Elektrické napätie a voltmeter

Na každej batérii, nabíjačke aj spotrebiči je napísané napätie — 1,5 V, 5 V, 230 V — a podľa neho vieš, čo k čomu smieš pripojiť a čo je životu nebezpečné. V tejto lekcii zistíš, čo napätie znamená, ako ho zmeriaš a prečo dve batérie v ovládači dávajú 3 V.

Čo je napätie

Zdroj (článok, batéria, akumulátor) má dva póly. Medzi nimi je elektrické napätie — udáva, ako silno zdroj „tlačí“ elektróny obvodom. Čím väčšie napätie, tým väčší prúd zdroj cez ten istý spotrebič preženie.

Pomôže porovnanie s vodou: napätie je ako výškový rozdiel medzi dvoma nádržami, prúd je ako množstvo vody, ktoré pretečie hadicou. Bez výškového rozdielu voda netečie — bez napätia netečie prúd.

značka: $U$
jednotka: volt, značka V
$1\,\mathrm{kV} = 1\,000\,\mathrm{V}$ (kilovolt), $1\,\mathrm{V} = 1\,000\,\mathrm{mV}$ (milivolt)

Napätie zdrojov okolo teba

zdroj	napätie
tužkový článok (AA, AAA)	1,5 V
akumulátor v mobile	asi 3,7 V
plochá batéria	4,5 V
USB nabíjačka (základné napätie)	5 V
autobatéria	12 V
zásuvka v byte	230 V
vedenie na stĺpoch medzi obcami	22 kV a viac

Napätie článkov a batérií do 4,5 V je na pokusy bezpečné. Napätie zásuvky 230 V je životu nebezpečné — do zásuvky nikdy nič nestrkaj a nerozoberaj spotrebiče zapojené do siete. Vysoké napätie vedení môže preskočiť aj vzduchom, preto sa k nim nikdy nepribližuj (ani šarkanom, ani dronom).

Prevody napätia

$22\,\mathrm{kV} = 22 \cdot 1\,000 = 22\,000\,\mathrm{V}$
$230\,\mathrm{V} = 230 : 1\,000 = 0{,}23\,\mathrm{kV}$
$1\,500\,\mathrm{mV} = 1\,500 : 1\,000 = 1{,}5\,\mathrm{V}$

Teraz ty: priraď zdroj k jeho napätiu.

Voltmeter

Napätie meriame voltmetrom (alebo multimetrom prepnutým na V). Voltmeter zapájame vedľa spotrebiča — jeho dve svorky pripojíme na oba konce súčiastky, na ktorej meriame. Svorka + ide na stranu kladného pólu zdroja. Obvod pritom nerozpájame.

Voltmeter je pripojený na oba konce žiarovky. Meria napätie na žiarovke.

Voltmeter môžeš pripojiť aj priamo na póly batérie — zmeriaš tak jej napätie. Prúd ním tečie len veľmi malý, preto to nie je skrat.

Ampérmeter za sebou, voltmeter vedľa. Keby si voltmeter zapojil za sebou so žiarovkou, žiarovka by takmer nesvietila, lebo voltmeter prúd skoro neprepúšťa. Keby si ampérmeter zapojil vedľa žiarovky, urobil by si skrat.

Články za sebou

Keď články zapojíš za sebou (kladný pól jedného na záporný pól ďalšieho), ich napätia sa sčítajú. Preto sú batérie v ovládači vložené „plus k mínusu“.

Plochá batéria: tri články po 1,5 V za sebou dávajú 4,5 V.

Ovládač s dvoma článkami AA: $2 \cdot 1{,}5\,\mathrm{V} = 3\,\mathrm{V}$ .
Hračka so štyrmi článkami: $4 \cdot 1{,}5\,\mathrm{V} = 6\,\mathrm{V}$ .

Ak jeden článok vložíš naopak, jeho napätie sa odčíta: tri články, z toho jeden otočený, dajú $1{,}5 + 1{,}5 - 1{,}5 = 1{,}5\,\mathrm{V}$ . Preto hračka so zle vloženou batériou nejde.

Teraz ty: chyť správnu odpoveď.

🧪 Pokus: zmeraj napätie batérií (školské laboratórium alebo doma s dospelým)

Pomôcky: multimeter, nový tužkový článok, starý (vybitý) tužkový článok, plochá batéria 4,5 V.

Prepni multimeter na jednosmerné napätie (značka V s rovnou čiarou), rozsah 20 V.
Červený hrot priliž na kladný pól, čierny na záporný. Zapíš napätie.
Zmeraj nový aj starý článok a plochú batériu. Potom hroty otoč — čo ukáže displej?

Bezpečnosť: meraj len batérie, nikdy zásuvku.

Čo uvidíš

Nový článok ukáže okolo 1,5 V (často trochu viac), vybitý menej. Plochá batéria okolo 4,5 V. Keď hroty otočíš, displej ukáže to isté číslo so znamienkom mínus — hroty sú pripojené naopak.

Zapamätaj si

Napätie $U$ udáva, ako silno zdroj ženie elektróny obvodom; jednotka je volt (V).
$1\,\mathrm{kV} = 1\,000\,\mathrm{V}$ , $1\,\mathrm{V} = 1\,000\,\mathrm{mV}$ .
Voltmeter zapájame vedľa spotrebiča, ampérmeter za sebou.
Napätia článkov zapojených za sebou sa sčítajú.
Napätie zásuvky 230 V je životu nebezpečné — pokusy len s batériou.