выше, чем напряжение на клемме B, на отрицательную величину — это эквивалентно утверждению, что напряжение на клемме A на ниже, чем напряжение на клемме . Б.

Примечание: Общая идея аналогична той, что используется при определении высоты в географии. Высоты, по общему согласию, указаны относительно уровня моря. «Уровень моря» дает довольно произвольное определение того, где находится «нулевая» высота. Высота может быть как положительной (над уровнем моря), так и отрицательной (ниже уровня моря), точно так же, как напряжения могут быть положительными или отрицательными относительно земли.

Земля на схемах электрических цепей обозначается одним из символов, показанных на рис. 3. Хотя все три символа определяют уровень нуля для любых других напряжений на схеме, они не означают одно и то же. Заземление, рис. 3(а), использует условное обозначение потенциальной энергии земли, равное нулю вольт — это определение заземления является основой большинства правил техники безопасности. Заземление на электрической схеме подразумевает, что существует некоторая физическая связь между цепью и землей. Заземление сигнала, рис. 3(b), и заземление шасси, рис. 3©, не обязательно означают наличие физического соединения с землей — эти символы подходят, например, для цепей на спутнике, вращающемся вокруг Земли.

На данный момент мы будем использовать в качестве нашего единственного определения земли «сигнальную землю». На принципиальных схемах сигнальная земля обозначена символом, показанным на рис. 3(b). Более подробно о различиях между различными основаниями мы поговорим в другом проекте.

Измерение напряжения

Разность напряжений обычно измеряют вольтметром. Вольтметр будет иметь две клеммы или выводы, которые подключены к двум точкам нашей цепи, где мы хотим измерить напряжение. Например, предположим, что мы хотим измерить напряжение в цепи 2 (V ₂ ), показанные на рис. 4(а). Мы просто подключаем клеммы вольтметра к клеммам цепи 2, чтобы измерить напряжение на цепи 2, как показано на рис. 4(b).

Как правило, вольтметры реализуются как одна из функций цифрового мультиметра или цифрового мультиметра. Цифровые мультиметры являются одним из наиболее распространенных элементов электрического испытательного оборудования — большинство цифровых мультиметров измеряют как минимум напряжение, ток и сопротивление. Поскольку цифровые мультиметры имеют несколько функций, на измерителе имеется несколько «настроек» (выбираемых с помощью кнопок или поворота диска) и несколько способов подключения терминалов к цифровому мультиметру (путем вставки выводов цифрового мультиметра в разные порты). на счетчике). При использовании цифрового мультиметра для измерения постоянного напряжения соответствующая настройка обозначается буквой «V» с чертой над ней, а клеммы подключаются к портам, помеченным как «V/Ω» и «COM» (для общего). Клемма «V/Ω» подключается к клемме предполагаемого положительного напряжения в вашей цепи, а клемма «COM» подключается к клемме предполагаемого отрицательного напряжения в вашей цепи. Обычно красный провод используется для клеммы «V/Ω», а черный — для клеммы «COM».

Важные моменты

Напряжение — это разница уровней энергии между двумя точками. Эту разницу в энергии можно использовать для перемещения зарядов. Единицами напряжения являются вольты, сокращенно V.
Чтобы указать напряжение, вы должны указать не только величину (количество вольт), но и полярность. Полярность напряжения обозначается знаками «+» и «-» на принципиальной схеме. Знак «+» находится в точке, где предполагается, что напряжение выше, а знак «-» — в точке, где предполагается, что напряжение ниже. Эта полярность не обязательно соответствует фактической полярности напряжения, но показывает направление, связанное с положительным напряжением.
Величина напряжения может быть как положительной, так и отрицательной. Если величина напряжения положительна, напряжение имеет ту же полярность, как показано на диаграмме. Если величина напряжения отрицательна, полярность напряжения противоположна показанной на диаграмме. Переключение полярности на диаграмме просто меняет знак напряжения и наоборот.
Напряжение измеряется вольтметром. Чтобы измерить напряжение в цепи, просто соедините клеммы вольтметра в двух точках, в которых требуется разность напряжений.

Проверьте свои знания

Для приведенных ниже элементов схемы указана разность напряжений и полярность. Укажите, какая клемма находится под более высоким напряжением и какова разница напряжений.

Заземление и разность напряжений показаны для элементов цепи ниже. Определите напряжение узла «а» относительно земли.

Ответы

Узел a на 3 В выше, чем узел b.
Узел a на 3 В выше, чем узел b. (Напряжение отрицательное, что переключает назначенную полярность.)
Узел b на 3 В выше, чем узел a.
Узел b на 3 В выше, чем узел b. (Отрицательный знак напряжения меняет указанную полярность.

Напряжение в узле a находится на 2 В ниже уровня земли.
Напряжение в узле a ниже уровня земли на 3 В. (Это минус 3 В над землей, отрицательный знак меняет полярность.)
Напряжение в узле a ниже уровня земли на 3 В.
Напряжение в узле a ниже уровня земли на 3 В. (Отрицательно на 3 В над землей, значит, положительно на 3 В под землей.)

учиться,
основы,
схемы,
Voltage

Вам действительно нужно использовать указанное напряжение для управления транзистором?

\$\начало группы\$

Я только что купил упаковку NPN-транзисторов 2222A в местном магазине электроники.

Я нашел в Интернете несколько таблиц данных (например, https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/p2n2222a-d.pdf), в которых говорится, что напряжение эмиттер-база составляет 6 В.

Означает ли это, что я не могу использовать этот транзистор с источником питания 3В или 5В?

(Раньше я никогда не смотрел характеристики, а просто подключал транзистор к базе с резистором, и все работало. Пытаюсь совместить свой ковбойский опыт с новой практикой чтения даташитов, и я запутался .)

напряжение
транзисторы

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Максимальное напряжение эмиттер-база 6В. Выйдите за рамки этого, и это уничтожит устройство. Это НЕ нормальное рабочее напряжение. Весь этот раздел — рейтинги, чтобы избежать разрушения.

Кроме того, несмотря на то, что в техническом описании этот момент неясен, напряжение эмиттер-база 6 В является максимальным обратным напряжением (т. е. при отрицательном напряжении базы по отношению к эмиттеру).

Раздел «Максимум» или «Абсолютный максимум» часто находится рядом с началом таблицы данных.

Часть описания характеристик или нормальных условий эксплуатации — это место, где вы найдете данные о том, как использовать устройство в обычном режиме.

Смещение базы с помощью резистора является вполне разумным способом использования транзистора, и 3-5В для питания коллектора также вполне разумны.

Напряжение тока как обозначается: Электрическое напряжение — урок. Физика, 8 класс.