Формула напряжения в физике
Напряжение равно работе поля, делённой на перенесённый заряд: U = A/q. По закону Ома U = I · R. Здесь U — напряжение, В; A — работа, Дж; q — заряд, Кл; I — сила тока, А; R — сопротивление, Ом.
Формула напряжения U = A/q: величины и единицы
| Величина | Обозначение | Единица СИ | Как найти |
|---|---|---|---|
| Напряжение | U | В (вольт) | U = A/q; U = IR |
| Работа электрического поля | A | Дж | A = qU |
| Заряд | q | Кл | q = A/U |
| Сила тока | I | А | I = U/R |
| Мощность | P | Вт | P = UI |
1 В = 1 Дж/Кл: при напряжении 1 В поле, перенося заряд 1 Кл, совершает работу 1 Дж. Напряжение измеряют вольтметром, подключённым параллельно участку.
Сможешь без таблицы? 3 вопроса
Напряжение: работа поля, закон Ома, соединения: от простых к трудным. Напряжение по работе и заряду, по закону Ома, в последовательной цепи и на клеммах источника.
Контрольная по этой теме скоро?
10 заданий и шпаргалка: Миша соберёт прогон по теме и карточки на утро.
В 10–11 классе? Это задание 11 ЕГЭ
«Школьный» на 30 дней — 199 ₽: тетради для печати, тренажёры по темам, ОГЭ и ВПР. Оформить «Школьный»
Учителю: собрание и памятка для родителей
Презентация к родительскому собранию и памятка, как готовиться к контрольным и экзаменам.
Родителю: как помочь с подготовкой
Что спросить у ребёнка, сколько заниматься и как видеть прогресс без лишнего контроля.
Как пользоваться формулой напряжения?
Электрическое напряжение показывает, какую работу совершает поле, перемещая заряд 1 Кл: U = A/q. Здесь U — напряжение в вольтах, A — работа в джоулях, q — заряд в кулонах. По закону Ома U = IR, через мощность U = P/I. Ниже — напряжение при соединениях, на клеммах источника, в однородном поле и задачи.
Скачать PDFА4, 1 лист, 202 КБ: таблица для печати и QR-код на эту страницуПолучить в TelegramПришлю эту таблицу в PDF — и, если захочешь, напомню повторить через 3 дня10 карточек из таблицы: Миша спросит их снова, когда начнут забываться. Без регистрацииТекст со ссылкой на таблицу и 3 вопроса — для чата класса
Все формулы напряжения
Такой формулы нет. Попробуйте: последовательное, параллельное, эдс, конденсатор, трансформатор.
| Что | Формула | Пояснение |
|---|---|---|
| Напряжение по определению | U = A/q | работа поля по переносу единичного заряда |
| Напряжение по закону Ома | U = IR | падение напряжения на резисторе |
| Напряжение через мощность | U = P/I = √(PR) | |
| Последовательное соединение | U = U_1 + U_2; (U_1)/(U_2) = (R_1)/(R_2) | на большем сопротивлении большее напряжение |
| Параллельное соединение | U = U_1 = U_2 | напряжение на всех ветвях одинаковое |
| Напряжение на клеммах источника | U = ε − Ir | ε — ЭДС, r — внутреннее сопротивление; без тока U = ε |
| Разность потенциалов | U = φ_1 − φ_2 | в электростатике напряжение и разность потенциалов совпадают |
| Однородное электрическое поле | U = Ed | E — напряжённость, В/м; d — расстояние вдоль линии поля |
| Напряжение на конденсаторе | U = q/C | C — ёмкость, Ф |
| Идеальный трансформатор | (U_1)/(U_2) = (N_1)/(N_2) | N — число витков обмоток |
| Действующее значение переменного напряжения | U_д = (U_m)/(√2) | в сети 220 В — действующее, амплитуда около 311 В |
Что показывает напряжение?
Напряжение — энергетическая характеристика поля: сколько работы совершается при переносе каждого кулона заряда. Если на лампе 220 В, то каждый кулон, проходя через неё, отдаёт 220 Дж энергии, которая превращается в свет и тепло.
Ток — это сколько заряда проходит за секунду, напряжение — сколько энергии несёт каждый кулон. Их произведение — энергия за секунду, то есть мощность: P = UI.
Как выразить работу, заряд и сопротивление?
Из U = A/q: работа A = qU, заряд q = A/U. Из U = IR: сила тока I = U/R, сопротивление R = U/I. Из U = ε − Ir: внутреннее сопротивление r = (ε − U)/I — так его находят по показаниям вольтметра и амперметра.
Примеры задач на формулу напряжения
Пример 1. Какое напряжение на спирали сопротивлением 55 Ом, если ток в ней 4 А? U = 4 · 55 = 220 В.
Пример 2. При переносе заряда 0,5 Кл между двумя точками поле совершило работу 6 Дж. U = 6 / 0,5 = 12 В.
Пример 3. Три одинаковые лампы соединены последовательно и подключены к 12 В. Ток во всех одинаковый, сопротивления равны, поэтому напряжение делится поровну: по 4 В на каждой.
Какие ошибки делают в задачах на напряжение?
- Путают ЭДС и напряжение на клеммах: они равны, только когда ток не идёт.
- Считают, что при последовательном соединении напряжение на всех резисторах одинаково. Одинаков ток, а напряжение пропорционально сопротивлению.
- Подключают вольтметр последовательно — у него большое сопротивление, и ток почти пропадает.
- Подставляют амплитуду вместо действующего значения переменного напряжения.
В каком классе проходят напряжение?
Электрическое напряжение, единицу вольт, вольтметр и закон Ома для участка цепи проходят в 8 классе. В 10 классе напряжение связывают с разностью потенциалов и напряжённостью поля (U = Ed), вводят ЭДС и напряжение на клеммах источника. В 11 классе — действующее напряжение и трансформатор.
Задача ЕГЭ по этой таблице
Задание 11 ЕГЭ по физике. В последовательной цепи ток одинаковый, поэтому напряжения пропорциональны сопротивлениям: U_{2}/U_{1} = R_{2}/R_{1}.
-
Задание 11 ЕГЭ
К источнику постоянного напряжения подключены последовательно два резистора сопротивлениями 4 Ом и 8 Ом. Напряжение на резисторе сопротивлением 4 Ом равно 6 В. Определите напряжение на резисторе сопротивлением 8 Ом. Ответ выразите в вольтах и запишите только число.
Показать ответ
Задания не загрузились. Обновите страницу или откройте тренажёр.
Задание дня ЕГЭ — каждый день одно новое: решить сегодняшнее · напоминание в Telegram раз в день
Как это спрашивают на ЕГЭ и ОГЭ?
Напряжение на участке цепи находят в задании 11 ЕГЭ, напряжение на трансформаторе — в задании 13. Изменение показаний вольтметра при перестройке цепи — задания 14 и 15.
- Задание 11 ЕГЭ: электрическое поле и токНапряжение на резисторе, в последовательной и параллельной цепи, в однородном поле.
- Задание 13 ЕГЭ: колебания, волны, оптикаНапряжение на обмотках трансформатора.
- Задание 15 ЕГЭ: электродинамика, соответствиеКак изменятся показания вольтметра при изменении сопротивления.
- Задание 25 ЕГЭ: сложная задача по электродинамикеНапряжение на конденсаторе и на клеммах источника.
Теория по теме:
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Вопросы и ответы
В чём измеряется напряжение?
В вольтах: 1 В = 1 Дж/Кл. Малые напряжения — в милливольтах, высокие — в киловольтах (1 кВ = 1000 В).
Как найти напряжение, если известны сила тока и сопротивление?
Умножьте силу тока на сопротивление: U = IR. Например, ток 0,2 А через резистор 50 Ом создаёт на нём напряжение 10 В.
Чем напряжение отличается от ЭДС?
ЭДС — работа сторонних сил источника по переносу единичного заряда внутри него. Напряжение на клеммах меньше ЭДС на падение напряжения внутри источника: U = ε − Ir.
Одинаково ли напряжение при параллельном соединении?
Да: все ветви подключены к одним и тем же двум точкам, поэтому напряжение на них одинаковое. Токи в ветвях при этом разные.
Источники
- Физика. 8 класс: учебник А. В. Перышкина (М.: Просвещение) — электрическое напряжение, единицы напряжения, вольтметр, закон Ома
- Физика. 10 класс: учебник Г. Я. Мякишева, Б. Б. Буховцева, Н. Н. Сотского (М.: Просвещение) — разность потенциалов, связь напряжения с напряжённостью, ЭДС
- ФИПИ: кодификатор и спецификация ЕГЭ по физике — электростатика и законы постоянного тока; задания 11, 13, 15 и 25