Bir tel üzerindeki iki nokta arasında voltaj ölçülürse, aradaki direnç olmadan voltaj sıfır mıdır?

Bir seri devrem var. Diyelim ki pilin potansiyel farkı var 10 Volts.

Akım herhangi bir dirence çarpmadan önce telin iki noktasında, bir voltmetrenin okuyucularını bağlarım. Direnç olmadığı ve voltaj formülü olduğu için V = IR, voltajın bu iki nokta arasında sıfır okuyacağı anlamına mı geliyor?

Ama bu nasıl olabilir - 10 voltluk akımın aktığını biliyoruz!

Öğretmenimin verdiği örnek, elektriğin akan bir nehir gibi olduğudur. Voltaj akan suyun kuvvetidir. Kazık nehrin ortasında kayalar ve bu direniş. Ancak, kayaları kazıp iki noktada ölçmezseniz, nehrin akışında güç (okuma: voltaj) olmadığı anlamına gelmez.

Birisi lütfen açıklığa kavuşturabilir mi?

Gerilim ve akımın kapalı olduğu anlaşılıyor.

Gerilim daha uygun olarak elektromotor kuvvet olarak adlandırılır . Kendi başına enerji akmaz veya aktarmaz.

Akım (genellikle amper cinsinden ölçülür), birim zaman başına ne kadar elektrik yükünün hareket ettiğinin bir ölçüsüdür . Akım aynı zamanda kendi içinde bir enerji akışı değildir.

Enerji akışına güç denir . Güç elde etmek için hem akım ( ) hem de voltaj ( ) gerekir. Güç, ikisinin ürününe eşittir:$I$$E$

Mekanik sistemleri doğrudan duyularımızla gözlemleyebildiğimiz için, bu durumu benzer mekanik sistemler açısından düşünmeye yardımcı olur. Mekanik sistemler ayrıca kuvvet ve hız ürününe eşit olan bir güce sahiptir:

Kuvvetiniz var ama hızınız yoksa, gücünüz yok. Bir örnek, iki sabit destek arasına gerilmiş bir lastik banttır. Bant, desteklere kuvvet uyguluyor. Bu gerilim potansiyel enerjidir. Ancak hiçbir şey hareket etmiyor ve gerilen bantta depolanan enerjinin hiçbiri başka bir şeye aktarılmıyor.

Ancak, grup destekleri hareket ettirebilirse, şimdi hızımız var. Bant destekleri hareket ettirdikçe, gerilmiş bantta depolanan enerji desteklerde kinetik enerjiye dönüştürülecektir. Bu enerji transferinin gerçekleşme hızı güçtür.

Gerilim, elektrik yükünü hareket ettiren bir kuvvettir. Akım elektrik yükünün hızıdır. Direnç, destekleri hareket ettirmenin ne kadar kolay olduğudur.

İşte devrenize daha benzer bir mekanik sistem:

Bir motora bağlı, onu döndürmek için biraz kuvvet uygulayan sert bir halkamız var. Ayrıca halkaya bağlı olarak, halkanın dönüşüne direnen bir frenimiz var. Bu benzetmenin uygun olması için, bunun içinden geçen halkanın hızı ile orantılı bir kuvvet sağlayan bir fren olması gerekir. Bir fana bağlandığını hayal edin, böylece halka daha hızlı döndükçe, fan daha hızlı dönerek daha aerodinamik sürükleme yaratır .

Motor kuvvet uyguluyorsa , fren ters yönde eşit kuvvet uygulamalıdır. Fren kuvveti motorun gücüne eşit değilse, halka fren kuvveti eşit olana ve halka sabit bir hızda dönene kadar onu hızlandıracak veya yavaşlatacak net bir kuvvet yaşayacaktır. Bu nedenle, motorun kuvveti sabitse, halkanın hızı fren gücünün bir fonksiyonudur. Bu Ohm yasasına benzer.$1kN$

Halkaya başka hangi kuvvetler etki ediyor? Sürtünmesiz ideal bir sistem düşündüğümüz için hiçbiri yoktur. A ve B noktalarına gerinim ölçerler ekleyecekseniz, aralarındaki farkı ölçersiniz. B, halkanın direncine karşı freni itmesi nedeniyle sıkıştırılır ve motor frenden emilirken A gerilir.

Peki B ve C arasındaki fark nedir? hiç yok. Bu sezgisel olarak açık değilse, halkadaki bir boşluğu kesip elinizi bu makinenin parçalayabilmesi için yerleştirmeniz gerektiğini düşünün. Bunu yapmak isteyeceğiniz bir nokta var mı? Hayır, halkanın sol tarafında nerede yaparsanız yapın, eliniz eşit şekilde parçalanacaktır.

Gerinim ölçerler tarafından ölçülen kuvvetler voltaja benzer. Gerilimleri sadece diğer gerilimlere göre ölçebiliriz. Bu yüzden voltmetrenizin iki probu var. Siyah kabloyu nereye koyarsanız koyun "0V" olarak tanımlanır. Yani, sorunuzda sunduğunuz senaryo B ve C arasındaki farkı ölçmek gibidir: sıfırdır.

Bu biraz garip görünüyor, çünkü halkanın tüm tarafında basınç kuvveti olduğunu biliyoruz. Bunun bir şey için iyi olması gerektiği anlaşılıyor. Ancak şunu düşünün: Dünya atmosferindeki tüm gazın ağırlığı, deniz seviyesinde inç kare başına yaklaşık 15 pound'luk bir baskı ile sonuçlanır. Bu, sadece bu basınca maruz kaldığı için çalışan bir makine yapabileceğimiz anlamına mı geliyor? Hayır. Bu atmosferik basınçla çalışabilmek için basınçta bir farka ihtiyacımız var . Fark olmadan havayı hareket ettiremeyiz. Yukarıdaki iktidar tanımlarını tekrar düşünün ve bunun nasıl doğru olduğu netleşmelidir.

Voltmetreniz ve öğretmeniniz her ikisi de haklı, ancak elektriğin su benzetmesi ancak bugüne kadar gidebilir. Büyük bir dezavantaj, sudan farklı olarak, mutlak voltaj olmamasıdır. Gerilim her zaman iki nokta arasında görecelidir.

"10 voltluk akım akıyor" diye bir şey yoktur. Gerilim, akımları yapmak için yükleri iten kuvvettir. Akım aslında akan yüklerdir. Akımsız ve akımsız (veya ölçülebilir) olmayan bir voltaja sahip olmak oldukça mümkündür.

Doğru uygularsanız, öğretmeninizin nehir benzetmesi aslında bu durumda çalışır. Gerilim, nehirdeki suyu aşağı doğru iten basınçtır. Bir nehirde, bu basıncı su yüzeyinin yüksekliği olarak görebilirsiniz. Nehirde kayalar kazdığınızda, nehrin yüzeyleri kayaların üzerinde aşağıdan daha yüksek olacaktır. Bu, kayaların üstünde ve altında göreceli bir basınç ölçeri ile ölçtüğünüzde bir basınç farkı olarak görünecektir.

Tel, içinde kaya olmayan bir nehir gibidir. Bir noktadaki basınç ve bir kaç metre yukarı akış hala temelde aynıdır. Voltmetreniz size bunu gösteriyor. Gerçek nehir ve bakır tel arasındaki bir fark, bakır telin gerçek suyun yapabileceği her şeyin aksine, çok daha ideal bir nehir olmasıdır. Tel o kadar kaya değildir (direnç değil), akış için çok az voltaj birikir. Aslında tel üzerindeki iki nokta arasında voltajda küçük bir fark vardır, ancak tel o kadar iyi bir iletkendir ki, bu voltaj farkı sıradan bir multimetrenin ölçmesi için çok küçüktür. Kısa tel parçasını birkaç 10 metrelik tel ile değiştirir ve ardından bunu ölçerseniz, multimetreniz küçük bir voltaj gösterebilir.

içinden 10 voltluk akım akıyor!

Gerilim "akmıyor". Bu elektrovoltaik potansiyelinin bir ölçüsüdür ve bu yüzden sadece var karşısında iki nokta.

Bir dağın yüksekliğini ölçmeye çalışmakla aynı şeydir; "mutlak yükseklik" diye bir şey yoktur, sadece başka bir şeye göre yükseklik vardır, örneğin etrafındaki ovalar, deniz seviyesi, vs.

Voltajla ilgili olan şey, her zaman bir şeye göre ölçülmesi gerektiğidir. Başka bir deyişle, metre bireysel gerilim seviyelerini değil , gerilim farklılıklarını ölçer . İdeal bir durumda, örneğinizdeki sayaç sıfırı okuyacaktır. Bununla birlikte, telin bile küçük bir direnci vardır, bu nedenle mikro volt hassasiyetinde bir ölçüm cihazınız varsa çok küçük bir voltaj okuması olacaktır.

Voltaj farkı açıklaması ile küçük bir tanjant giderken, voltaj seviyeleri aslında insanlara zarar vermez. İnsanlara zarar veren voltaj farklarıdır. Teknisyenler 500.000 gerilim hattında kızarmadan bu şekilde çalışabilirler. Voltaj seviyelerini 500 KV'a kadar getirirler, böylece vücutlarındaki voltaj farkı sıfırdır.

İşte fizik öğretmenimden birinin bize bu kavramı anlamamıza yardımcı olması için söylediği bir örnek. Empire State binasının tepesinde olduğunuzu düşünün. Bu yükseklik size zarar vermez. Ancak, zıplarsanız, yükseklikteki fark sizi öldürür. Bu, voltaj ile aynı kavramdır.

Aslında tel boyunca iki nokta arasında bir voltaj düşüşü vardır - ancak telin direnci küçük olduğundan (hatta telin içinde birkaç çakıl vardır) küçük olacaktır.

Örnek : Telin iki tırnak arasındaki direnci çok küçükse (örneğin 1/1000 ohm) ve 1 Amperlik bir akım akıyorsa, voltaj arasında 1/1000 th'lik bir voltaj düşüşü (0.001V) olacaktır. Voltmetrenin çatalları.

Voltmetreniz 10V aralığına ayarlandıysa, bu voltaj düşüşünü görmezsiniz ve sayaç sıfırı okur.

MV veya hatta uV aralığına kadar ölçmek için bir voltmetre elde edebiliyorsanız, ölçüm cihazının tırnaklarını tel boyunca hareket ettirdiğinizde, akım devreden aktığı sürece voltajda bir değişiklik alacağınızı göreceksiniz.

Akan HİÇBİR akım yoksa (yani devre kesilmişse), voltajdaki bu değişikliği alamazsınız.

Bunun nedeni, bir Volt metrenin iki prob arasındaki voltaj farkını ölçmesidir. Voltajı düşürmek için uçlarınız arasında bir direnç gibi bir devre elemanı olmadığından, voltaj farkı sıfırdır ve sıfır voltaj okuması alırsınız. Nehir benzetmenizle ilgili olarak, hiçbir kaya (AKA dirençleri) olmadığı için, su miktarı ve probların arasında suyun ne kadar hızlı gideceği aynı olacaktır.

Voltaj ölçülürse, tanım gereği ölçümün söylediği voltajdır. Telin özdirenci ve mesafesi ve akan akım miktarı gibi başka bir akıl yürütmeye dayanarak sıfır olarak adlandırırsanız, artık ölçüm dikkate alınmaz.