úvod
Batéria v obvode „poháňa“ náboje, podobne ako čerpadlo poháňa vodu v potrubí. Ako silno ich poháňa, udáva elektrické napätie. Označujeme ho U a meriame vo voltoch (V). Bez napätia by prúd netiekol.
teória
Meranie napätia
Napätie meria voltmeter. Pripája sa paralelne, teda na oba konce súčiastky, na ktorej napätie meriame. Kladná svorka voltmetra sa pripája bližšie ku kladnému pólu zdroja.
Keď sú dve žiarovky zapojené za sebou, napätie zdroja sa medzi ne rozdelí:
U = U₁ + U₂
Na žiarovke s väčším odporom je väčšie napätie. Ako odpor súvisí s napätím a prúdom, ukáže lekcia Ohmov zákon.
vyskúšaj si
Meranie napätia
Kam pripojíš voltmeter?
Voltmeter sa pripája paralelne, na dva konce súčiastky. Žiarovky sú zapojené za sebou a napätie batérie sa medzi ne rozdelí.
Aké napätie je na súčiastke: žiarovka 2 (20 Ω)? Zmeraj ho.
0 / 0V akej jednotke meriame elektrické napätie?
0 / 0teória
Zdroje napätia
| zdroj | napätie |
|---|---|
| tužkový článok | 1,5 V |
| plochá batéria (tri články za sebou) | 4,5 V |
| lítiový článok v telefóne | asi 3,7 V |
| autobatéria | 12 V |
| zásuvka v domácnosti | 230 V |
| vedenie vysokého napätia | 22 000 V až 400 000 V |
- Galvanické články a akumulátory vyrábajú napätie chemickou reakciou, ako ukazuje lekcia Galvanický článok. Napätie vytvorí aj citrón s medenou a zinkovou platničkou.
- Generátory v elektrárňach a dynamo na bicykli menia pohyb na napätie pomocou magnetov.
- Solárne články menia svetlo priamo na napätie.
Keď články zapojíme za sebou, ich napätia sa sčítajú. Plochá batéria má tri články po 1,5 V, spolu 4,5 V.
V stavebnici pripojíš voltmeter vedľa žiarovky a zmeriaš jej napätie. Zdroje v nej sú tieto:
súčiastky v stavebnici
Čo je čo
Hore značka, ktorou súčiastku kreslíš do schémy, pod ňou ako vyzerá naozaj. V stavebnici ich prepneš tlačidlom Schéma a Reálne.
- ČlánokZdroj napätia 1,5 V, napríklad tužková batéria. Má kladný pól + a záporný pól −. Na značke je kladný pól dlhšia tenká čiarka, záporný kratšia hrubá.Viac článkov za sebou dá väčšie napätie: dva 3 V, tri 4,5 V.
- BatériaZdroj, ktorému nastavíš napätie. Plochá batéria má 4,5 V, lebo sú v nej tri články za sebou.Dve batérie za sebou: kladný pól jednej k zápornému pólu druhej, napätia sa sčítajú. Otočená batéria napätie odčíta.
- Solárny článokMení svetlo na elektrickú energiu. Čím viac svetla naň dopadá, tým väčší prúd dá. Posuvníkom nastavíš, ako veľmi svieti slnko.
- Citrónová batériaZinok a meď zapichnuté do citróna dajú asi 0,9 V. Citrón má však veľký vnútorný odpor, a tak dá len malý prúd.Žiarovku nerozsvieti, LED áno, keď spojíš viac citrónov za sebou.
- VoltmeterMeria napätie vo voltoch (V) medzi dvoma bodmi obvodu. Zapája sa vedľa súčiastky, obvod sa pritom nerozpája.Voltmeter má obrovský odpor. Zapojený za sebou obvod skoro úplne zastaví.
- Reálny voltmeterSŠSkutočný voltmeter má veľký, ale nie nekonečný odpor. Pri meraní na súčiastke s veľkým odporom si vezme časť prúdu a ukáže o niečo menej.
vyskúšaj si
Stavebnica: zmeraj napätie
Stavebnica sa načíta v prehliadači.
pozor
Bezpečnosť
Napätie z batérií je bezpečné. Napätie v zásuvke 230 V je životu nebezpečné, s elektrickou sieťou sa nikdy nerobia pokusy. Pri vedení vysokého napätia môže prúd preskočiť aj vzduchom, preto sa k drôtom a stožiarom nepribližujeme a nelezieme na stĺpy ani vagóny.
Zapamätaj si: napätie sa meria vo voltoch voltmetrom zapojeným vedľa súčiastky. Pri zapojení za sebou sa napätie zdroja rozdelí medzi spotrebiče.
Napätie ako práca
Napätie medzi dvoma bodmi udáva, akú prácu vykonajú elektrické sily pri prenesení náboja 1 C z jedného bodu do druhého:
U = W : Q
Jeden volt je joule na coulomb. Batéria s napätím 4,5 V dodá každému coulombu náboja energiu 4,5 J. Voltmeter má veľmi veľký odpor, aby ním tiekol len zanedbateľný prúd a meranie neovplyvnilo obvod. Ampérmeter má naopak veľmi malý odpor.
rozšírenie Citrónová batéria
Do citróna zapichni medenú a zinkovú platničku (napríklad pozinkovaný klinec) a pripoj ich k citlivému voltmetru. Ukáže asi 0,9 V. Citrónová šťava je elektrolyt a zinok v nej odovzdáva elektróny ľahšie ako meď. Jeden citrón žiarovku nerozsvieti, ale niekoľko citrónov zapojených za sebou rozsvieti LED diódu. Viac o tom hovorí lekcia Galvanický článok.
teória
Časté chyby
- „Napätie tečie obvodom.“ Obvodom tečie prúd. Napätie je medzi dvoma bodmi, napríklad medzi pólmi batérie.
- „Voltmeter sa zapája do série.“ Voltmeter sa pripája paralelne. Do série sa zapája ampérmeter.
- „Väčšia batéria má vždy väčšie napätie.“ Veľký monočlánok aj malý tužkový článok majú 1,5 V. Väčší vydrží dlhšie.
- „Na každej žiarovke v sérii je plné napätie batérie.“ Pri zapojení za sebou sa napätie rozdelí.
Od čoho závisí, aký prúd pri danom napätí prejde vodičom, ukazuje ďalšia lekcia Elektrický odpor.