интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

Электрическое напряжение: термин один, понятия–разные. Напряжение термин


Напряжение - это... Что такое Напряжение?

Напряжение – характеристика силового воздействия на элемент, определяемого как доля усилия на единицу площади поверхности.

[Полякова, Т.Ю.  Автодорожные мосты: учебный англо-русский и русско- английский терминологический словарь-минимум / Т.Ю. Полякова, Н.Г. Карасева, Д.В. Поляков. – М.: МАДИ, 2015. – 120 с.]

Напряжение – силы, возникающие в деформируемом теле, материале, изделии, конструкции и др. под воздействием внешних и внутренних сил и нагрузок: температурное, возникает в теле материала вследствие различий температуры различных частей, ограниченное невозможностью расширения.

[Ушеров-Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М.: РИФ Стройматериалы.- 2009. – 112 с.]

Напряжение – внутренние силы, возникающие в деформируемом теле под влиянием внешних воздействий или внутренних процессов.

[Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.]

Рубрики термина: Теория и расчет конструкций, Свойства материалов, Испытания бетона

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. - Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.

construction_materials.academic.ru

Электрическое напряжение: термин один, понятия–разные

2001г. №6

Труды ФОРА

Электрическое напряжение: термин один, понятия–разные

В.С.Малых, И.Н.Жукова

Адыгейский государственный университет, Майкоп

В дидактическом аспекте исследуется понятие «электрическое напряжение», широко применяемое в разделе «Электричество» курса физики в средней и в высшей школе. Обращается внимание на различие определений электрического напряжения в учебной и справочной литературе по физике, что совершенно необходимо учитывать при изучении физики в вузе. Проводится сравнительный анализ двух трактовок термина «электрическое напряжение», соответствующим этим определениям. Сопоставляются также теоретические построения и технологии решения учебных задач. Материал статьи может найти применение в практике преподавания физики в вузе и в школьных классах с углубленным изучением физики.

Напряжение (электрическое), пожалуй, единственный физический термин, обозначающий в учебной литературе по физике, по меньшей мере, два различных понятия. Так, в [1, с.53], [2, с.64] и др. напряжение отождествляется с разностью потенциалов: , а в [3, с.98] с работой, “совершаемой электростатическими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда…на данном участке цепи”: . Некоторые авторы [4, 5] вообще обходятся без этого термина или вводят его в самом конце курса, понимая под напряжением стороннюю электродвижущую силу [6, с. 347]. В [6, с.202] также упоминается, но никак не выделяется и далее не применяется определение напряжения через разность потенциалов. Напряжение определяется также и “как интеграл , взятый вдоль линии провода” [7, с.196], или линейный интеграл напряженности электрического поля [8, с.169]. При этом поле может быть и непотенциальным, т.е. теряет смысл понятие разности потенциалов.

В старой учебной литературе по физике термин напряжение являлся синонимом термина напряженность [9, с.145]. Академик Тамм И.Е. указывает: “Нужно весьма остерегаться смешивать понятия напряжения и напряженности поля , тем более, что иногда эти понятия обозначаются одним и тем же термином «напряжение»” [8, с.169].

Соответственно различным определениям напряжения по разному трактуются некоторые правила и выводы электромагнетизма. Поскольку авторы учебных и справочных пособий в основном придерживаются своей трактовки, а студенты и учащиеся профильной школы пользуются, как правило, разными учебниками по физике, то часто возникают дидактические проблемы, связанные с непониманием обучаемыми сущности некоторых электромагнитных явлений. Поэтому считаем целесообразным провести сравнительный анализ различных подходов к понятию напряжения на основе фундаментальных представлений курса общей физики.

Кулоновские и сторонние силы. Все силы, действующие на свободные заряженные частицы, принято делить на две группы. К первой группе относятся кулоновские силы, действующие на свободные заряды со стороны электростатического поля, а также со стороны стационарного электрического поля постоянного электрического тока.

Электрическое поле постоянного тока носит статический характер и является потенциальным (кулоновским) полем [10, с.71]. Это связано с тем, что конфигурация электрических зарядов – источников электрического поля постоянного тока не изменяется с течением времени, так как одни электрические заряды непрерывно сменяются другими, такими же. Значит, заряд каждого элемента неподвижного проводника остается постоянным, т.е. каждый элемент заряда проводника неподвижен, и заряд этого элемента не изменяется со временем. Можно воспроизвести стационарное поле постоянного тока, заменив проводник, по которому протекает электрический ток диэлектриком с такой же поверхностной плотностью заряда, что и на проводниках, т.е. «заморозив» движущиеся заряды.

Для стационарного электрического поля справедливы основные соотношения электростатики: теорема Гаусса , условие потенциальности поля , уравнение Пуассона . Отличие электрического поля постоянного тока от электростатического поля проявляется в том, что 1) оно существует и внутри проводников с током; 2) его силовые линии в общем случае не нормальны к поверхности проводника.

Во вторую группу входят остальные (кроме кулоновских) силы, действующие на заряды внутри проводника: магнитные, термоэлектрические, инерционные и т.д. Для краткости эти силы называют сторонними. Известно, что для поддержания постоянного тока в замкнутой цепи без них не обойтись. Необходимо только, чтобы работа сторонней силы по замкнутому контуру, проходящему вдоль цепи, была отлична от нуля. Этому требованию не удовлетворяют, в частности, силы тяготения. Поэтому гравитационные силы не принято относить к группе сторонних. При рассмотрении переменных электромагнитных полей и токов силу, действующую на заряд со стороны индукционного электрического поля также иногда [8, с.353] не включают в группу сторонних, хотя работа этой силы по замкнутой траектории вдоль электрической цепи может оказаться отличной от нуля.

Однородные и неоднородные проводники.

Однородность проводника или проводящей среды означает одинаковость физических и химических свойств среды во всех точках проводника. Для однородных тел справедлив закон Ома в дифференциальной и интегральной формах. Здесь  - напряженность кулоновского потенциального поля,  - соответствующая разность потенциалов; сторонние силы отсутствуют.

В неоднородном проводнике существуют области с различными свойствами, такими как температура, давление, скорость, химический состав и др. В области неоднородности на заряды действуют сторонние силы независимо от наличия или отсутствия кулоновских. Например, при соприкосновении двух различных металлов через контакт будут переходить электроны из металла с большей концентрацией электронов в металл с меньшей концентрацией. Полное объяснение этого явления дается только квантовой механикой. Но для понимания на феноменологическом уровне можно считать, что на электроны подействовала сторонняя сила, под действием которой они перешли из одного металла в другой. В результате этого перехода в области контакта возникает электростатическое поле, на электроны будут действовать кулоновские силы, и когда они скомпенсируют действие сторонних сил, установится равновесие зарядов внутри данного неоднородного проводника. При изучении постоянного тока следствие неоднородности проводника – наличие сторонних сил кладется в основу определения однородного и неоднородного участков электрической цепи: “Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется о д н о р о д н ы м. Участок, на котором на носители тока действуют сторонние силы, называется н е о д н о р о д н ы м” [3, с.99].

Напряженность силового поля.

Как и для электростатического поля, напряженность произвольного силового поля в данной точке определяется отношением силы , с которой поле действует на заряженную частицу, внесенную в данную точку поля, к заряду этой частицы. Так, для сил инерции: , а магнитное поле, которое действует только на движущиеся частицы, можно заменить эквивалентным ему электрическим полем , где  -скорость частицы,  - магнитная индукция.

Удельная работа силы.

Удельной работой силы поля, действующей на заряженную частицу, будем называть отношение механической работы силы к заряду частицы: . При перемещении частицы из точки 1 в точку 2 удельная работа выражается следующим образом:

,

где  - линейный интеграл вдоль траектории частицы.

В случае электростатического поля или электрического поля постоянного тока не зависит от траектории частицы и однозначно определяется её начальным и конечным положениями. Напомним, что такие поля являются потенциальными, и что каждой точке поля можно приписать соответствующий потенциал  так, что в любой области пространства, занимаемой электрической цепью. Для индукционного электрического поля удельная работа зависит не только от положения начальной и конечной точек, но и от линии, по которой берется интеграл (от траектории, по которой движется частица). Как известно, этот факт является определяющим признаком вихревого поля.

В учебной литературе по физике обсуждению (рассмотрению) индукционного электрического поля уделено гораздо меньше внимания, чем полю электростатическому. Поэтому считаем уместным привести здесь конкретный пример.

Пример 1. Пусть в некоторой области пространства существует осесимметричное магнитное поле (ось O перпендикулярна плоскости рисунка). Это, к примеру, может быть поле соленоида (на рисунке –S –сечение витков соленоида, перпендикулярное оси). Если поток этого поля изменяется со временем, то образуется индукционное электрическое поле, для которого циркуляция вектора по контуру, охватывающему соленоид, равна . На расстоянии r от оси O напряжённость поля равна .

Вычислим теперь удельную работу электрического поля на различных участках.

Участок 1a2 (его длина ): .

Участок 1b2. Т.к., , то , и  = .

Аналогично для участка 1с2:  = .

Участок 1d2. Здесь . Тогда .

Такой же результат получается для участка 1e2. Итак, для некоторых областей не зависит от линии интегрирования: ; . Тем не менее, определённой разности потенциалов между точками 1 и 2 здесь приписать нельзя, т.к. в общем удельные работы сил поля не равны: . Если силу относят к сторонним, то удельную работу называют электродвижущей силой (э.д.с).

Перейдём к другому примеру удельной работы сторонней силы.

Пример 2. Речь пойдёт о вращающемся металлическом диске, в котором под влиянием центробежной силы инерции электроны должны перемещаться к краю диска, что приведёт к возникновению электрического поля внутри диска. Попытки экспериментально исследовать это явление были предприняты в самом начале становления электронной теории [11, с.31], но успехом не увенчались. С тех пор данный пример рассматривают только как учебный, причём исключительно в системе отсчёта, связанной с вращающимся диском. Напряжённость поля сторонних сил (центробежных сил инерции):

Удельная работа центробежных сил на произвольном участке 1a2 составляет

.

Как и следовало ожидать, поле сил инерции является для всей области диска потенциальным: их удельная работа не зависит от траектории, а однозначно определяется положениями материальной и конечной точек. Поэтому вращающийся диск является источником тока, э.д.с. которого при заданном  зависит только от расстояний OA и OB (см. рис.) между каждым из скользящих контактов и осью вращения диска. В получившейся замкнутой электрической цепи на участке АДD действуют как кулоновские, так и сторонние (центробежные) силы, на участке АВСD, только кулоновские. Работа кулоновских сил по замкнутому контуру ABCDA равна нулю, а для сил инерции отлична от нуля. Таким образом, силы являющиеся в пределах диска потенциальными, во всём пространстве, в котором находится диск, уже непотенциальны. Этот результат справедлив для всех источников постоянного тока, сторонние силы которых (как это бывает в большинстве случаев) не зависят от силы проходящего через них тока [7, с.193]

Сравним теперь для электрической цепи с вращающимся диском участки 1) BCD и 2) AD. Для обоих участков удельная работа кулоновских сил . Удельная работа сторонних сил на участке BCD равна нулю, а на участке BAD составляет

.

Если , то . Закон Ома для участка BCD (однородный участок): . Закон Ома для участка BAD (действуют сторонние силы): . В данном случае (э.д.с. отрицательна, т.к. q соответствует физической сущности явления: действие силы инерции на отрицательные свободные частицы (электроны) приводит к образованию положительно заряженной области диска вблизи оси, что равносильно движению положительного заряда от краёв диска к оси, т.е. противоположно направлению AD. Ведь когда говорят о направлении сторонних сил, то подразумевают направление силы, действующей на положительный заряд.

Общее правило знаков в законе Ома для участка цепи. Закон Ома для участка цепи, содержащего э.д.с. имеет вид: .

Начальная и конечная точки участка 1 и 2 задают направление 12. Сила тока, текущего в направлении 1-2 положительна, против направления 1-2 – отрицательна.

Э.д.с., сторонние силы которой направлены по 1-2 положительна, против 1-2 – отрицательна. Это правило годится для любых случаев, а не только для случаев, когда направление тока известно (как это представлено в [2, с.75]).

Электрическое напряжение между двумя точками представляет собой удельную работу сил, действующих на электрический заряд, при его перемещении из одной точки в другую. Данное утверждение нельзя считать определением напряжения пока конкретно не указана о работе каких сил идёт речь. Если учитываются только электростатические (кулоновские) силы, то напряжение совпадает с разностью потенциалов. Получаем первое основное определение электрического напряжения.

I. Электрическим напряжением U12 между точками 1 и 2 электрического поля или электрической цепи называется удельная работа кулоновских сил, действующих на электрический заряд при его перемещении из точки 1 в точку 2. Согласно этому определению: . Часто напряжение обозначается просто U, без индексов 12, но их всегда подразумевают, причём порядок следования индексов соблюдается обязательно. Очевидно, что U21=  U12.

При учете всех сил, действующих на перемещаемый заряд имеем второе, основное определение напряжения.

II. Электрическим напряжением между точками 1 и 2 электрического поля или электрической цепи называется удельная работа всех (кулоновских и сторонних) сил, действующих на электрический заряд при его перемещении из точки 1 в точку 2.

Напряжение, определенное этим способом отличается от первого на удельную работу сторонних сил .

Для определённого участка электрической цепи второй интеграл (как и первый) также имеет определённое значение. Действительно, там, где линия интегрирования проходит через источник тока, сторонние силы потенциальны, на остальных же участках Eст=0. Отсюда следует, что определяется однозначно. Его значение принято называть э.д.с. источника тока.

Все другие определения напряжения можно свести к одному из этих двух (названных нами основными). Поэтому достаточно сопоставить некоторые результаты, следующие из двух основных определений. Сравнение проведем по семи вопросам.

Закон Ома для однородного участка электрической цепи. В случаях I и II этот закон записывается и формулируется совершенно одинаково: . Также нет разницы и в методике применения закона к решению задач.

Закон Ома для неоднородного участка электрической цепи.

I.  Закон Ома в этом случае имеет другой вид (нежели для однородного участка) .

II.  Здесь он имеет тот же вид , что и для однородного участка.

Последовательное соединение участков цепи (однородных и неоднородных).

I.  ; ; ; .

II.  ; ; ; .

Параллельное соединение участков цепи (однородных и неоднородных).

  1. Напряжения на всех участках одинаковы . Распишем первое правило Кирхгофа подробнее

.

Это равенство выполняется при любом приложенном напряжении. Устремим его (т.е. ) к бесконечности. Тогда всеми э.д.с. в каждом слагаемом (и в правой части) можно пренебречь. Получаем: , или  - закон параллельного соединения проводников. Устремив теперь к нулю, будем иметь формулу для эквивалентной э.д.с.

.

II. Напряжения на участках в общем различны (равны лишь при ).

Из первого правила Кирхгофа получаем те же (что и в I м случае) формулы для Rэкв иэкв.

Найдём теперь эквивалентное напряжение Uэкв, считая все параллельно соединённые участки одним участком.

1). Будем сначала исходить из закона Ома и первого правила Кирхгофа: . Тогда , т.е., эквивалентное напряжение представляет собой среднее арифметическое напряжение всех участков по проводимости.

2). Так как с другой стороны Uэкв представляет собой удельную работу всех сил действующих на электрические заряды, перемещаемые между начальной и конечной точками, то.

Здесь равно среднему арифметическому всех напряжений по силе тока. Его можно также записать в виде: .

3). Из равенства всей мощности тока сумме мощностей на отдельных ветвях:

, получаем: .

Отсюда следует:  - среднее квадратичное напряжений по проводимости. Каждое из полученных эквивалентных напряжений может найти применение при решении задач соответствующих типов. Приведём некоторые из них:

1). Найти силу тока, по известной проводимости и э.д.с. в каждой ветви при определённой разности потенциалов. Задача решается по схеме: .

2). Вычисление мощности тока во всей цепи по известной силе тока: .

3). Общая мощность при данных сопротивлениях (проводимостях) ветвей .

Что показывает вольтметр, подключенный к участку электрической цепи?

I. Ответ очевиден: напряжение на исследуемом участке.

II. Для однородных участков – напряжение. В общем случае: разность потенциалов, но не напряжение!

Напряжение на зажимах источника тока.

I.  , где и   абсолютные значения э.д.с. и силы тока. Если (например, источник тока отключен от внешней цепи) или , то напряжение на зажимах источника тока численно равно его э.д.с.

II. При (или ) . Напряжение на клеммах разомкнутого источника тока равно нулю!

Квазистационарные токи.

Здесь нужно учитывать возможность возникновения в проводниках индукционного электрического поля. При толковании напряжения в I –м смысле проще всего отнести силы этого поля к сторонним силам.

Пример 3. Через проволочный виток сопротивлением проходит изменяющийся со временем ток . Чему равно напряжение между точками 1.и 2?

I. Изменяющееся магнитное поле витка индуцирует в нем самом вихревое электрическое поле. Удельная работа сил этого поля представляет собой э.д.с. самоиндукции . В соответствии с законом Ома для неоднородного участка цепи . Искомое напряжение . Первая составляющая напряжения  - напряжение на активном сопротивлении, составляющая напряжения называется напряжением на индуктивности. В наиболее важном случае сила тока изменяется по закону . Тогда индуктивное напряжение .

II. , т.е. напряжение на витке тождественно напряжению на активном сопротивлении. Если активным сопротивлением участка можно пренебречь, то , даже, если индуктивное сопротивление очень велико!

Выводы. Уже из этого беглого сопоставления двух трактовок понятия напряжения следует, что II –е определение напряжения требует от преподавателей и обучаемых большей осмотрительности при его применении в учебном процессе. Характерно, что авторы, определяющие напряжение во II –м смысле, при изложении темы “Электрические колебания” используют все же I е основное определение напряжения. Так, Савельев И.В. [3, с.260] приводит формулы для индуктивного напряжения , , хотя согласно его же определению на с.98 оно должно равняться нулю.

Тем не менее II я трактовка термина “напряжение” вполне приемлема в средней и в высшей школе, особенно, если не предусматривается последовательное применение одного какого-нибудь определения во всем курсе электромагнетизма.

Литература

  1. Иродов И.Е. Основные законы электромагнетизма. – М.: Высшая школа, 1991.-289с.

  2. Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики: Электродинамика: Учеб. Пособие для студентов физ.-мат.фак.пед. ин-тов.-М.: Просвещение, 1990.-319с.

  3. Савельев И.В. Курс общей физики, т.2.- М.: Наука, 1978.-480с.

  4. Фриш С.Э. и Тиморева А.В. Курс общей физики, т2, Гос.издат.тех.-теор.лит.М.,1957.-504с.

  5. Иоффе А.Ф. Курс физики. т.1.- ГИТТЛ, 1940.-520с.

  6. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм: Учеб.пособие. – М.: Высш. Школа, 1983.-463с.

  7. Сивухин Д.В. Электричество: Учеб. пособие.–М.:Наука, 1977 (Общий курс физики, тЗ).-687с.

  8. Тамм И.Е. Основы Теории Электричества. – М.: Наука, 1976.-616с.

  9. Абрагам-Беккер. Теория электричества. ОНТИ. Глав. редакция общетехнич. лит-ры. Л.-М., 1936.-281с.

  10. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. – М.: Высш. школа, 1978.-231с.

  11. Беккер Р. Теория электричества, т.2 Гос. Издательство технико-теоретической литературы Ленинград, М. 1941.-391с.

  12. Калашников Э.Г. Электричество М.: Наука, 1977.-592с.

The notion of the electric voltage

V.S. Malykh, I.N. Zhukova

In didactic aspect the notion “electrical voltage” is studied.

© В.С. Малых, И.Н. Жукова

gigabaza.ru

Рабочее напряжение - это... Что такое Рабочее напряжение?

Рабочее напряжение

3а. Номинальная мощность светового прибора

Суммарная номинальная мощность ламп, на которую рассчитан световой прибор

2.2.3. Рабочее напряжение - максимальное напряжение, приложенное к рассматриваемой части, когда машина работает при номинальном напряжении и в нормальных условиях эксплуатации.

Примечания:

1. Нормальные условия эксплуатации - условия, включающие в себя возможные изменения напряжения внутри машины, которые возникают, например, при срабатывании выключателя цепи или повреждения лампы.

2. При определении рабочего напряжения не принимают во внимание величины напряжений, возникающие вследствие переходных процессов в источнике питания.

3.2.3 рабочее напряжение (working voltage): Максимальное напряжение, приложенное к рассматриваемой части, когда машина работает при номинальном напряжении и при нормальной нагрузке.

3.59 рабочее напряжение: Максимальное значение напряжения (постоянного тока или эффективного значения переменного тока), возможное на любой конкретной изоляции при номинальном напряжении электрооборудования.

Примечания

1 Переходные процессы не принимают во внимание.

2 Условия разомкнутой цепи и нормальные условия эксплуатации принимают во внимание.

3.4 рабочее напряжение: Наибольшее значение напряжения постоянного или переменного тока, которое может возникнуть (локально) по любой изоляции при номинальном напряжении питания (колебаниями напряжений можно пренебречь) в нормальных режимах работы или при разомкнутой электрической цепи.

3.10 рабочее напряжение: Напряжение, приложенное к электрофильтру (полю), определяемое алгоритмом автоматической системы управления агрегата питания при заданных технологических параметрах, условиях эксплуатации и технического обслуживания.

2.49 Рабочее напряжение - максимальное действующее значение напряжения, которое может быть приложено к любой изоляционной системе при номинальном входном напряжении в условиях холостого хода или в нормальных условиях эксплуатации, при этом угол сдвига фаз и перенапряжение, возникающее вследствие переходного процесса, во внимание не принимаются.

Примечания

1 При рассмотрении изоляционной системы между обмотками, которые не предназначены для соединения между собой, считают, что рабочее напряжение - это наивысшее значение напряжения, имеющего место в любой из этих обмоток.

2 Следует обратить внимание на тот факт, что рабочее напряжение относительно земли на входе может заметно отличаться для однофазных систем, не содержащих провода нейтрали, для трехфазных систем, соединенных в звезду, без заземленной нейтрали и соединенных в треугольник. Вторичное напряжение может искусственно возрасти относительно земли в трансформаторе, что обусловливается режимами, происходящими в электрическом бытовом приборе или в оборудовании.

3.43 рабочее напряжение: Максимальное значение напряжения (постоянного тока или эффективное значение переменного тока), возможное на любой конкретной изоляции при номинальном напряжении электрооборудования.

Примечания

1 Переходные процессы не принимают во внимание.

2 Условия разомкнутой цепи и нормальные условия эксплуатации принимают во внимание.

3.18 рабочее напряжение (operating voltage): Значение фактического напряжения, подаваемого на действующий электронагреватель.

14. Рабочее напряжение

Напряжение, установленное изготовителем и указанное на внешней стороне корпусов вилки и розетки

2.2 рабочее напряжение: Наибольшее действующее значение напряжения переменного тока, которое может быть приложено к изоляции патрона, без учета переходных процессов, при работе лампы или стартера в нормальном режиме или при отсутствии лампы или стартера.

2.2 рабочее напряжение (working voltage): Наибольшее действующее значение напряжения переменного тока, которое может быть приложено к изоляции патрона, без учета переходных процессов, при работе лампы в нормальном режиме или при отсутствии лампы.

1.2.9.6 рабочее напряжение (working voltage): Наибольшее напряжение, которому подвергается или может быть подвергнута рассматриваемая изоляция или компонент при работе оборудования в нормальных условиях эксплуатации.

1.2.9.6 рабочее напряжение (working voltage): Наибольшее напряжение, которому подвергается или может быть подвергнута рассматриваемая изоляция или компонент при работе оборудования в нормальных условиях эксплуатации.

3.18 рабочее напряжение: Фактическое напряжение, подаваемое на действующий электронагреватель.

3.60 рабочее напряжение (working voltage): Максимальное напряжение (исключая переходные напряжения), которому подвергается рассматриваемая часть машины, когда она работает при номинальном напряжении и в условиях нормальной эксплуатации.

3.2.3 рабочее напряжение (working voltage): Максимальное напряжение, приложенное к рассматриваемой части, когда машина работает при номинальном напряжении и при нормальной нагрузке.

3.6 рабочее напряжение (working voltage): Наибольшее действующее значение напряжения, которое может быть на любой изоляции при нормируемом напряжении сети, без учета переходных процессов, при холостом ходе или при нормальной работе.

3.10 рабочее напряжение: Напряжение, приложенное к электрофильтру (полю), определяемое алгоритмом автоматической системы управления агрегата питания при заданных технологических параметрах, условиях эксплуатации и технического обслуживания.

1.2.9.6 РАБОЧЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ: Наибольшее напряжение, которому подвергается или может быть подвергнута рассматриваемая изоляция или компонент при работе оборудования в нормальных условиях эксплуатации.

24.6 Рабочее напряжение двигателей, непосредственно подсоединенных к сети питания и имеющих основную изоляцию, адекватную номинальному напряжению прибора, не должно превышать 42 В. Дополнительно двигатели должны соответствовать требованиям приложения I.

Соответствие требованию проверяют измерениями и испытаниями по приложению I.

Комплекты шлангов для подсоединения приборов к водопроводным магистралям должны соответствовать требованиям [4]. Они должны поставляться в комплекте с прибором.

Соответствие требованию проверяют осмотром.

24.7. (Введен дополнительно, title="Изменение № 1, ИУС 2-2010").

3.3.3. рабочее напряжение: Наибольшее среднеквадратичное значение напряжения переменного или постоянного тока на любой конкретной изоляции, которое имеет место, когда на оборудование подают номинальное напряжение.

Примечания

1. Переходные процессы не учитывают.

2. Условия разомкнутой цепи и нормальные рабочие условия принимают во внимание.

1.2.43. рабочее напряжение: Максимальное напряжение (действующее значение), которое имеет место на токоведущих частях светильника при нормируемом напряжении электрической сети при разомкнутой или замкнутой цепи, при этом переходные процессы во внимание не принимают.

1.2.43 рабочее напряжение (working voltage): Максимальное действующее значение напряжения, которое может установиться на изолированных деталях при нормируемом напряжении электрической сети в режиме холостого хода или при нормальной работе; при этом переходные процессы во внимание не принимают.

1.2.43 рабочее напряжение: Максимальное напряжение (действующее значение), которое устанавливается на токоведущих частях светильника при нормируемом напряжении электрической сети при разомкнутой или замкнутой цепи; при этом переходные процессы во внимание не принимают.

3.2.3 РАБОЧЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ (WORKING VOLTAGE): Самое высокое напряжение, которое может непрерывно прикладываться к изоляции во время НОРМАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ.

Примечание - В том числе, как при НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ, так и в условиях разомкнутой цепи.

9. Рабочее напряжение

Максимальное напряжение, под которым может оказаться участок изоляции аппарата в рабочем и пусковом режимах (а также при вынутой лампе) при напряжении сети 1,1 номинального (напряжение, возникающее при переходных процессах, во внимание не принимается). Если в схеме аппарата имеется конденсатор, то рабочее напряжение определяется при максимальной для данного аппарата емкости конденсатора

Смотри также родственные термины:

3.10 рабочее напряжение (или внешняя нагрузка): Совокупность внешних условий и требований в рабочей системе, которые могут отрицательно повлиять на психологическое или физиологическое состояние оператора.

Рабочее напряжение (ток)

Значение напряжения (тока) на обмотке, при котором гарантируется работоспособность реле в эксплуатационных условиях

3.2 рабочее напряжение в сети (operating voltage in a system): Значение напряжения при нормальных условиях в данный момент времени и в данной точке сети. (См. стандарт [10], статья 601-01-2.)

11. Рабочее напряжение в системе электроснабжения

D. Betriebsspannung

E. Operating voltage (in a system)

F. Tension de service (dans un reseau)

Значение напряжения при нормальном режиме в рассматриваемый момент времени в данной точке системы электроснабжения

32 рабочее напряжение в электрической сети Up: Среднеквадратическое значение напряжения при нормальном режиме в рассматриваемый момент времени в данной точке системы электроснабжения

de. Betriebsspannung (im system)

en. Operating voltage (in system)

fr. Tension de service (dans un réseau)

Определения термина из разных документов: рабочее напряжение в электрической сети Up

25. Рабочее напряжение высокочастотного вакуумного выключателя (переключателя)

Рабочее напряжение

Напряжение, подаваемое на контакты электрической цепи высокочастотного вакуумного выключателя (переключателя), при котором гарантируется срабатывание высокочастотного вакуумного выключателя (переключателя) в эксплуатационных условиях

36. Рабочее напряжение магнитного усилителя

Напряжение на рабочей обмотке магнитного усилителя

3. Рабочее напряжение питания

Напряжение, находящееся в пределах допускаемых отклонений от номинального напряжения, в которых обеспечивается работа аппаратуры с заданными параметрами

3.1.2 рабочее напряжение сети (operating voltage in a system): Значение напряжения при нормальных условиях в конкретной точке сети [МЭС 601-01-22].

49. Рабочее напряжение ФЭПП

D.Betriebsspannung

E. Operating voltage

F. Tension de régime

Tension de service

3.23 рабочее напряжение электронагревательной секции: Номинальное эффективное напряжение, при котором предусмотрена эксплуатация электронагревательной секции.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

normative_reference_dictionary.academic.ru

остаточное напряжение - это... Что такое остаточное напряжение?

 остаточное напряжение

2.1 остаточное напряжение: Напряжение, возникающее и сохраняющееся в стеклянном образце в процессе его перехода из пластичного в хрупкое состояние.

3.27 остаточное напряжение (residual voltage) Ures: Минимальное значение напряжения Urms(1/2)или Urms(1), зарегистрированное во время провала или прерывания напряжения.

Примечание - Значение остаточного напряжения выражают в вольтах, процентах или долях входного напряжения Udin. Для класса А характеристик процесса измерения применяют Urms(1/2), для класса S допускается применять Urms(1/2)или Urms(1)(см. 5.4.1).

Смотри также родственные термины:

3.2.22. остаточное напряжение (на конденсаторе) [residual voltage (on a capacitor)]: Напряжение, остающееся между зажимами конденсатора в отрезок времени, следующий за отсоединением от источника электроэнергии.

(МЭК 60110-1, 1.3.24, MOD).

Примечание - Требования для статических зарядов - по 6.3.1.

3.4 остаточное напряжение (напряжение при провале): Минимальное среднеквадратическое значение напряжения, зарегистрированное во время провала или кратковременного прерывания напряжения.

Примечание - Остаточное напряжения (напряжение при провале) может быть выражено в вольтах, а также в процентах или долях опорного напряжения.

3.4 остаточное напряжение (при провале и прерывании напряжения): Минимальное среднеквадратическое значение напряжения, зарегистрированное во время провала или кратковременного прерывания напряжения.

Примечание - Значение остаточного напряжения может быть выражено в вольтах, а также в процентах или долях опорного напряжения.

3.17 остаточное напряжение Ures (residual voltage Ures): Пиковое значение напряжения, появляющегося на выводах УЗИП вследствие прохождения разрядного тока.

Определения термина из разных документов: остаточное напряжение Ures

50. Остаточное напряжение анода генераторной (модуляторной, регулирующей) лампы

Остаточное напряжение

Наименьшее мгновенное значение напряжения анода генераторной (модуляторной, регулирующей) лампы в заданном динамическом режиме работы

4. Остаточное напряжение после релаксации sо - действительное напряжение образца по истечении определенного промежутка времени, прошедшего с начала испытания, при условии, что общая длина образца не изменялась в течении испытания. Остаточное напряжение рассчитывается для действительной площади поперечного сечения образца, измеренного перед началом испытания.

3.1.28 остаточное напряжение провала напряжения: Минимальное среднеквадратическое значение напряжения, отмеченное в течение провала напряжения.

Примечание - В соответствии с требованиями настоящего стандарта остаточное напряжение провала напряжения выражают в процентах опорного напряжения.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

  • Остаточное магнитное поле
  • остаточное напряжение (на конденсаторе)

Смотреть что такое "остаточное напряжение" в других словарях:

  • остаточное напряжение — Ures Минимальное значение напряжения Urms(1/2) или Urms(1), зарегистрированное во время провала или прерывания напряжения. Примечание. Значение остаточного напряжения выражают в вольтах, процентах или долях входного напряжения Udin. Для класса A… …   Справочник технического переводчика

  • остаточное напряжение — liekamoji įtampa statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. residual voltage vok. Restspannung, f rus. остаточное напряжение, n pranc. tension résiduelle, f …   Automatikos terminų žodynas

  • остаточное напряжение — liekamasis įtempis statusas T sritis chemija apibrėžtis Medžiagos pusiausvirasis įtempis, kai nustoja veikti išoriniai veiksniai. atitikmenys: angl. residual strain rus. остаточное напряжение …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • Остаточное напряжение —         напряжение, остающееся в твёрдом теле, подвергнутом какому либо внешнему воздействию, а затем освобожденному от него. О. н. возникнет в том случае, когда внешние воздействия создают в теле не только упругую деформацию, но и пластическую …   Большая советская энциклопедия

  • остаточное напряжение интегральной микросхемы — остаточное напряжение Напряжение между входом и выходом интегральной микросхемы при включенном канале и заданном значении коммутируемого тока. Обозначение Uост UDS [ГОСТ 19480 89] Тематики микросхемы Синонимы остаточное напряжение …   Справочник технического переводчика

  • остаточное напряжение конденсатора — Напряжение на выводах конденсатора в определенный момент после отключения от сети. [ГОСТ 27390 87] См. также разрядное устройство Остаточное напряжение в момент повторного включения одной и той же ступени не должно превышать 10 % номинального… …   Справочник технического переводчика

  • остаточное напряжение анода генераторной (модуляторной, регулирующей) лампы — остаточное напряжение Наименьшее мгновенное значение напряжения анода генераторной (модуляторной, регулирующей) лампы в заданном динамическом режиме работы. [ГОСТ 20412 75] Тематики электровакуумные приборы Синонимы остаточное напряжение …   Справочник технического переводчика

  • остаточное напряжение (для защиты) — Напряжение, равное сумме напряжений фаза земля. Примечание В русском языке часто используется близкий по смыслу термин «напряжение на выходе разомкнутого треугольника», который обозначает напряжение, равное сумме фазных напряжений, и… …   Справочник технического переводчика

  • остаточное напряжение при коротком замыкании — Напряжение какой либо фазы или полюса электроустановки в рассматриваемой точке сети, удаленной от места короткого замыкания [ГОСТ 26522 85] Тематики электробезопасность …   Справочник технического переводчика

  • остаточное напряжение Ures (в УЗИП) — Пиковое значение напряжения, появляющегося на выводах УЗИП вследствие прохождения разрядного тока. [ГОСТ Р 51992 2011 (МЭК 61643 1:2005)] Тематики УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений) EN residual voltage …   Справочник технического переводчика

normative_reference_dictionary.academic.ru

Электрическое напряжение: термин один, понятия–разные

1. /1_2001-.DOCЭлектрическое напряжение: термин один, понятия–разные
2001г. №6

Труды ФОРА

Электрическое напряжение: термин один, понятия–разные

В.С.Малых, И.Н.Жукова

Адыгейский государственный университет, Майкоп

В дидактическом аспекте исследуется понятие «электрическое напряжение», широко применяемое в разделе «Электричество» курса физики в средней и в высшей школе. Обращается внимание на различие определений электрического напряжения в учебной и справочной литературе по физике, что совершенно необходимо учитывать при изучении физики в вузе. Проводится сравнительный анализ двух трактовок термина «электрическое напряжение», соответствующим этим определениям. Сопоставляются также теоретические построения и технологии решения учебных задач. Материал статьи может найти применение в практике преподавания физики в вузе и в школьных классах с углубленным изучением физики.

Напряжение (электрическое), пожалуй, единственный физический термин, обозначающий в учебной литературе по физике, по меньшей мере, два различных понятия. Так, в [1, с.53], [2, с.64] и др. напряжение отождествляется с разностью потенциалов: , а в [3, с.98] с работой, “совершаемой электростатическими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда…на данном участке цепи”: . Некоторые авторы [4, 5] вообще обходятся без этого термина или вводят его в самом конце курса, понимая под напряжением стороннюю электродвижущую силу [6, с. 347]. В [6, с.202] также упоминается, но никак не выделяется и далее не применяется определение напряжения через разность потенциалов. Напряжение определяется также и “как интеграл , взятый вдоль линии провода” [7, с.196], или линейный интеграл напряженности электрического поля [8, с.169]. При этом поле может быть и непотенциальным, т.е. теряет смысл понятие разности потенциалов.

В старой учебной литературе по физике термин напряжение являлся синонимом термина напряженность [9, с.145]. Академик Тамм И.Е. указывает: “Нужно весьма остерегаться смешивать понятия напряжения и напряженности поля , тем более, что иногда эти понятия обозначаются одним и тем же термином «напряжение»” [8, с.169].

Соответственно различным определениям напряжения по разному трактуются некоторые правила и выводы электромагнетизма. Поскольку авторы учебных и справочных пособий в основном придерживаются своей трактовки, а студенты и учащиеся профильной школы пользуются, как правило, разными учебниками по физике, то часто возникают дидактические проблемы, связанные с непониманием обучаемыми сущности некоторых электромагнитных явлений. Поэтому считаем целесообразным провести сравнительный анализ различных подходов к понятию напряжения на основе фундаментальных представлений курса общей физики.

Кулоновские и сторонние силы. Все силы, действующие на свободные заряженные частицы, принято делить на две группы. К первой группе относятся кулоновские силы, действующие на свободные заряды со стороны электростатического поля, а также со стороны стационарного электрического поля постоянного электрического тока.

Электрическое поле постоянного тока носит статический характер и является потенциальным (кулоновским) полем [10, с.71]. Это связано с тем, что конфигурация электрических зарядов – источников электрического поля постоянного тока не изменяется с течением времени, так как одни электрические заряды непрерывно сменяются другими, такими же. Значит, заряд каждого элемента неподвижного проводника остается постоянным, т.е. каждый элемент заряда проводника неподвижен, и заряд этого элемента не изменяется со временем. Можно воспроизвести стационарное поле постоянного тока, заменив проводник, по которому протекает электрический ток диэлектриком с такой же поверхностной плотностью заряда, что и на проводниках, т.е. «заморозив» движущиеся заряды.

Для стационарного электрического поля справедливы основные соотношения электростатики: теорема Гаусса , условие потенциальности поля , уравнение Пуассона . Отличие электрического поля постоянного тока от электростатического поля проявляется в том, что 1) оно существует и внутри проводников с током; 2) его силовые линии в общем случае не нормальны к поверхности проводника.

Во вторую группу входят остальные (кроме кулоновских) силы, действующие на заряды внутри проводника: магнитные, термоэлектрические, инерционные и т.д. Для краткости эти силы называют сторонними. Известно, что для поддержания постоянного тока в замкнутой цепи без них не обойтись. Необходимо только, чтобы работа сторонней силы по замкнутому контуру, проходящему вдоль цепи, была отлична от нуля. Этому требованию не удовлетворяют, в частности, силы тяготения. Поэтому гравитационные силы не принято относить к группе сторонних. При рассмотрении переменных электромагнитных полей и токов силу, действующую на заряд со стороны индукционного электрического поля также иногда [8, с.353] не включают в группу сторонних, хотя работа этой силы по замкнутой траектории вдоль электрической цепи может оказаться отличной от нуля.

Однородные и неоднородные проводники.

Однородность проводника или проводящей среды означает одинаковость физических и химических свойств среды во всех точках проводника. Для однородных тел справедлив закон Ома в дифференциальной и интегральной формах. Здесь  - напряженность кулоновского потенциального поля,  - соответствующая разность потенциалов; сторонние силы отсутствуют.

В неоднородном проводнике существуют области с различными свойствами, такими как температура, давление, скорость, химический состав и др. В области неоднородности на заряды действуют сторонние силы независимо от наличия или отсутствия кулоновских. Например, при соприкосновении двух различных металлов через контакт будут переходить электроны из металла с большей концентрацией электронов в металл с меньшей концентрацией. Полное объяснение этого явления дается только квантовой механикой. Но для понимания на феноменологическом уровне можно считать, что на электроны подействовала сторонняя сила, под действием которой они перешли из одного металла в другой. В результате этого перехода в области контакта возникает электростатическое поле, на электроны будут действовать кулоновские силы, и когда они скомпенсируют действие сторонних сил, установится равновесие зарядов внутри данного неоднородного проводника. При изучении постоянного тока следствие неоднородности проводника – наличие сторонних сил кладется в основу определения однородного и неоднородного участков электрической цепи: “Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется о д н о р о д н ы м. Участок, на котором на носители тока действуют сторонние силы, называется н е о д н о р о д н ы м” [3, с.99].

Напряженность силового поля.

Как и для электростатического поля, напряженность произвольного силового поля в данной точке определяется отношением силы , с которой поле действует на заряженную частицу, внесенную в данную точку поля, к заряду этой частицы. Так, для сил инерции: , а магнитное поле, которое действует только на движущиеся частицы, можно заменить эквивалентным ему электрическим полем , где  -скорость частицы,  - магнитная индукция.

Удельная работа силы.

Удельной работой силы поля, действующей на заряженную частицу, будем называть отношение механической работы силы к заряду частицы: . При перемещении частицы из точки 1 в точку 2 удельная работа выражается следующим образом:

,

где  - линейный интеграл вдоль траектории частицы.

В случае электростатического поля или электрического поля постоянного тока не зависит от траектории частицы и однозначно определяется её начальным и конечным положениями. Напомним, что такие поля являются потенциальными, и что каждой точке поля можно приписать соответствующий потенциал  так, что в любой области пространства, занимаемой электрической цепью. Для индукционного электрического поля удельная работа зависит не только от положения начальной и конечной точек, но и от линии, по которой берется интеграл (от траектории, по которой движется частица). Как известно, этот факт является определяющим признаком вихревого поля.

В учебной литературе по физике обсуждению (рассмотрению) индукционного электрического поля уделено гораздо меньше внимания, чем полю электростатическому. Поэтому считаем уместным привести здесь конкретный пример.

Пример 1. Пусть в некоторой области пространства существует осесимметричное магнитное поле (ось O перпендикулярна плоскости рисунка). Это, к примеру, может быть поле соленоида (на рисунке –S –сечение витков соленоида, перпендикулярное оси). Если поток этого поля изменяется со временем, то образуется индукционное электрическое поле, для которого циркуляция вектора по контуру, охватывающему соленоид, равна . На расстоянии r от оси O напряжённость поля равна .

Вычислим теперь удельную работу электрического поля на различных участках.

Участок 1a2 (его длина ): .

Участок 1b2. Т.к., , то , и  = .

Аналогично для участка 1с2:  = .

Участок 1d2. Здесь . Тогда .

Такой же результат получается для участка 1e2. Итак, для некоторых областей не зависит от линии интегрирования: ; . Тем не менее, определённой разности потенциалов между точками 1 и 2 здесь приписать нельзя, т.к. в общем удельные работы сил поля не равны: . Если силу относят к сторонним, то удельную работу называют электродвижущей силой (э.д.с).

Перейдём к другому примеру удельной работы сторонней силы.

Пример 2. Речь пойдёт о вращающемся металлическом диске, в котором под влиянием центробежной силы инерции электроны должны перемещаться к краю диска, что приведёт к возникновению электрического поля внутри диска. Попытки экспериментально исследовать это явление были предприняты в самом начале становления электронной теории [11, с.31], но успехом не увенчались. С тех пор данный пример рассматривают только как учебный, причём исключительно в системе отсчёта, связанной с вращающимся диском. Напряжённость поля сторонних сил (центробежных сил инерции):

Удельная работа центробежных сил на произвольном участке 1a2 составляет

.

Как и следовало ожидать, поле сил инерции является для всей области диска потенциальным: их удельная работа не зависит от траектории, а однозначно определяется положениями материальной и конечной точек. Поэтому вращающийся диск является источником тока, э.д.с. которого при заданном  зависит только от расстояний OA и OB (см. рис.) между каждым из скользящих контактов и осью вращения диска. В получившейся замкнутой электрической цепи на участке АДD действуют как кулоновские, так и сторонние (центробежные) силы, на участке АВСD, только кулоновские. Работа кулоновских сил по замкнутому контуру ABCDA равна нулю, а для сил инерции отлична от нуля. Таким образом, силы являющиеся в пределах диска потенциальными, во всём пространстве, в котором находится диск, уже непотенциальны. Этот результат справедлив для всех источников постоянного тока, сторонние силы которых (как это бывает в большинстве случаев) не зависят от силы проходящего через них тока [7, с.193]

Сравним теперь для электрической цепи с вращающимся диском участки 1) BCD и 2) AD. Для обоих участков удельная работа кулоновских сил . Удельная работа сторонних сил на участке BCD равна нулю, а на участке BAD составляет

.

Если , то . Закон Ома для участка BCD (однородный участок): . Закон Ома для участка BAD (действуют сторонние силы): . В данном случае (э.д.с. отрицательна, т.к. q соответствует физической сущности явления: действие силы инерции на отрицательные свободные частицы (электроны) приводит к образованию положительно заряженной области диска вблизи оси, что равносильно движению положительного заряда от краёв диска к оси, т.е. противоположно направлению AD. Ведь когда говорят о направлении сторонних сил, то подразумевают направление силы, действующей на положительный заряд.

Общее правило знаков в законе Ома для участка цепи. Закон Ома для участка цепи, содержащего э.д.с. имеет вид: .

Начальная и конечная точки участка 1 и 2 задают направление 12. Сила тока, текущего в направлении 1-2 положительна, против направления 1-2 – отрицательна.

Э.д.с., сторонние силы которой направлены по 1-2 положительна, против 1-2 – отрицательна. Это правило годится для любых случаев, а не только для случаев, когда направление тока известно (как это представлено в [2, с.75]).

Электрическое напряжение между двумя точками представляет собой удельную работу сил, действующих на электрический заряд, при его перемещении из одной точки в другую. Данное утверждение нельзя считать определением напряжения пока конкретно не указана о работе каких сил идёт речь. Если учитываются только электростатические (кулоновские) силы, то напряжение совпадает с разностью потенциалов. Получаем первое основное определение электрического напряжения.

I. Электрическим напряжением U12 между точками 1 и 2 электрического поля или электрической цепи называется удельная работа кулоновских сил, действующих на электрический заряд при его перемещении из точки 1 в точку 2. Согласно этому определению: . Часто напряжение обозначается просто U, без индексов 12, но их всегда подразумевают, причём порядок следования индексов соблюдается обязательно. Очевидно, что U21=  U12.

При учете всех сил, действующих на перемещаемый заряд имеем второе, основное определение напряжения.

II. Электрическим напряжением между точками 1 и 2 электрического поля или электрической цепи называется удельная работа всех (кулоновских и сторонних) сил, действующих на электрический заряд при его перемещении из точки 1 в точку 2.

Напряжение, определенное этим способом отличается от первого на удельную работу сторонних сил .

Для определённого участка электрической цепи второй интеграл (как и первый) также имеет определённое значение. Действительно, там, где линия интегрирования проходит через источник тока, сторонние силы потенциальны, на остальных же участках Eст=0. Отсюда следует, что определяется однозначно. Его значение принято называть э.д.с. источника тока.

Все другие определения напряжения можно свести к одному из этих двух (названных нами основными). Поэтому достаточно сопоставить некоторые результаты, следующие из двух основных определений. Сравнение проведем по семи вопросам.

Закон Ома для однородного участка электрической цепи. В случаях I и II этот закон записывается и формулируется совершенно одинаково: . Также нет разницы и в методике применения закона к решению задач.

Закон Ома для неоднородного участка электрической цепи.

I.  Закон Ома в этом случае имеет другой вид (нежели для однородного участка) .

II.  Здесь он имеет тот же вид , что и для однородного участка.

Последовательное соединение участков цепи (однородных и неоднородных).

I.  ; ; ; .

II.  ; ; ; .

Параллельное соединение участков цепи (однородных и неоднородных).

  1. Напряжения на всех участках одинаковы . Распишем первое правило Кирхгофа подробнее
.

Это равенство выполняется при любом приложенном напряжении. Устремим его (т.е. ) к бесконечности. Тогда всеми э.д.с. в каждом слагаемом (и в правой части) можно пренебречь. Получаем: , или  - закон параллельного соединения проводников. Устремив теперь к нулю, будем иметь формулу для эквивалентной э.д.с.

.

II. Напряжения на участках в общем различны (равны лишь при ).

Из первого правила Кирхгофа получаем те же (что и в I м случае) формулы для Rэкв иэкв.

Найдём теперь эквивалентное напряжение Uэкв, считая все параллельно соединённые участки одним участком.

1). Будем сначала исходить из закона Ома и первого правила Кирхгофа: . Тогда , т.е., эквивалентное напряжение представляет собой среднее арифметическое напряжение всех участков по проводимости.

2). Так как с другой стороны Uэкв представляет собой удельную работу всех сил действующих на электрические заряды, перемещаемые между начальной и конечной точками, то.

Здесь равно среднему арифметическому всех напряжений по силе тока. Его можно также записать в виде: .

3). Из равенства всей мощности тока сумме мощностей на отдельных ветвях:

, получаем: .

Отсюда следует:  - среднее квадратичное напряжений по проводимости. Каждое из полученных эквивалентных напряжений может найти применение при решении задач соответствующих типов. Приведём некоторые из них:

1). Найти силу тока, по известной проводимости и э.д.с. в каждой ветви при определённой разности потенциалов. Задача решается по схеме: .

2). Вычисление мощности тока во всей цепи по известной силе тока: .

3). Общая мощность при данных сопротивлениях (проводимостях) ветвей .

Что показывает вольтметр, подключенный к участку электрической цепи?

I. Ответ очевиден: напряжение на исследуемом участке.

II. Для однородных участков – напряжение. В общем случае: разность потенциалов, но не напряжение!

Напряжение на зажимах источника тока.

I.  , где и   абсолютные значения э.д.с. и силы тока. Если (например, источник тока отключен от внешней цепи) или , то напряжение на зажимах источника тока численно равно его э.д.с.

II. При (или ) . Напряжение на клеммах разомкнутого источника тока равно нулю!

Квазистационарные токи.

Здесь нужно учитывать возможность возникновения в проводниках индукционного электрического поля. При толковании напряжения в I –м смысле проще всего отнести силы этого поля к сторонним силам.

Пример 3. Через проволочный виток сопротивлением проходит изменяющийся со временем ток . Чему равно напряжение между точками 1.и 2?

I. Изменяющееся магнитное поле витка индуцирует в нем самом вихревое электрическое поле. Удельная работа сил этого поля представляет собой э.д.с. самоиндукции . В соответствии с законом Ома для неоднородного участка цепи . Искомое напряжение . Первая составляющая напряжения  - напряжение на активном сопротивлении, составляющая напряжения называется напряжением на индуктивности. В наиболее важном случае сила тока изменяется по закону . Тогда индуктивное напряжение .

II. , т.е. напряжение на витке тождественно напряжению на активном сопротивлении. Если активным сопротивлением участка можно пренебречь, то , даже, если индуктивное сопротивление очень велико!

Выводы. Уже из этого беглого сопоставления двух трактовок понятия напряжения следует, что II –е определение напряжения требует от преподавателей и обучаемых большей осмотрительности при его применении в учебном процессе. Характерно, что авторы, определяющие напряжение во II –м смысле, при изложении темы “Электрические колебания” используют все же I е основное определение напряжения. Так, Савельев И.В. [3, с.260] приводит формулы для индуктивного напряжения , , хотя согласно его же определению на с.98 оно должно равняться нулю.

Тем не менее II я трактовка термина “напряжение” вполне приемлема в средней и в высшей школе, особенно, если не предусматривается последовательное применение одного какого-нибудь определения во всем курсе электромагнетизма.

Литература

  1. Иродов И.Е. Основные законы электромагнетизма. – М.: Высшая школа, 1991.-289с.
  2. Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики: Электродинамика: Учеб. Пособие для студентов физ.-мат.фак.пед. ин-тов.-М.: Просвещение, 1990.-319с.
  3. Савельев И.В. Курс общей физики, т.2.- М.: Наука, 1978.-480с.
  4. Фриш С.Э. и Тиморева А.В. Курс общей физики, т2, Гос.издат.тех.-теор.лит.М.,1957.-504с.
  5. Иоффе А.Ф. Курс физики. т.1.- ГИТТЛ, 1940.-520с.
  6. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм: Учеб.пособие. – М.: Высш. Школа, 1983.-463с.
  7. Сивухин Д.В. Электричество: Учеб. пособие.–М.:Наука, 1977 (Общий курс физики, тЗ).-687с.
  8. Тамм И.Е. Основы Теории Электричества. – М.: Наука, 1976.-616с.
  9. Абрагам-Беккер. Теория электричества. ОНТИ. Глав. редакция общетехнич. лит-ры. Л.-М., 1936.-281с.
  10. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. – М.: Высш. школа, 1978.-231с.
  11. Беккер Р. Теория электричества, т.2 Гос. Издательство технико-теоретической литературы Ленинград, М. 1941.-391с.
  12. Калашников Э.Г. Электричество М.: Наука, 1977.-592с.

The notion of the electric voltage

V.S. Malykh, I.N. Zhukova

In didactic aspect the notion “electrical voltage” is studied.

© В.С. Малых, И.Н. Жукова

refdt.ru


Каталог товаров
    .