Elektromos feszültség
A feszültség az, ami az elektromos töltéseket mozgásra készteti. Ez az a "lökés", amely a töltések mozgását okozza egy vezetékben vagy más elektromos vezetőben. Úgy is elképzelhető, mint az az erő, amely a töltéseket tolja, de ez nem erő. A feszültség a töltések mozgását okozhatja, és mivel a töltések mozgása áramot jelent, a feszültség áramot okozhat.
Az elektromos potenciálkülönbség a valódi tudományos kifejezés, de általában feszültségnek nevezik. Nem hivatalosan a feszültséget vagy az elektromos potenciálkülönbséget néha "potenciálkülönbségnek" nevezik. A feszültséget bizonyos körülmények között elektromotoros erőnek (EMF) is nevezik.
A feszültség egy elektromos potenciálkülönbség, két hely közötti elektromos potenciálkülönbség. Az elektromos potenciálkülönbség vagy feszültség mértékegysége a volt. A voltot Alessandro Volta emlékére nevezték el. Egy volt egy joule per coulombnak felel meg. A volt egység jelét nagy V-vel írjuk, mint a (9V). A Nemzetközi Egységrendszer szabályai szerint a személynévből származó névvel rendelkező egységek jelzése nagybetűs.
Felhívjuk figyelmét, hogy a volt és a feszültség két különböző dolog. A volt egy olyan mértékegység, amellyel valamit mérünk. Mind az elektromos potenciál, mind a feszültség olyan dolog, amit mérünk, és a volt mindkettő mértékegysége. A volt egység jelét V-vel írjuk (9 volt vagy 9 V). Ha a feszültséget egy képletben használjuk, akkor dőlt betűvel írjuk, például: V = 9 V {\displaystyle V=9\,{\text{V}}} 
, vagy kurzív betűkkel írva. Ha csak egy betűjelet kell használni, akkor kisbetűs v-t lehet használni, pl. feszültség = áram × ellenállás {\displaystyle {\text{feszültség}}={\text{áram}}\szoros {\text{ellenállás}}} 
vagy v = ir {\displaystyle {\text{v}}={\text{ir}}}} 
. A villamosmérnökök a feszültségre az e {\displaystyle e}
szimbólumot használják, pl. e = i r {\displaystyle e=ir} 
, hogy a feszültség és a volt közötti különbség egyértelmű legyen.
Technikailag a feszültség a két pont közötti elektromos potenciálkülönbség, és mindig két pont között mérjük. pl. egy akkumulátor pozitív és negatív vége között, egy vezeték és a föld között, vagy egy vezeték vagy egy áramkör egy pontja és az áramkör egy másik részének egy pontja között. A mindennapi használatban az USA-ban a háztartási villamos energia esetében a feszültség leggyakrabban 120V. Ezt a feszültséget az elektromos vezetéktől a földig mérik.
Vegyük észre, hogy a teljesítmény (energia) átviteléhez feszültségnek és áramnak is kell lennie. Például egy vezetéken lehet magas feszültség, de ha nincs összekötve, akkor nem történik semmi. A madarak nagyfeszültségű vezetékekre, például 12 kV és 16 kV-os vezetékekre szállhatnak anélkül, hogy elpusztulnának, mert az áram nem folyik át a madáron.
Kétféle feszültség létezik: egyenfeszültség és váltakozó feszültség. Az egyenfeszültség (egyenáramú feszültség) mindig azonos polaritású (pozitív vagy negatív), mint például egy akkumulátorban. A váltakozó áramú feszültség (AC feszültség) váltakozik a pozitív és a negatív között. Például a konnektorból érkező feszültség másodpercenként 60-szor (Amerikában) vagy 50-szer (Nagy-Britanniában és Európában) változtatja a polaritását. Az egyenáramot jellemzően az elektronikában, a váltakozó áramot pedig a motorokban használják.
Nagyfeszültségű kábel csatlakoztatása
Meghatározás
A feszültség az elektromos potenciál változása két hely között
, vagy az elektromos potenciális energia változása két hely
között egy coulombra vetítve.
V = Δ ( E P E / q ) = ( E P E / q ) 2 - ( E P E / q ) 1 {\displaystyle V=\Delta (EPE/q)=(EPE/q)_{2}-(EPE/q)_{1}}} 
Ahol V=feszültség, EPE=elektromos potenciális energia, q=töltés, ∆=különbség.
Földelési feszültség
A feszültséget mindig két pont között mérik, és az egyiket gyakran "földnek" vagy nulla voltos (0V) pontnak nevezik. A legtöbb váltakozó áramú elektromos berendezésben van egy kapcsolat a földdel. A valódi földdel való összeköttetés egy vízvezetéken, egy földbe ásott vagy behajtott földelőrúdon, vagy egy föld alá ásott, alkalmas fémvezetőn (nem gázvezeték) keresztül történik. Ez a csatlakozás az elektromos rendszer épületbe való belépési pontjánál, minden olyan oszlopnál, ahol transzformátor van az utcán (gyakran egy villanyoszlopon), és a rendszer egyéb helyein történik. A feszültségmérés referenciapontjaként az egész Föld bolygót használják. Egy épületben ezt a földet két vezetéken viszik el minden egyes elektromos készülékhez. Az egyik a "földelő vezeték" (a zöld vagy csupasz vezeték), és biztonsági földként szolgál a berendezések fém részeinek a földdel való összekötésére. A másik vezetéket a rendszer áramköreinek egyik elektromos vezetőjeként használják, és "nullavezetőnek" nevezik. Ez a földpotenciálon levő vezeték zárja le az összes áramkört, visszavezetve az áramot bármely elektromos berendezésből a rendszer épületekbe való belépési pontjához, majd a rendszerint az utcán lévő transzformátorhoz. Az épületeken kívül sok helyen szükségtelenné válik az áramköröket lezáró és az épületektől a generátorokhoz vezető vezeték. A visszatérő útvonal, amely az összes áramot visszavezeti, maga a föld. Az
egyenáramú áramkörökben a generátor vagy akkumulátor negatív végét gyakran nevezik "földnek" vagy nulla voltos (0V) pontnak, még akkor is, ha lehet, hogy van vagy nincs kapcsolat a földdel. Ugyanazon a nyomtatott áramköri lapon (PCB) több földelés is lehet, például érzékeny analóg áramköröknél az áramkör ezen része használhat "analóg földelést", és a digitális résznek van egy " digitális földelése". Az
elektromos berendezésekben a 0 voltos pont lehet a fém alváz, az úgynevezett alvázföld, vagy a tényleges földhöz való csatlakozás, az úgynevezett földelés, mindkettőnek saját szimbóluma van, amelyet az elektromos kapcsolási rajzokon (áramköri rajzokon
) használnak.
Mérőeszközök
A feszültség mérésére szolgáló eszközök közé tartozik a voltmérő és az oszcilloszkóp.
A feszültségmérő két pont közötti feszültséget mér, és beállítható egyenáramú vagy váltakozó áramú üzemmódra. A voltmérő mérheti például egy akkumulátor egyenfeszültségét (jellemzően 1,5 V vagy 9 V), vagy a falon lévő konnektorból származó váltakozó feszültséget (jellemzően 120 V).
Összetettebb jelek esetén oszcilloszkóp használható az egyen- és/vagy váltakozó feszültség mérésére, például a hangszórón mért feszültség mérésére.
Potenciálkülönbség
Az a pont és a b pont közötti feszültség vagy potenciálkülönbség az az energiamennyiség joule-ban kifejezve (az elektromos tér hatására), amely ahhoz szükséges, hogy 1 coulomb pozitív töltés az a pontból a b pontba kerüljön. Az a és b pont közötti negatív feszültség az, amikor 1 coulomb energiára van szükség ahhoz, hogy egy negatív töltés az a pontból a b pontba kerüljön. Ha egy töltött tárgy körül egyenletes elektromos tér van, akkor a negatív töltésű tárgyakat magasabb feszültségek felé, a pozitív töltésűeket pedig alacsonyabb feszültségek felé húzza. A két pont közötti potenciálkülönbség/feszültség független az a pontból a b pontba való eljutáshoz megtett úttól. Így az a pontból b pontba + a b pontból c pontba eső feszültség mindig egyenlő az a pontból c pontba eső feszültséggel.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a feszültség?
V: A feszültség egy elektromos potenciálkülönbség, két hely közötti elektromos potenciálkülönbség. Úgy is elképzelhető, mint az az erő, amely a töltéseket mozgásra készteti egy vezetékben vagy más elektromos vezetőben.
K: Milyen mértékegységet használnak a feszültség mérésére?
V: A feszültség mérésére szolgáló egység a volt. Ennek az egységnek a szimbóluma nagy V-vel van írva (9V).
K: Hogyan okoz a feszültség áramot?
V: A feszültség hatására a töltések elmozdulnak, és mivel a mozgó töltések áramot hoznak létre, a feszültség áramot okozhat.
K: Ki volt Alessandro Volta, és miért róla nevezték el a voltot?
V: Alessandro Volta olasz fizikus volt, aki 1800-ban feltalálta az első akkumulátort. A voltot róla nevezték el, hogy ezzel is tisztelegjenek a tudományhoz való hozzájárulása előtt.
K: A volt és a feszültség két különböző dolog?
V: Igen, a volt olyan mértékegység, amellyel valamit mérünk, míg a feszültség arra utal, amit ezekkel az egységekkel mérünk.
K: Mi a feszültség két típusa?
V: A feszültségnek két típusa van - egyenáram (DC) és váltakozó áram (AC). Az egyenáram mindig azonos polaritású, míg a váltakozó áram váltakozva pozitív és negatív polaritású.
K: Lehetséges, hogy a madarak nagyfeszültségű vezetékekre szálljanak anélkül, hogy kárt tennének bennük?
V: Igen, a madarak leszállhatnak nagyfeszültségű vezetékekre, például 12 és 16 kV-os vezetékekre anélkül, hogy elpusztulnának, mert ahhoz, hogy a teljesítmény (energia) átmenjen rajtuk, feszültségnek és áramnak is jelen kell lennie - ha csak az egyik elem van jelen, akkor nem történik semmi.
