Cosa si intende con la tensione di un sistema e come fluisce la tensione attraverso la corrente?

Significato della tensione di sistema

Definizione

La tensione di sistema è la differenza di potenziale tra punti specifici in un sistema elettrico (come un sistema di alimentazione, un sistema di circuito elettronico, ecc.). Nei sistemi di potenza, si riferisce solitamente alla tensione tra una determinata fase o linea nella rete. Ad esempio, in un sistema di distribuzione trifase a quattro fili a bassa tensione, la tensione di fase (la tensione tra il conduttore attivo e il neutro) è di 220V, mentre la tensione di linea (la tensione tra i conduttori attivi) è di 380V, che sono valori tipici della tensione di sistema.

Effetto

La tensione di sistema è un indice importante per misurare lo stato energetico del sistema elettrico. Determina la quantità di potenza che il sistema può fornire al carico e l'efficienza del trasferimento di energia. Per diversi dispositivi elettrici, possono funzionare normalmente solo con la loro tensione nominale. Ad esempio, una lampadina con una tensione nominale di 220V, se la tensione di sistema si discosta troppo da 220V, la luminosità e la durata della lampadina saranno influenzate.

Fattore determinante

L'entità della tensione di sistema è determinata dalla tensione di uscita dell'equipaggiamento di generazione (come il generatore), dal rapporto di trasformazione del trasformatore e dai vari dispositivi regolatori nel processo di trasmissione e distribuzione di energia. In una centrale elettrica, un generatore genera una certa tensione di energia elettrica, che viene poi aumentata da un trasformatore elevatore per facilitare la trasmissione a lunga distanza, e successivamente ridotta da un trasformatore abbassatore a un livello adatto all'uso dall'equipaggiamento dell'utente prima di raggiungere il cliente.

Il rapporto tra tensione e corrente (l'espressione "come la tensione scorre attraverso la corrente" non è accurata, ma come la corrente è generata e scorre sotto l'azione della tensione)

Meccanismo microscopico (prendendo come esempio un conduttore metallico)

Nei conduttori metallici sono presenti un gran numero di elettroni liberi. Quando c'è una tensione alle estremità del conduttore, ciò equivale a stabilire un campo elettrico all'interno del conduttore. Secondo l'azione della forza del campo elettrico, il campo esercita una forza sugli elettroni liberi, causando il movimento degli elettroni liberi in modo direzionale, formando così una corrente elettrica. La tensione è la forza motrice che causa il movimento degli elettroni liberi in modo direzionale, proprio come quando c'è pressione idraulica in un tubo, l'acqua scorre da dove la pressione è alta a dove è bassa, e gli elettroni scorrono da dove il potenziale è basso a dove è alto (la direzione della corrente è specificata come la direzione del movimento della carica positiva, quindi è opposta alla direzione effettiva del movimento degli elettroni).

Legge di Ohm

Secondo la legge di Ohm I=V/R, (dove I è la corrente, U è la tensione, R è la resistenza), in caso di resistenza fissa, maggiore è la tensione, maggiore sarà la corrente. Questo dimostra che esiste una relazione quantitativa tra tensione e corrente, la tensione è la causa della corrente, e l'entità della corrente dipende dall'entità della tensione e della resistenza. Ad esempio, in un circuito semplice, se la resistenza è 10Ω e la tensione è 10V, la corrente può essere calcolata come 1A secondo la legge di Ohm; se la tensione sale a 20V e la resistenza rimane invariata, la corrente cambia a 2A.

Situazione nel circuito

In un circuito completo, l'alimentazione fornisce la tensione, che agisce sui vari componenti del circuito (come resistenze, condensatori, induttori, ecc.). Quando il circuito è chiuso, la corrente parte dal terminale positivo dell'alimentazione, passa attraverso vari componenti del circuito e ritorna al terminale negativo dell'alimentazione. In questo processo, la tensione è distribuita alle estremità dei diversi componenti, e il flusso di corrente in ogni componente è determinato in base alle caratteristiche del componente (come il valore di resistenza della resistenza, la reattività capacitiva del condensatore, la reattività induttiva dell'induttore, ecc.). Ad esempio, in un circuito in serie, la corrente è uguale ovunque, e la tensione è distribuita su ciascuna resistenza in proporzione alla resistenza; in un circuito in parallelo, la tensione è uguale ovunque, e la corrente totale è uguale alla somma delle correnti dei rami.