Hvad menes med spændingen i et system, og hvordan flyder spændingen gennem en strøm?

Betydningen af systemspænding

Definition

Systemspænding er spændingsforskellen mellem bestemte punkter i et elektrisk system (såsom et strømforsyningsanlæg, et elektronisk kredsløb osv.). I strømsystemer refererer det normalt til spændingen mellem en bestemt fase eller ledning i nettet. For eksempel, i et tre-fase fire-lednings lavspændings fordelingssystem, er fasespændingen (spændingen mellem liveledningen og nulledningen) 220V, og ledningspændingen (spændingen mellem liveledninger) 380V, som er typiske værdier for systemspændingen.

Effekt

Systemspænding er et vigtigt mål for at vurdere energitilstanden i et elektrisk system. Den bestemmer mængden af effekt, som systemet kan give til belastningen, og effekten af effektoverførslen. For forskellige elektriske udstyr kan de kun fungere normalt ved deres nominale spænding. For eksempel, en lampe med en nominal spænding på 220V, hvis systemspændingen afviger for meget fra 220V, vil lyset og levetiden af lampen blive påvirket.

Bestemmende faktor

Størrelsen af systemspændingen bestemmes af generatoruddannelsens udgangsspænding (såsom en generator), transformatorforholdet, og de forskellige reguleringssystemer i strømoverførsels- og -fordelingsprocessen. I en strømcentral genererer en generator en bestemt spænding af elektrisk energi, hvilket derefter øges af en booster-transformator for at lette langdistancesoverførsel, og derefter reduceres af en nedgangstransformator til et niveau, der er passende til brugeren, inden den når klienten.

Forholdet mellem spænding og strøm (udtrykket "hvorledes spændingen flyder gennem strømmen" er ikke præcist, men hvordan strømmen dannes og flyder under spændingens virkning)

Mikroskopisk mekanisme (med metalleder som eksempel)

Der findes en stor mængde frie elektroner i metalledere. Når der er spænding på begge ender af ledningen, svarer det til at oprette et elektrisk felt inde i ledningen. Ifølge elektrisk feltets virkning udfører feltet en kraft på de frie elektroner, hvilket får dem til at bevæge sig rettet, og derved danne en strøm. Spændingen er den drivende kraft, der får de frie elektroner til at bevæge sig rettet, ligesom der, hvor der er vandtryk i en vandledning, vil vandet flyde fra stedet med højt vandtryk til stedet med lavt vandtryk, og elektronerne vil flyde fra stedet med lav potentiel til stedet med højt potentiel (strømretningen er defineret som positiv ladnings bevægelsesretning, så det er modsat den faktiske bevægelsesretning for elektroner).

Ohms lov

Ifølge Ohms lov I=V/R, (hvor I er strøm, U er spænding, R er modstand), i tilfælde af en given modstand, jo større spændingen, jo større strømmen. Dette viser, at der er et kvantitativt forhold mellem spænding og strøm, spændingen er årsagen til strømmen, og størrelsen af strømmen afhænger af størrelsen af spændingen og modstanden. For eksempel, i et simpelt kredsløb, hvis modstanden er 10Ω og spændingen 10V, kan strømmen beregnes til 1A ifølge Ohms lov; Hvis spændingen stiger til 20V og modstanden er uændret, ændres strømmen til 2A.

Situationen i kredsløbet

I et komplett kredsløb leverer strømforsyningen spænding, som virker på de forskellige komponenter i kredsløbet (såsom modstande, kondensatorer, induktorer osv.). Når kredsløbet er lukket, starter strømmen fra den positive terminal af strømforsyningen, passerer gennem de forskellige kredsløbskomponenter, og returnerer til den negative terminal af strømforsyningen. I denne proces fordeler spændingen sig på begge ender af de forskellige komponenter, og strømmens flyd i hver komponent bestemmes ifølge komponentens egenskaber (såsom modstandens værdi, kondensatorens kapacitiv reaktance, induktorens induktiv reaktance osv.). For eksempel, i et seriekredsløb, er strømmen overalt lige, og spændingen fordeles til hver modstand proportionalt til modstanden; I et parallelkredsløb, er spændingen overalt lige, og den samlede strøm er lig med summen af grenestrømme.