ההבדל במתח, המוכר גם כהבדל פוטנציאל חשמלי, הוא מדד לעבודה שנעשית לשאיף של יחידה בין שתי נקודות בשדה חשמלי. הוא מייצג את האנרגיה הנדרשת להזיז מטען חיובי יחידה מהנקודה אחת לשנייה בתוך מעגל חשמלי או שדה. ההבדל במתח הוא מה מניע את זרימת הזרם החשמלי במעגל.
כאשר מדברים על ההבדל במתח, אנחנו בעצם מדברים על ההבדל בפוטנציאל חשמלי בין שתי נקודות. ההבדל הזה יכול לגרום לזרימת מטענים אם קיים מסלול מוליך בין שתי הנקודות. במונחים מעשיים, ההבדל במתח הוא מה שגורם לזרם לזרום דרך מוליך כאשר הוא מחובר במעגל סגור.
יחידות של הבדל במתח
היחידה הסטנדרטית למדידת ההבדל במתח היא הוולט (V). הוולט נקרא על שם הפיזיקאי האיטלקי אלסנדרו וולטה, שהמציא את ערימת הוולטה, אחת הצורות המוקדמות ביותר של מצברים חשמליים.
הגדרת הוולט
וואט אחד (V) מוגדר כהבדל הפוטנציאל שיספק ג'אול אחד (J) של אנרגיה למול מטען של קולון אחד (C) כשהוא עובר בין שתי הנקודות. מתמטית, ניתן לבטא זאת כך:
וואט אחד = ג'אול אחד לכל קולון
או ביחידות בסיס SI
1 V = 1 J/C
זה אומר שאם יש לך הבדל במתח של וולט אחד, הזזת קולון אחד של מטען בין שתי הנקודות תדרוש ג'אול אחד של עבודה.
דוגמאות מעשיות
הנה כמה דוגמאות מעשיות להמחשה של מושג ההבדל במתח
מתח מצבר
מצבר AA טיפוסי יש לו הבדל במתח של 1.5 וולט. זה אומר שכשאתה מחבר מעגל בין הקצוות של המצבר, ההבדל הפוטנציאלי החשמלי בין הקצה החיובי לקצה השלילי הוא 1.5 וולט.
חשמל בית
במדינות רבות, אספקת החשמל הביתית מספקת הבדל במתח של בערך 120 וולט (בצפון אמריקה) או 230 וולט (באירופה). ההבדל במתח הזה משמש להפעלת מגוון מכשירים ואבזרים בבית.
מכשירים אלקטרוניים
רוב המכשירים האלקטרוניים המודרניים כמו טלפונים חכמים ולפטופים משתמשים במצברים עם הבדלים במתח שמגיעים מ-3.7 וולט ועד ערכים גבוהים יותר, בהתאם למכשיר.
מדידת ההבדל במתח
כדי למדוד הבדל במתח, אתה תשתמש בוולטמטר. וולטמטר הוא מכשיר שתוכנן למדוד את ההבדל הפוטנציאלי בין שתי נקודות במעגל. כשמחובר נכון מקביל לרכיב הנבדק, הוולטמטר מציג את ההבדל במתח על פני אותו רכיב.
סיכום
ההבדל במתח הוא מושג בסיסי בחשמל, המייצג את ההבדל הפוטנציאלי החשמלי בין שתי נקודות. הוא מודד בוולט, בוולט אחד מתאים להבדל הפוטנציאלי שיעשה ג'אול אחד של עבודה למול קולון אחד של מטען שעבר בין שתי הנקודות. הבנת ההבדל במתח היא קריטית לנתח ולעצב מעגלי חשמל ומערכות.
