Mida tähendab süsteemi pinget ja kuidas pinge liigub voolu kaudu?

Süsteemi pingemõiste

Määratlus

Süsteemi pinge on elektrilise süsteemi (nt võrgu, elektroonilise tsirkuiti jne) kindlate punktide vaheline potentsiaalne erinevus. Energiasüsteemides viitab see tavaliselt võrgu teatud faasi või juhepingele. Näiteks kolmefaasilises neljajuhega madala pingega jaotussüsteemis on fääsipingel (elavjuhe ja neutraaljuhe vaheline pinge) väärtus 220V ning juhepinge (kaks elavjuhet omavate juhete vaheline pinge) on 380V, mis on süsteemi pingel kõige levinumad väärtused.

Mõju

Süsteemi pinge on oluline näitaja elektrilise süsteemi energia oleku mõõtmisel. See määrab süsteemi võime tarbile andmete energiat ja selle efektiivsust. Eriti erinevaid elektriseadmeid saab kasutada ainult nende nimilise pingena. Näiteks 220V nimilispingega lamp töötab normaalselt ainult siis, kui süsteemi pinge ei palju erine 220V-st, vastasel korral mõjutatakse lambi heledust ja eluajad.

Määrajad

Süsteemi pingi suurus määratakse genereerimise seadmete (nt geneerator) väljundpinge, transformatorkordaja ja erinevate reguleerimisseadmete poolt energiakandmise ja jaotamise protsessis. Elektrijaamas toodetakse teatud pinged elektrilist energiat, mida siis tõstetakse ülesandetranformaatoriga, et soodustada pikka kaugusega edastamist, ja lõpuks alandatakse allandetranformaatoriga tasemele, mis on sobilik kasutajaseadmete kasutamiseks, enne kui see jõuab klientini.

Pinge ja voolu suhe (sõna "kuidas pinge virtuaalne vool" ei ole täpne, vaid kuidas vool tekib ja liigub pingel)

Mikroskoopiline mehhanism (meetallijuhtnäide)

Metallijuhtides on suur hulk vaba elektronit. Kui juhendi otsades on pinge, on see ekvivalentne elektrivälja loomisega juhendis. Elektriväli mõjutab vaba elektrone, pakkudes neile jõudu, mis suunatab need elektronid, luues nii elektrivoolu. Pinge on jõud, mis suunab vaba elektronid, nagu veepressuur vedelikute puhul, kus vesi virtub kõrgepressuurist madalapressurile, ja elektronid liiguvad madalamast potentsiaalist kõrgemasse (voolu suuna määratakse positiivsete laengute liikumise suuna järgi, seega tegeliku elektroni liikumise vastassuunas).

Ohmi seadus

Ohmi seaduse I=V/R järgi (kus I on vool, U on pinge, R on vastus), mõjutab antud vastuse korral suurem pinge suuremat voolu. See näitab, et pinge ja voolu vahel on kvantitatiivne suhe, pinge on voolu põhjus ja voolu suurus sõltub pingest ja vastusest. Näiteks lihtsas tsirkuitis, kui vastus on 10Ω ja pinge 10V, siis vool on 1A; kui pinge tõuseb 20V-ni ja vastus muutub mitte, siis vool muutub 2A-ks.

Olukord tsirkuitis

Täielikus tsirkuitis pakub toiteallikas pinget, mis mõjutab erinevat tsirkuiti komponente (nt vastused, kondensaatorid, induktorsed jne). Kui tsirkuit on sulgenud, alustab vool toiteallika positiivsest polust, läbib erinevaid tsirkuitkomponente ja tagastub toiteallika negatiivsele polule. Sel ajal jaguneb pinge erinevate komponentide otsade vahel, ja iga komponendi vool määratakse selle komponendi omaduste (nt vastuse väärtus, kondensaatori kapatsiivsus, induktori induktiivsus jne) järgi. Näiteks rinnakordses tsirkuitis on vool igal kohal võrdne, ja pinge jagub vastustesse proportsionaalselt vastuse väärtusega; paralleelses tsirkuitis on pinge igal kohal võrdne, ja koguvool on võrdne sidevoolude summaga.