Какво се разбира под напрежението на една система и как напрежението протича през тока?

Значение на системното напрежение

Определение

Системното напрежение е потенциалната разлика между определени точки в електрическа система (като системата за доставка на енергия, електронна схема и т.н.). В електроенергийните системи обикновено се отнася до напрежението между определена фаза или линия в мрежата. Например, в трифазна четирижична нисковолтова разпределителна система, фазното напрежение (напрежението между живата жица и нейтралната жица) е 220В, а линейното напрежение (напрежението между живата жица и другата жива жица) е 380В, които са типични стойности на системното напрежение.

Ефект

Системното напрежение е важен показател за измерване на енергийното състояние на електрическата система. То определя количеството мощност, което системата може да предостави на потребителя, и ефективността на прехвърлянето на мощност. За различните електрически устройства те могат да работят нормално само при техния номинален напрежение. Например, лампа с номинално напрежение 220В, ако системното напрежение се отклони прекалено много от 220В, яркостта и продължителността на живот на лампата ще бъдат засегнати.

Детерминиращ фактор

Размерът на системното напрежение се определя от изходното напрежение на генериращото устройство (например генератор), трансформаторната пропорция и различните регулационни устройства в процеса на предаване и разпределение на електроенергия. В електроцентрала, генератор произвежда определено напрежение на електрическа енергия, което след това се повишава от повишаващ трансформатор, за да се осигури дългобъдно предаване, и след това се намалява от понижаващ трансформатор до ниво, подходящо за използване от потребителското устройство, преди да достигне клиента.

Връзката между напрежението и тока (изразът "как напрежението протича през тока" не е точен, но как токът се генерира и протича под влияние на напрежението)

Микроскопичен механизъм (Пример с метален проводник)

В металните проводници има голямо количество свободни електрони. Когато има напрежение на двете края на проводника, това е равно на установяване на електрическо поле вътре в проводника. Според действието на електрическата сила, полето упражнява сила върху свободните електрони, причинявайки им да се движат посочено, като се формира ток. Напрежението е движущата сила, която причинява свободните електрони да се движат посочено, така както, когато има воден напор в водопроводна тръба, водата ще протече от мястото с висок напор към мястото с нисък напор, и електроните ще протекат от мястото с нисък потенциал към мястото с висок потенциал (посоката на тока е определена като посоката на движение на положителния заряд, затова е обратна на реалната посока на движение на електроните).

Закон на Ом

Според закона на Ом I=V/R, (където I е ток, U е напрежение, R е съпротивление), при определено съпротивление, колкото по-голямо е напрежението, толкова по-голям е токът. Това показва, че има количествена връзка между напрежението и тока, напрежението е причина за тока, а големината на тока зависи от големината на напрежението и съпротивлението. Например, в проста схема, ако съпротивлението е 10Ω и напрежението е 10В, токът може да бъде изчислен като 1А според закона на Ом; Ако напрежението се увеличи до 20В, а съпротивлението остане непроменено, токът се променя до 2А.

Ситуацията в схемата

В пълна схема, източникът на напрежение предоставя напрежение, което действа върху различните компоненти в схемата (като съпротивления, кондензатори, индуктивности и т.н.). Когато схемата е затворена, токът започва от положителния терминал на източника, минава през различните компоненти в схемата и се връща към отрицателния терминал на източника. В този процес, напрежението се разпределя на двете страни на различните компоненти, а токът във всеки компонент се определя според характеристиките на компонента (като стойността на съпротивлението, капацитивната реактивност на кондензатора, индуктивната реактивност на индуктивността и т.н.). Например, в сериева схема, токът е равен навсякъде, а напрежението се разпределя между съпротивленията в съответствие със съпротивлението; В паралелна схема, напрежението е равно навсякъде, а общият ток е равен на сбора от токовете във всяка грана.