ولتاژ الکتریکی به زبان ساده چیست؟ ولتاژ

در مهندسی برق، اصطلاحات «جریان»، «ولتاژ» و «مقاومت» برای توصیف فرآیندهایی که در مدارهای الکتریکی اتفاق می‌افتند استفاده می‌شود. هر کدام از آنها هدف خاص خود را با ویژگی های خاص دارند.

جریان الکتریکی

این کلمه برای توصیف حرکت ذرات باردار (الکترون ها، حفره ها، کاتیون ها و آنیون ها) از طریق یک محیط خاص از ماده استفاده می شود. جهت و تعداد حامل های بار، نوع و قدرت جریان را تعیین می کند.

ویژگی های اساسی جریان موثر بر کاربرد عملی آن

یک الزام اجباری برای جریان بارها وجود یک مدار یا به عبارت دیگر یک مدار بسته است که شرایطی را برای حرکت آنها ایجاد می کند. اگر شکافی در داخل ذرات متحرک ایجاد شود، حرکت جهت دار آنها بلافاصله متوقف می شود.

تمام کلیدها و حفاظ های مورد استفاده در کارهای برقی بر اساس این اصل عمل می کنند. آنها با حرکت دادن کنتاکت ها بین خود قسمت های حامل جریان را جدا می کنند و با این عمل جریان را قطع می کنند. جریان الکتریکیخاموش کردن دستگاه

در بخش انرژی، رایج ترین روش ایجاد جریان الکتریکی از طریق حرکت الکترون ها در داخل فلزات ساخته شده به شکل سیم، لاستیک یا سایر قطعات رسانا است.

علاوه بر این روش از ایجاد جریان در داخل نیز استفاده می شود:

1. گازها و الکترولیت های مایع ناشی از حرکت الکترون ها یا کاتیون ها و آنیون ها - یون های دارای علائم بار مثبت و منفی.

2. محیط های خلاء، هوا و گازها، در معرض حرکت الکترون های ناشی از پدیده گسیل ترمیونی.

3. مواد نیمه هادی ناشی از حرکت الکترون ها و حفره ها.

جریان الکتریکی ممکن است زمانی رخ دهد که:

استفاده از اختلاف پتانسیل الکتریکی خارجی برای ذرات باردار.

هادی های گرمایشی که در حال حاضر ابررسانا نیستند.

دوره واکنش های شیمیاییمرتبط با انتشار مواد جدید؛

تاثیر میدان مغناطیسی اعمال شده بر هادی

شکل موج جریان الکتریکی می تواند به صورت زیر باشد:

1. ثابت به شکل یک خط مستقیم در نمودار زمان.

2. هارمونیک سینوسی متغیر که به خوبی توسط روابط مثلثاتی پایه توصیف شده است.

3. پیچ و خم، تقریباً یادآور سینوسی، اما با زوایای تیز و برجسته، که در برخی موارد به خوبی می‌توان آن را صاف کرد.

4. ضربان دار، زمانی که جهت بدون تغییر ثابت می ماند و دامنه طبق یک قانون کاملاً تعریف شده به طور متناوب از صفر تا حداکثر مقدار نوسان می کند.

جريان الكتريكي مي تواند كار مفيدي را براي فرد انجام دهد كه:

تبدیل به تابش نور؛

گرمایش عناصر حرارتی را ایجاد می کند.

کارهای مکانیکی را به دلیل جذب یا دفع آرمیچرهای متحرک یا چرخش روتورها با درایوهای نصب شده در یاتاقان ها انجام می دهد.

در برخی موارد دیگر تابش الکترومغناطیسی تولید می کند.

هنگامی که جریان الکتریکی از سیم ها عبور می کند، ممکن است به دلایل زیر آسیب وارد شود:

گرمایش بیش از حد مدارها و کنتاکت های حامل جریان؛

تشکیل در مدارهای مغناطیسی ماشین های الکتریکی؛

تابش برق به محیط زیستو برخی پدیده های مشابه

طراحان و توسعه دهندگان دستگاه های الکتریکی طرح های مختلفاحتمالات ذکر شده جریان الکتریکی در دستگاه های خود را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، اثرات مضر جریان های گردابی در ترانسفورماتورها، موتورها و ژنراتورها با همجوشی هسته های مورد استفاده برای عبور شارهای مغناطیسی کاهش می یابد. در عین حال، جریان گردابی با موفقیت برای گرم کردن محیط در داخل اجاق های الکتریکی و اجاق های مایکروویو که بر اساس اصل القایی کار می کنند، استفاده می شود.

یک جریان الکتریکی متناوب با شکل موج سینوسی می تواند فرکانس های نوسان متفاوتی در واحد زمان - یک ثانیه داشته باشد. فرکانس صنعتی تاسیسات الکتریکی در کشورهای مختلفاستاندارد شده به 50 یا 60 هرتز. برای اهداف دیگر در مهندسی برق و مهندسی رادیو، سیگنال ها استفاده می شود:

فرکانس پایین، دارای مقادیر پایین تر؛

فرکانس بالا، به طور قابل توجهی فراتر از محدوده دستگاه های صنعتی است.

معمولاً پذیرفته شده است که جریان الکتریکی از حرکت ذرات باردار در یک محیط ماکروسکوپی خاص ایجاد می شود و به آن گفته می شود. جریان هدایت. با این حال، نوع دیگری از جریان، به نام همرفت، می‌تواند هنگام حرکت اجسام باردار ماکروسکوپی، مانند قطرات باران نیز رخ دهد.

جریان الکتریکی در فلزات چگونه ایجاد می شود؟

حرکت الکترون ها تحت تأثیر نیرویی که دائماً اعمال می شود را می توان با فرود یک چترباز با سایبان باز مقایسه کرد. در هر دو مورد، حرکت یکنواخت با شتاب رخ می دهد.

چترباز به دلیل جاذبه به زمین توسط نیروی گرانش حرکت می کند که نیروی مقاومت هوا با آن مخالفت می کند. الکترون ها تحت تأثیر نیرویی قرار می گیرند که به آنها وارد می شود و حرکت آنها با برخورد مداوم با ذرات دیگر - یون های شبکه های کریستالی مانع می شود که به دلیل آن بخشی از تأثیر نیروی اعمال شده خاموش می شود.

در هر دو حالت میانگین سرعت چترباز و حرکت الکترون ها به مقدار ثابتی می رسد.

این یک موقعیت نسبتا منحصر به فرد ایجاد می کند که در آن سرعت:

حرکت خود یک الکترون با مقدار 0.1 میلی متر در ثانیه تعیین می شود.

جریان الکتریکی مربوط به مقدار بسیار بزرگتری است - سرعت انتشار امواج نور: حدود 300 هزار کیلومتر در ثانیه.

بنابراین، در محلی که ولتاژ به الکترون ها اعمال می شود، ایجاد می شود و در نتیجه، با سرعت نور در یک محیط رسانا شروع به حرکت می کند.

هنگامی که الکترون ها در داخل شبکه کریستالی یک فلز حرکت می کنند، الگوی جالب دیگری به وجود می آید: برخورد آن تقریباً با هر دهم یونی که به سمت مقابل می آید اتفاق می افتد. یعنی حدود 90 درصد از برخورد با یون ها با موفقیت جلوگیری می کند.

قوانین فیزیک اساسی کلاسیک، همانطور که معمولاً توسط اکثر مردم درک می شود، به توضیح این پدیده کمک می کند، اما همچنین قوانین اضافی موجود که توسط نظریه مکانیک کوانتومی توضیح داده شده است.

برای بیان مختصر عمل آنها، می‌توانیم تصور کنیم که حرکت الکترون‌ها در داخل فلزات توسط یون‌های بزرگ «نوسان» که مقاومت بیشتری ایجاد می‌کنند، مختل می‌شود.

این اثر به ویژه هنگام گرم کردن فلزات قابل توجه است، زمانی که "نوسانات" یون های سنگین افزایش می یابد و هدایت الکتریکی شبکه های کریستالی هادی ها را کاهش می دهد.

بنابراین وقتی فلزات گرم می شوند مقاومت الکتریکی آنها همیشه افزایش می یابد و وقتی سرد می شوند رسانایی آنها افزایش می یابد. هنگامی که دمای یک فلز به مقادیر بحرانی نزدیک به صفر مطلق می رسد، پدیده ابررسانایی در بسیاری از آنها رخ می دهد.

جریان الکتریسیته، بسته به میزان آن، قادر به انجام کارهای مختلفی است. برای تعیین کمیت قابلیت های آن، مقداری به نام قدرت جریان اتخاذ می شود. بعد آن است سیستم بین المللیاندازه گیری 1 آمپر است. شاخص "I" برای نشان دادن قدرت فعلی در ادبیات فنی استفاده می شود.

ولتاژ برق

این اصطلاح به عنوان یک مشخصه استفاده می شود کمیت فیزیکی، بیان کار صرف شده برای انتقال بار الکتریکی واحد آزمایشی از یک نقطه به نقطه دیگر بدون تغییر ماهیت قرارگیری بارهای باقیمانده بر روی منابع میدان موجود.

از آنجایی که نقاط شروع و پایان دارای پتانسیل های انرژی متفاوتی هستند، کار انجام شده برای جابجایی بار یا ولتاژ با نسبت اختلاف بین این پتانسیل ها مطابقت دارد.

بسته به جریان های جاری، اصطلاحات و روش های مختلفی برای محاسبه ولتاژ استفاده می شود. می تواند باشد:

1. ثابت - در مدارهای الکترواستاتیک و دی سی;

2. متغیر - در مدارهای با جریان متناوب و سینوسی.

برای مورد دوم، از ویژگی های اضافی و انواع ولتاژ استفاده می شود، مانند:

دامنه - بیشترین انحراف از موقعیت صفر محور آبسیسا.

یک کمیت آنی که در یک نقطه خاص از زمان بیان می شود.

مقدار فعلی، مؤثر یا، به‌طور دیگری، مقدار ریشه میانگین مربع نامیده می‌شود، که توسط کار فعال انجام شده در یک نیم چرخه تعیین می‌شود.

میانگین یکسو شده، مدول محاسبه شده مقدار اصلاح شده یک دوره هارمونیک.

برای تعیین کمیت ولتاژ، واحد بین المللی 1 ولت معرفی شد و نماد آن "U" بود.

در حین حمل و نقل انرژی الکتریکیبرای سیم های خطوط هوایی، طراحی تکیه گاه ها و ابعاد آنها به ولتاژ مورد استفاده بستگی دارد. مقدار آن بین سیم های فاز خطی و نسبت به هر سیم و زمین - فاز نامیده می شود.

این قانون برای همه انواع خطوط هوایی اعمال می شود.

در خانه شبکه های الکتریکیدر کشور ما استاندارد اتخاذ شده ولتاژ سه فاز 380/220 ولت است.

مقاومت الکتریکی

این اصطلاح برای مشخص کردن خواص یک ماده برای تضعیف عبور جریان الکتریکی از آن استفاده می شود. در این صورت می توان محیط های مختلفی را انتخاب کرد، دمای ماده یا ابعاد آن تغییر کرد.

در مدارهای DC، مقاومت کار فعال انجام می دهد، به همین دلیل به آن فعال می گویند. برای هر بخش، با ولتاژ اعمال شده نسبت مستقیم و با جریان عبوری نسبت معکوس دارد.

در زنجیر ACمفاهیم معرفی شده:

امپدانس؛

مقاومت موج

امپدانس الکتریکی در غیر این صورت مقاومت پیچیده یا کلی با اجزای تشکیل دهنده آن نامیده می شود:

فعال؛

واکنش پذیر

راکتانس به نوبه خود می تواند:

خازنی؛

استقرایی

روابط بین اجزای امپدانس توضیح داده شده است مثلث مقاومت.

هنگام انجام محاسبات الکترودینامیک، امپدانس موج یک خط برق با نسبت ولتاژ از موج فرودی به مقدار جریان عبوری در طول خط موج تعیین می شود.

واحد بین المللی اندازه گیری مقاومت 1 اهم است.

رابطه بین جریان، ولتاژ، مقاومت

یک مثال کلاسیک برای بیان روابط بین این ویژگی ها مقایسه با یک مدار هیدرولیک است که در آن نیروی حرکت جریان زندگی (آنالوگ - مقدار جریان) به مقدار نیروی اعمال شده به پیستون بستگی دارد ( ولتاژ ایجاد شده) و ماهیت خطوط جریان ساخته شده توسط باریک شدن (مقاومت).

آمپرمتر جریان عبوری از مدار را اندازه گیری می کند. از آنجایی که در کل بخش بسته تغییر نمی کند، آمپرمتر در هر نقطه ای بین منبع ولتاژ و مصرف کننده قرار می گیرد و باعث عبور بارها از سر اندازه گیری دستگاه می شود.

یک ولت متر ولتاژ را در پایانه های مصرف کننده متصل به منبع جریان اندازه گیری می کند.

اندازه گیری مقاومت با اهم متر فقط روی مصرف کننده بدون انرژی قابل انجام است. این به این دلیل است که اهم متر یک ولتاژ مدرج تولید می کند و جریان عبوری از سر اندازه گیری را اندازه می گیرد که با تقسیم ولتاژ بر مقدار جریان حاصل به اهم تبدیل می شود.

هر گونه اتصال ولتاژ خارجی کم مصرف هنگام انجام اندازه گیری، جریان های اضافی ایجاد می کند و نتیجه را مخدوش می کند. با توجه به اینکه مدارهای داخلی اهم متر از توان کم ساخته شده اند، اگر مقاومت در هنگام اعمال ولتاژ خارجی به اشتباه اندازه گیری شود، اغلب دستگاه به دلیل سوختن مدار داخلی آن از کار می افتد.

آگاهی از ویژگی های اصلی جریان، ولتاژ، مقاومت و روابط بین آنها به برقکاران اجازه می دهد تا کار خود را با موفقیت انجام دهند و با اطمینان کار کنند. سیستم های الکتریکیو اشتباهات مرتکب اغلب منجر به تصادفات و جراحات می شود.

ولتاژ: ویکی‌واژه دارای ورودی برای "ولتاژ الکتریکی بین نقاط A و B است." ولتاژ نامی... ... ویکی پدیا

سانتی متر… فرهنگ لغت مترادف ها

ولتاژ- مشخصه تاثیر نیرو بر عنصر که به عنوان کسر نیرو در واحد سطح تعریف می شود. [پلیاکوا، تی.یو. پل های جاده ای: حداقل فرهنگ لغت اصطلاحات آموزشی انگلیسی-روسی و روسی-انگلیسی / T.Yu. پلیاکوا... دایره المعارف اصطلاحات، تعاریف و توضیحات مصالح ساختمانی

مکانیکی، معیاری از نیروهای داخلی است که در یک جسم تغییر شکل پذیر تحت تأثیر تأثیرات خارجی ایجاد می شود. تنش با استفاده از آزمایشات غیرمستقیم (اپتیکال و کرنش سنج) بر اساس تغییر شکلی که ایجاد می کند تعیین می شود. دایره المعارف مدرن

ولتاژ، اندازه گیری اختلاف پتانسیل بین دو نقطه در مدار. اختلاف پتانسیل 1 ولت است اگر یک بار الکتریکی 1 کولن که بین دو نقطه جریان دارد 1 ژول کار ایجاد کند. ولتاژ نیز با ضرب ... ... فرهنگ دانشنامه علمی و فنی

ولتاژ s- تنش تعیین شده توسط نسبت نیروی کششی محوری P به سطح مقطع اولیه قسمت کار نمونه F0 منبع: GOST 1497 84: فلزات. روش های تست کشش سند اصلی ... فرهنگ لغت - کتاب مرجع شرایط اسناد هنجاری و فنی

ولتاژ- مکانیکی، معیاری از نیروهای داخلی ناشی از یک جسم تغییر شکل پذیر تحت تأثیر تأثیرات خارجی. تنش با استفاده از آزمایش های غیرمستقیم (اپتیکال و کرنش سنج) بر اساس تغییر شکل ایجاد شده تعیین می شود. ... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور

مکانیکی نیروهای داخلیایجاد شده در یک جسم تغییر شکل پذیر تحت تأثیر تأثیرات خارجی ...

الکتریکی همان اختلاف پتانسیل بین 2 نقطه است مدار الکتریکی; روی بخشی از زنجیره که شامل نمی شود نیروی الکتروموتور، برابر است با حاصل ضرب قدرت جریان و مقاومت مقطع ... فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

وضعیت مدیریتی که با افزایش تنش روانی یا فیزیولوژیکی مشخص می شود... واژه نامه اصطلاحات مدیریت بحران

کتاب ها

• ولتاژ، استروفسکی، آندری لوویچ. کتاب نویسنده مشهور سن پترزبورگ آندری لووویچ اوستروفسکی (1926-2001) شامل سه داستان پر اکشن او "شب پنهان نمی شود"، "ماه آواز آوریل" و "تنش" درباره کار ...
• تنش، Ostrovsky A.L.. کتاب نویسنده مشهور سن پترزبورگ، آندره لووویچ (1926-2001) شامل سه داستان پر جنب و جوش او 171;، 171 ...

ولتاژ و جریان مفاهیم کمی هستند که باید همیشه در مورد مدار الکترونیکی در نظر گرفته شوند. آنها معمولا در طول زمان تغییر می کنند، در غیر این صورت عملکرد مدار هیچ علاقه ای ندارد.

ولتاژ (نماد:U). ولتاژ بین دو نقطه انرژی (یا کار) صرف شده برای حرکت یک واحد بار مثبت از یک نقطه با پتانسیل پایین به یک نقطه با پتانسیل بالا است (یعنی نقطه اول پتانسیل منفی بیشتری نسبت به نقطه دوم دارد). به عبارت دیگر، این انرژی است که زمانی که یک بار واحد از پتانسیل بالا به پایین "لغزش" آزاد می شود. ولتاژ را اختلاف پتانسیل یا نیروی الکتروموتور (emf) نیز می‌گویند. واحد اندازه گیری ولتاژ ولت است. به طور معمول، ولتاژ بر حسب ولت (V)، کیلوولت (1 کیلوولت = 103 ولت)، میلی ولت (1 میلی ولت = 10-3 ولت)، یا میکرو ولت (1 µV = 10-6 ولت) اندازه گیری می شود. برای جابجایی بار 1 کولن بین نقاطی که اختلاف پتانسیل 1 ولت دارند، باید 1 ژول کار انجام داد. (یک کولن واحد بار الکتریکی است و برابر با بار تقریباً 6 * 1018 الکترون است.) ولتاژهای اندازه گیری شده در نانوولت (1nV = 10-9 V) یا مگا ولت (1 MV = 106 V) نادر هستند.

فعلی(نماد: من). جریان سرعت حرکت بار الکتریکی در یک نقطه است. واحد اندازه گیری جریان آمپر است. جریان معمولاً بر حسب آمپر (A)، میلی آمپر (1 mA = 10-3 A)، میکرو آمپر (1 µA = 10-6 A)، نانو آمپر (1 nA = 10-9 A) و گاهی اوقات پیکوآمپر (1 pA = 10) اندازه‌گیری می‌شود. -12 A). جریان 1 آمپر با جابجایی بار 1 کولن در زمان 1 ثانیه ایجاد می شود. توافق بر این است که جریان در مدار از نقطه‌ای با پتانسیل مثبت‌تر به نقطه‌ای با پتانسیل منفی‌تر جریان می‌یابد، اگرچه الکترون در جهت مخالف حرکت می‌کند.

به یاد داشته باشید: ولتاژ همیشه بین دو نقطه در مدار اندازه گیری می شود، جریان همیشه از یک نقطه در مدار یا از طریق برخی از عناصر مدار عبور می کند.

شما نمی توانید بگویید "ولتاژ در یک مقاومت" - این نادان است. با این حال، ما اغلب در مورد ولتاژ در نقطه ای از مدار صحبت می کنیم. در این مورد، آنها همیشه به معنای ولتاژ بین این نقطه و "زمین" هستند، یعنی نقطه ای در مدار که پتانسیل آن برای همه شناخته شده است. به زودی به این روش اندازه گیری ولتاژ عادت خواهید کرد.

ولتاژ با عمل کردن ایجاد می شود بارهای الکتریکیدر دستگاه هایی مانند باتری ها (واکنش های الکتروشیمیایی)، ژنراتورها (برهم کنش نیروهای مغناطیسی)، پنل های خورشیدی(اثر فتوولتائیک انرژی فوتون) و غیره با اعمال ولتاژ بین نقاط مدار جریان بدست می آوریم.

در اینجا، شاید، ممکن است این سوال پیش بیاید: ولتاژ و جریان دقیقاً چیست، چگونه به نظر می رسند؟ برای پاسخ به این سوال، بهتر است از این استفاده کنید دستگاه الکترونیکیمثل یک اسیلوسکوپ می توان از آن برای مشاهده ولتاژ (و گاهی اوقات جریان) به عنوان تابعی که در طول زمان تغییر می کند استفاده کرد.

در مدارهای واقعی، ما عناصر را با استفاده از سیم‌ها، هادی‌های فلزی به یکدیگر متصل می‌کنیم که هر کدام در هر نقطه دارای ولتاژ یکسانی (مثلاً نسبت به زمین) هستند. در ناحیه فرکانس‌های بالا یا امپدانس‌های پایین، این گفته کاملاً درست نیست. حال بیایید این فرض را در مورد ایمان بگیریم. ما این را ذکر می کنیم تا متوجه شوید که مدار واقعی نباید شبیه نمودار شماتیک باشد، زیرا سیم ها را می توان به روش های مختلف متصل کرد.

چند تا را به خاطر بسپار قوانین سادهدر مورد جریان و ولتاژ:
مجموع جریان هایی که به یک نقطه می ریزند برابر است با مجموع جریان هایی که از آن خارج می شوند (پست شارژ). این قاعده را گاهی قانون کیرشهوف برای جریان ها می نامند. مهندسان دوست دارند این نقطه در مدار را یک گره بنامند. نتیجه ای از این قاعده به دست می آید: در یک مدار سری (که گروهی از عناصر هستند که دو سر دارند و توسط این سرها به یکدیگر متصل می شوند)، جریان در همه نقاط یکسان است.
در اتصال موازیعناصر (شکل 1)، ولتاژ در هر عنصر یکسان است. به عبارت دیگر، مجموع افت ولتاژ بین نقاط A و B، در امتداد هر شاخه از مداری که این نقاط را به هم متصل می کند، یکسان و برابر با ولتاژ بین نقاط A و B است. گاهی اوقات این قانون به صورت زیر فرموله می شود: مجموع افت ولتاژ در هر حلقه بسته مدار صفر است. این قانون کیرشوف برای استرس است.
توان (کار انجام شده در واحد زمان) مصرف شده توسط مدار به شرح زیر تعیین می شود:

بیایید به یاد بیاوریم که چگونه ولتاژ و جریان را تعیین کردیم و متوجه شدیم که توان برابر است با: (کار/شارژ)*(شارژ/واحد زمان). اگر ولتاژ U بر حسب ولت و جریان I با آمپر اندازه گیری شود، توان P بر حسب وات بیان می شود. توان 1 وات 1 ژول کار انجام شده در 1 ثانیه (1 W = 1 J/s) است.

نیرو به صورت گرما (معمولا) تلف می شود یا گاهی اوقات در کارهای مکانیکی (موتورها) صرف می شود، به انرژی تابشی (لامپ ها، غیر فرستنده ها) تبدیل می شود یا ذخیره می شود (باتری ها، خازن ها). در طول توسعه سیستم پیچیدهیکی از اصلی ترین آنها مسئله تعیین بار حرارتی آن است (مثلاً رایانه ای را در نظر بگیرید که در آن محصول جانبی چندین صفحه از نتایج حل یک مسئله، کیلووات انرژی الکتریکی است که به شکل گرما در فضا پراکنده شده است. ).

در آینده، هنگام مطالعه دوره ای تغییر جریان و ولتاژ، عبارت ساده P = UI را تعمیم خواهیم داد. در این شکل برای تعیین ارزش لحظه ای توان معتبر است. به هر حال، به یاد داشته باشید که نیازی به تماس با شدت جریان ندارید - بی سواد است.

مقاله از اینترنت مواد مرتبط: