Для того, чтобы понять, что такое электрическое напряжение, мы рассмотрим его с точки зрения гидравлики. Во всем этом нам поможет водонапорная башня.
Давайте наполовину наполним водонапорную башню водой.
Где будет больше давление на дно водонапорной башни? Картинка A или B?
Я думаю, это картинка A. А что вы можете рассказать нам об этих трех башнях?
Самое сильное давление на дно башни вода оказывает на картинке A. Самое низкое давление в башне C. Итак, чем больше воды в водонапорной башне, тем больше давление на дно этой водонапорной башни. Это очевидно. Но откуда берется сила, которая давит на дно башни? Эта гравитационная сила.
Электрическое давление - это и есть напряжение
Почему я так много написал о гидравлике? Мы вроде как изучаем электронику, верно? Все дело в том, что электроника и гидравлика тесно связаны. И то, и другое регулируется одними и теми же физическими законами, только в разных областях науки. Нижняя часть водонапорной башни является начальным уровнем, то есть его можно принять за ноль. В электронике ноль принимается за знак “минус”. Вы можете видеть его на всех аккумуляторах, перезаряжаемых батареях и источниках питания постоянного тока.
На лабораторном источнике питания мы можем изменять "уровень воды”. Этот “уровень воды” в электронике называется электрическим напряжением и измеряется в вольтах.
Например, на моем лабораторном блоке питания я могу установить напряжение на 5 вольт.
или даже 12 вольт
Максимальное напряжение, поддерживаемое моим блоком питания, составляет 32 вольта.
Где я могу измерить напряжение от источника питания? Напряжение измеряется между плюсом и минусом.
Электрический ток и напряжение, в чем разница
Многие люди часто путают термины "электрический ток" и "напряжение". На самом деле все довольно просто. Давайте снова представим водонапорную башню. Водонапорная башня полностью заполнена.
В дно водонапорной башни вода оказывает давление, вызванное силой притяжения земли.
Молекулы воды неподвижны. Давление есть, но движения нет.
Давайте заварим трубу к основанию нашей водонапорной башни.
Молекулы воды сразу начнут течь в одном направлении. Чувствуете разницу?
В первом случае вода никуда не текла, но создавала давление. Во втором случае вода устремлялась в одном направлении. По аналогии с электроникой, в первом случае мы имеем электрическое напряжение, а во втором случае - электрический ток.
Как измерить напряжение
Во-первых, нам нужно знать тип электрического напряжения: переменный или постоянный. Затем мы должны подобрать вольтметр для определенного типа напряжения. Давайте рассмотрим это в качестве примера.
У меня есть мультиметр, который имеет множество различных функций измерения.
Как измерить переменное напряжение
Знак переменного напряжения (тока) в радиоэлектронной промышленности выглядит следующим образом:
Чтобы измерить напряжение переменного тока, нам нужно найти знак “V = ~” . Давайте измерим напряжение сети. Поскольку я живу в России, напряжение нашей сети составляет около 220 вольт. Я беру свой мультиметр и ставлю указатель на “V = ~”. Вот так:
У меня на мультиметре есть клавиша “SEL”. Нажимая ее, я проверяю, отображается ли значок “~ AC". В других мультиметрах это может быть совершенно другая клавиша.
Здесь мы также видим два гнезда для измерительных щупов. Черный на COM и красный на входе.
Давайте измерим напряжение в нашей сети. Для этого берем наши измерительные щупы и вставляем их в розетку.
На дисплее мультиметра мы увидим напряжение в нашей розетке. В нашем случае это 227 Вольт. Небольшое отклонение от эталонных 220 вольт считается нормой.
Как измерить постоянное напряжение
Чтобы измерить напряжение постоянного тока, мы должны навести указатель на значок ~= V. Затем нажмите кнопку переключения режима, в моем случае это кнопка “SEL” и убедитесь, что на дисплее мультиметра отобразится значок “= DC". Вот так:
У нас есть литий-ионный аккумулятор. Поскольку все химические источники тока выдают постоянное напряжение, давайте его измерим.
Мы также можем определить полярность напряжения. Красный щуп теперь находится на плюсовой стороне, а черный - на минусовой. Таким образом, левый контакт батареи - плюс, правый контакт - минус.
Что произойдет, если поменять местами щупы мультиметра? На дисплее появится знак “минус”.