چه کسی به ولتاژ یک سیستم اشاره دارد و چگونه ولتاژ در جریان قرار می‌گیرد

معنای ولتاژ سیستم

تعریف

ولتاژ سیستم، تفاوت پتانسیل بین نقاط خاص در یک سیستم الکتریکی (مانند سیستم تأمین توان، سیستم مدار الکترونیکی و غیره) است. در سیستم‌های توان، معمولاً به ولتاژ بین یک فاز یا خط در شبکه اشاره دارد. به عنوان مثال، در یک سیستم توزیع ولتاژ کم با سه فاز و چهار سیم، ولتاژ فاز (ولتاژ بین سیم فعال و سیم نیوترال) ۲۲۰ ولت و ولتاژ خط (ولتاژ بین دو سیم فعال) ۳۸۰ ولت است که مقادیر معمول ولتاژ سیستم هستند.

اثر

ولتاژ سیستم یک شاخص مهم برای اندازه‌گیری وضعیت انرژی سیستم الکتریکی است. این شاخص تعیین‌کننده مقدار توانی است که سیستم می‌تواند به بار ارائه دهد و کارایی انتقال توان. برای تجهیزات الکتریکی مختلف، تنها زمانی که تحت ولتاژ اسمی خود قرار دارند، به طور عادی کار می‌کنند. به عنوان مثال، یک لامپ با ولتاژ اسمی ۲۲۰ ولت، اگر ولتاژ سیستم بیش از حد از ۲۲۰ ولت منحرف شود، روشنایی و عمر لامپ تحت تأثیر قرار می‌گیرد.

عامل تعیین‌کننده

اندازه ولتاژ سیستم توسط ولتاژ خروجی تجهیزات تولید (مانند ژنراتور)، نسبت ترانسفورماتور و دستگاه‌های تنظیمی مختلف در فرآیند انتقال و توزیع توان تعیین می‌شود. در یک نیروگاه، ژنراتور توان الکتریکی با ولتاژ مشخصی تولید می‌کند که سپس توسط یک ترانسفورماتور بوستر به ولتاژ بالاتری تبدیل می‌شود تا انتقال دور مسافت را تسهیل کند و سپس توسط یک ترانسفورماتور پایین‌بردن ولتاژ به سطحی مناسب برای استفاده توسط تجهیزات کاربر قبل از رسیدن به مشتری کاهش می‌یابد.

رابطه بین ولتاژ و جریان (عبارت "چگونگی جریان ولتاژ از طریق جریان" دقیق نیست، بلکه چگونگی تولید و جریان جریان تحت تأثیر ولتاژ)

مکانیسم میکروسکوپی (به عنوان مثال، هادی فلزی)

در هادی‌های فلزی تعداد زیادی الکترون آزاد وجود دارد. وقتی ولتاژی در دو طرف هادی وجود دارد، معادل با ایجاد یک میدان الکتریکی در داخل هادی است. بر اساس عمل میدان الکتریکی، میدان نیرویی روی الکترون‌های آزاد وارد می‌کند که باعث حرکت الکترون‌های آزاد به صورت جهت‌دار می‌شود و بدین ترتیب جریان الکتریکی تشکیل می‌شود. ولتاژ نیروی محرکی است که باعث حرکت الکترون‌های آزاد به صورت جهت‌دار می‌شود، همان‌طور که وقتی فشار آب در لوله آب وجود دارد، آب از نقطه با فشار بالاتر به نقطه با فشار پایین‌تر جریان می‌یابد و الکترون‌ها از نقطه با پتانسیل پایین به نقطه با پتانسیل بالا (جهت جریان به عنوان جهت حرکت بار مثبت مشخص شده است، بنابراین مخالف جهت واقعی حرکت الکترون‌ها است) حرکت می‌کنند.

قانون اهم

بر اساس قانون اهم I=V/R، (که در آن I جریان، U ولتاژ و R مقاومت است)، در صورت ثابت بودن مقاومت، هرچه ولتاژ بیشتر باشد، جریان نیز بیشتر خواهد بود. این نشان می‌دهد که رابطه عددی بین ولتاژ و جریان وجود دارد، ولتاژ علت جریان است و اندازه جریان به اندازه ولتاژ و مقاومت بستگی دارد. به عنوان مثال، در یک مدار ساده، اگر مقاومت ۱۰Ω و ولتاژ ۱۰ ولت باشد، جریان می‌تواند به طور محاسبه‌ای ۱A باشد؛ اگر ولتاژ به ۲۰ ولت افزایش یابد و مقاومت تغییری نکند، جریان به ۲A تغییر می‌کند.

شرایط در مدار

در یک مدار کامل، منبع توان ولتاژ را ارائه می‌دهد که بر اجزای مختلف مدار (مانند مقاومت‌ها، خازن‌ها، القایی‌ها و غیره) عمل می‌کند. وقتی مدار بسته شود، جریان از ترمینال مثبت منبع توان شروع می‌شود، از طریق اجزای مختلف مدار عبور می‌کند و به ترمینال منفی منبع توان بازمی‌گردد. در این فرآیند، ولتاژ در دو طرف اجزای مختلف توزیع می‌شود و جریان در هر مولفه بر اساس ویژگی‌های آن (مانند مقادیر مقاومت، واکنش خازنی، واکنش القایی و غیره) تعیین می‌شود. به عنوان مثال، در یک مدار سری، جریان در همه جا برابر است و ولتاژ به تنهایی به مقاومت‌ها توزیع می‌شود؛ در یک مدار موازی، ولتاژ در همه جا برابر است و جریان کل برابر با مجموع جریان‌های شاخه‌ای است.