§ 39. Электрическое напряжение. Измерение напряжения

Электрическое поле действует на заряженные частицы и при их перемещении может совершать работу. Эта работа связана с превращением электрической энергии во внутреннюю, механическую и другие виды. Одинаковый прошедший заряд ещё не означает одинаковую переданную энергию. Чтобы сравнивать участки цепи по этому признаку, вводят напряжение — отношение работы поля к перенесённому заряду: U = A/q. Напряжение относится к двум точкам, а не к одной точке самой по себе.

Единица напряжения в СИ — вольт. Напряжение равно одному вольту, если при переносе заряда один кулон поле совершает работу один джоуль: 1 В = 1 Дж/Кл. Например, при напряжении 6 В перенос заряда 2 Кл соответствует работе 12 Дж. Для расчётов используют преобразования A = Uq и q = A/U. Тысяча вольт составляет киловольт, а тысячная доля вольта — милливольт, поэтому приставки важно учитывать.

Напряжение измеряют вольтметром, подключая его параллельно исследуемому участку. Оба вывода прибора соединяют с теми же двумя точками, между которыми требуется измерить напряжение. В отличие от амперметра, вольтметр не вставляют в разрыв основного пути тока. У него большое сопротивление, чтобы через измерительную ветвь проходил сравнительно малый ток. При измерениях постоянного напряжения учитывают знаки клемм и заранее выбирают допустимый предел измерения прибора.

Источник поддерживает напряжение на своих полюсах за счёт преобразования другой энергии. Напряжение может существовать и при разомкнутой цепи, когда ток через потребитель отсутствует. Поэтому нельзя отождествлять напряжение с силой тока: первое описывает энергетическое действие поля, второе — скорость переноса заряда. Для пересказа полезно сопоставить приборы: амперметр измеряет ток последовательно, вольтметр измеряет напряжение параллельно. Самостоятельные измерения в бытовой электросети недопустимы: учебные правила подключения не заменяют профессиональной подготовки и защиты.