Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Jedan od najosnovnijih pojmova u elektrotehnici je pojam "električni napon" . U ovom ćemo članku objasniti što je to i kako ga izračunati.

Objašnjenje jednostavnim riječima

Električni napon U je sam uzrok koji "tjera" električnu struju I. Električni napon se javlja uvijek kada su naboji međusobno odvojeni, odnosno svi negativni naboji s jedne strane, a svi pozitivni naboji na drugoj. Ako ove dvije strane spojite električno vodljivim materijalom, teći će električna struja.

Općeprihvaćena definicija pojma "električni napon" .

Električni napon (ili samo napon) je razlika potencijala između dvije točke u električnom polju. Ovo je pokretačka snaga za električni naboj.

Potencijal u električnom polju je energija nabijenog tijela, neovisno o njegovom električnom naboju. Radi pojašnjenja, možete pogledati usporedbu s vodenim krugom ispod u članku.

Ima još jedna definicija (iz udžbenika fizike za 8. razred):

Napon je fizikalna veličina koja karakterizira električno polje. Električni napon između dviju točaka električnog polja brojčano je jednak radu izvršenom pri prijenosu naboja od 1 C između njih silnicama električnog polja.

Usporedba pomoću modela protoka vode.

Dobra analogija koja će vam pomoći da vizualizirate napon i potencijal je vodeni krug. U ovoj shemi imate dva bazena na različitim visinama koji su povezani cijevi.U ovoj cijevi voda može teći iz gornjeg bazena u donji. Voda se zatim pumpa natrag u gornji bazen pomoću pumpe kao što je prikazano na slici ispod.

Električni napon - usporedba pomoću modela strujanja vode

U svojim mislima sada možete jednostavno usporediti pumpu s izvorom električnog napona. Osim toga, protok vode može se usporediti s električnom strujom. Pumpa transportira vodu iz donjeg bazena u gornji. Odatle samostalno teče natrag u donji bazen. U ovom primjeru, pumpa je pogon za protok. Što je veća visinska razlika, strujanje je jače. Odlučujući faktor je potencijalna energija gornjeg bazena. Možete usporediti razliku u energiji između dva bazena s razlikom u električnom potencijalu. Jednostavno rečeno, veća razlika u visini odgovara većem električnom naponu.

Formula

Formula za električni napon U, prema Ohmovom zakonu za dio kruga, je

U=RI .

Kao što možete vidjeti iz ove formule, ako električni napon ostane nepromijenjen, tada što je veći električni otpor (R), niža je struja (I).

Druga formula za izračunavanje električnog napona je:

U=P / I .

To jest, napon U je jednak snazi podijeljenoj sa strujom I.

Jedinica za električni napon

SI jedinica za električni napon je volt, skraćeno V (u čast talijanskog znanstvenika A. Volte).

1 volt (1 V) je napon između dvije točke električnog polja, pri prijenosu naboja od 1 C između njih, 1 J je napravljen.

[U]=1 V

Sada možete objasniti značenje 4,5 V ili 9 V na okrugloj ili dugmastoj bateriji. Radi se o tome da pri prijenosu naboja od 1 C s jednog pola izvora na drugi (kroz spiralu žarulje ili drugog vodiča) sile električnog polja mogu izvršiti rad od 4,5 J, odnosno 9 J.

U elektrotehnici napon može varirati između mikrovolta (1 uV=110-6V) i milivolta (1 mV=10-3V), do kilovolta (1 kV=1103V) i megavolta (1 MV=106 V)

Možete pretvoriti pojedinačne jedinice ovako:

1V=1000mV, 1mV=1000µV, 1MV=1000kV, 1kV=1000V.

Električni napon u krugu

Jedan od sljedećih simbola obično se koristi za izvore napona u krugovima.

Izvori napona i električni krugovi

Izvor napona uvijek ima dva priključka/pola. Plus pol i minus pol. Sam napon je označen strelicom napona (UQ). Za izvore, uvijek se prikazuje od plusa do minusa.

Pad napona na otporniku također se može označiti strelicom napona (označeno crvenom strelicom na dijagramu UR ). Ovo označava tehnički smjer električne struje.

Često možete čuti izraz "napon otvorenog kruga" ili "napon izvora" . Ovo je izlazni napon neopterećenog izvora, tj. izvor na koji ništa nije povezano. Ako je krug zatvoren s opterećenjem, tada se može mjeriti samo napon na polovima izvora.

Električni naponi u serijskoj i paralelnoj vezi

Već imamo članak o serijskom i paralelnom ožičenju gdje detaljnije raspravljamo o ovoj temi. Stoga ćemo ovdje pokriti samo neke od osnova.

Kada su spojene u seriju, komponente su spojene u seriju.

Električni napon u serijskom spoju

Ovdje je napon izvora podijeljen otpornicima. Ova točka je također opisana drugim Kirchhoffovim pravilom. Ovdje vrijedi sljedeće:

UQ=U1+ U2+ U3

to jest, napon izvora jednak je zbroju električnih napona na pojedinačnim otpornicima. Napon izvora različito se raspoređuje na različite otpornike.

U paralelnom električnom krugu, komponente su raspoređene paralelno jedna s drugom. To se može vidjeti na sljedećem dijagramu.

Električni napon u paralelnom strujnom krugu

Puno je lakše odrediti električne napone na otpornicima, budući da su u paralelnom spoju:

UQ=U1=U2=U3

Stoga je napon na otpornicima jednak naponu izvora.

Mjerenje električnog napona

Mjerači napona, koji se nazivaju i voltmetri, uvijek se spajaju paralelno s potrošačem na kojem se napon mjeri.

Jedan od najčešće korištenih voltmetara je digitalni multimetar (DMM), pa ćemo vam pokazati postupak mjerenja napona pomoću DMM-a. Prvo trebate postaviti vrstu električnog napona (DC - istosmjerna struja ili AC - izmjenična struja).

Za istosmjernu struju morate obratiti pozornost na točan polaritet, tj. spojite plus na pozitivni pol. Sljedeći korak je odabir ispravnog raspona mjerenja. Ako ne možete procijeniti kolika je vrijednost koju mjerite, postavite raspon na najveći mogući raspon i krenite odatle dok ne pronađete onaj pravi. Na kraju, samo trebate "očitati" električni napon s uređajem.

Primjeri tipičnih vrijednosti napona

Za neke primjene, odgovarajući električni napon može se pronaći u donjoj tablici.

LED1,2 - 1,5 V
USB punjač5 B
Napon akumulatora automobila12, 4 - 12,8 V
Izlazni napon (RMS ili RMS)230 V
Visokonaponski dalekovodi (DV)60 kV - 1 MW

Možete vidjeti da na visokonaponskim vodovima postoji napon do megavolta. Tako visoki električni naponi koriste se za smanjenje gubitaka u dugim vodovima.

Odlučujući faktor za potrošača je snaga P, koja se može izračunati za konstantan napon pomoću formule:

P=UI

To znači da je električna struja I potrošaču jednako važna kao i električni napon. Prema Ohmovom zakonu, odnos između struje i napona je:

U=RI .

Ako napon ostane isti, otpor određuje količinu struje. Da biste to ilustrirali, zamislite sljedeće. Imate tri različita bazena koji su napunjeni istom količinom vode. Svaki bazen ima odvod koji se razlikuje po presjeku, tj. u jednom bazenu odvodna cijev je jako mala, a u drugom je jako velika.

Stalni električni napon može se odrediti činjenicom da su sve posude napunjene do iste visine. Ako je odvod uzak na dnu, predstavlja veliki otpor. Struja ovdje može teći samo sporo. Ako je presjek odvodne cijevi veći, tada je otpor manji i prema tome može teći više struje.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Električar