НАПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ

Мы привыкли в быту к этому слову. Все знают: в комнатной розетке напряжение 220 В. А может быть, все-таки 311 В? Чтобы ответить на этот вопрос, определим понятие: напряжением между двумя точками электрической цепи называют работу по перемещению между ними единичного положительного заряда. В системе СИ за единицу напряжения принят вольт (1 В), названный так в честь итальянского ученого А. Вольта, изучавшего электричество в конце XVIII — начале XIX в. От величины напряжения зависит ток в цепи (см. Электродинамика) и энергия частицы, прошедшей путь между двумя электродами (рис. 1).

Возможность получения высоких напряжений ограничена электрической прочностью изоляторов, в том числе и воздуха. Максимальные значения напряжения, достижимые сегодня, исчисляются несколькими миллионами вольт. Минимальные напряжения, с которыми еще имеют дело в технике, составляют доли мкВ. Таким образом, диапазон напряжений охватывает более чем 12 порядков: от 10^-6 до 10⁶ В.

Самые точные измерения напряжения производят с помощью потенциометра (рис. 2). В этом приборе измеряемую величину сравнивают с напряжением эталона — нормального элемента Вестона. Точность результата — пять-шесть знаков. Если требуется измерить напряжение в десятки и даже сотни тысяч вольт, то его величину находят по расстоянию между большими металлическими шарами, при котором происходит пробой в воздухе.

А как же обстоит дело с напряжением в бытовой сети? Его величина колеблется по синусоидальному закону. Поэтому приборы для его измерения проградуированы так, чтобы показывать среднеквадратичное, или действующее, значение напряжения: U_g=U_m/√2, где U_m — максимальное, или амплитудное, напряжение. Именно действующее напряжение входит в формулу для расчета мощности в цепях переменного тока: Р=U_g²/R Вт (в СИ). Здесь R—сопротивление цепи. Итак, и 220 и 311 В — правильные цифры: вторая — это максимальное напряжение в нашей сети.