Co se rozumí napětím systému a jak napětí proudem protéká?

Význam systémového napětí

Definice

Systémové napětí je rozdíl potenciálů mezi specifickými body v elektrickém systému (jako je například dodávací systém elektrické energie, elektronický obvod atd.). V elektrických systémech se obvykle týká napětí mezi určitou fází nebo vedením v síti. Například v trojfázovém čtyřvodičovém nízkonapěťovém distribučním systému je fázové napětí (napětí mezi živým vedením a neutrálním vedením) 220V a linií napětí (napětí mezi živým vedením a živým vedením) 380V, což jsou typické hodnoty systémového napětí.

Účinek

Systémové napětí je důležitý ukazatel pro měření energetického stavu elektrického systému. Určuje množství energie, které systém může poskytnout zatížení, a efektivitu přenosu energie. Různé elektrické zařízení mohou pracovat pouze pod svým jmenovitým napětím. Například lampa s jmenovitým napětím 220V, pokud systémové napětí odchylí příliš od 220V, bude ovlivněna jasnost a životnost lampy.

Určující faktor

Velikost systémového napětí je určena výstupním napětím generátorského zařízení (jako je generátor), transformačním poměrem transformátoru a různými regulačními zařízeními v procesu přenosu a distribuce energie. V elektrárně generátor vygeneruje určité napětí elektrické energie, které je pak zvýšeno pomocí zvedacího transformátoru pro usnadnění dlouhodobého přenosu a poté sníženo pomocí snižovacího transformátoru na úroveň vhodnou pro použití uživatelským zařízením, než dorazí k klientovi.

Vztah mezi napětím a proudem (vyjádření „jak napětí praví proud“ není přesné, ale jak je proud generován a praví pod vlivem napětí)

Mikroskopický mechanismus (na příkladu kovového vodiče)

V kovových vodičích se nachází velké množství volných elektronů. Pokud je na obou koncích vodiče napětí, je to ekvivalentem vytvoření elektrického pole uvnitř vodiče. Podle působení elektrické síly elektrické pole vyvíjí sílu na volné elektrony, což vedlo k jejich směrovému pohybu a tím ke vzniku elektrického proudu. Napětí je pohonnou silou, která způsobuje směrový pohyb volných elektronů, stejně jako když je v hadici vodní tlak, voda teče z místa s vysokým tlakem do místa s nízkým tlakem, a elektrony tečou z místa s nízkým potenciálem do místa s vysokým potenciálem (směr proudu je definován jako směr pohybu kladných nábojů, takže je opačný skutečnému směru pohybu elektronů).

Ohmovův zákon

Podle Ohmovova zákona I=V/R, (kde I je proud, U je napětí, R je odpor), při daném odporu, čím větší je napětí, tím větší je proud. To ukazuje, že existuje kvantitativní vztah mezi napětím a proudem, napětí je příčinou proudu a velikost proudu závisí na velikosti napětí a odpornosti. Například v jednoduchém obvodu, pokud je odpor 10Ω a napětí 10V, lze podle Ohmovova zákona vypočítat, že proud je 1A; pokud napětí stoupne na 20V a odpor zůstane stejný, proud se změní na 2A.

Situační situace v obvodu

V kompletním obvodu poskytuje zdroj napětí, které působí na různé komponenty v obvodu (jako jsou odpory, kondenzátory, cívky atd.). Když je obvod uzavřen, proud začíná na kladném pólu zdroje, prochází různými komponentami obvodu a vrací se na záporný pól zdroje. Během tohoto procesu je napětí rozděleno na obou koncích různých komponent a proud v každé komponentě je určen podle charakteristik komponenty (jako je hodnota odporu, kapacitivní reaktance kondenzátoru, induktivní reaktance cívky atd.). Například v sériovém obvodu je proud všude stejný a napětí je rozděleno na každý odporník v poměru k odporu; v paralelním obvodu je napětí všude stejné a celkový proud je roven součtu proudů v odvětvích.