Wat wordt bedoeld met de spanning van een systeem en hoe stroomt de spanning door een stroom?

Betekenis van systeemspanning

Definitie

Systeemspanning is het potentiaalverschil tussen specifieke punten in een elektrisch systeem (zoals een voedingssysteem, een elektronisch schakelingssysteem, enz.). In energievoorzieningssystemen verwijst het meestal naar de spanning tussen een bepaalde fase of lijn in het netwerk. Bijvoorbeeld, in een driedriefase vierdraads laagspanningsverdelingssysteem is de fasenspanning (de spanning tussen de live-lijn en de neutrale lijn) 220V, en de lijnspanning (de spanning tussen de live-lijn en de live-lijn) 380V, welke typische waarden van de systeemspanning zijn.

Effect

Systeemspanning is een belangrijke index om de energietoestand van een elektrisch systeem te meten. Het bepaalt hoeveel vermogen het systeem kan leveren aan de belasting en de efficiëntie van de energieoverdracht. Voor verschillende elektrische apparatuur kan deze alleen normaal werken onder de nominale spanning. Bijvoorbeeld, een lamp met een nominale spanning van 220V, als de systeemspanning te veel afwijkt van 220V, zal de helderheid en levensduur van de lamp worden beïnvloed.

Bepalende factor

De grootte van de systeemspanning wordt bepaald door de uitgangsspanning van de generatieapparatuur (zoals de generator), de verhouding van de transformator en de diverse regelapparatuur in het proces van energieoverdracht en -verdeling. In een energiecentrale genereert een generator elektrische energie met een bepaalde spanning, die vervolgens wordt verhoogd door een opwektransformator om langeafstandsvervoer mogelijk te maken, en dan weer verlaagd door een stroomafneembare transformator tot een niveau dat geschikt is voor gebruik door de apparatuur van de gebruiker voordat het bij de klant aankomt.

Het verband tussen spanning en stroom (de uitspraak "hoe de spanning door de stroom vloeit" is niet accuraat, maar hoe de stroom wordt gegenereerd en vloeit onder invloed van de spanning)

Microscopisch mechanisme (met metalen geleider als voorbeeld)

Er zijn een groot aantal vrije elektronen aanwezig in metalen geleiders. Wanneer er spanning is aan beide einden van de geleider, is dit gelijk aan het vestigen van een elektrisch veld binnen de geleider. Volgens de werking van de elektrische kracht wordt er een kracht uitgeoefend op de vrije elektronen, waardoor de vrije elektronen gericht bewegen en zo een elektrische stroom vormen. Spanning is de drijvende kracht die de vrije elektronen doet gericht bewegen, net zoals wanneer er waterdruk is in een waterleiding, het water zal stromen van waar de waterdruk hoog is naar waar de druk laag is, en de elektronen zullen stromen van waar het potentiaal laag is naar waar het potentiaal hoog is (de richting van de stroom wordt gedefinieerd als de richting van beweging van de positieve lading, dus het is het tegengestelde van de werkelijke richting van beweging van de elektronen).

Ohms wet

Volgens Ohms wet I=V/R, (waarbij I stroom, U spanning, R weerstand), bij een bepaalde weerstand, hoe groter de spanning, hoe groter de stroom. Dit toont aan dat er een kwantitatief verband bestaat tussen spanning en stroom, de spanning is de oorzaak van de stroom, en de grootte van de stroom hangt af van de grootte van de spanning en de weerstand. Bijvoorbeeld, in een eenvoudige schakeling, als de weerstand 10Ω is en de spanning 10V, kan de stroom volgens Ohms wet worden berekend als 1A; Als de spanning stijgt naar 20V en de weerstand onveranderd blijft, verandert de stroom naar 2A.

De situatie in de schakeling

In een complete schakeling levert de voedingsspanning, die werkt op de verschillende componenten in de schakeling (zoals weerstanden, condensatoren, spoelen, enz.). Wanneer de schakeling gesloten is, begint de stroom bij de positieve pool van de voeding, gaat door de verschillende schakelcomponenten en keert terug naar de negatieve pool van de voeding. Tijdens dit proces wordt de spanning verdeeld over de verschillende componenten, en de stroomstroom in elke component wordt bepaald volgens de kenmerken van de component (zoals de weerstandswaarde van de weerstand, de capacitaire reactantie van de condensator, de inductieve reactantie van de spoel, enz.). Bijvoorbeeld, in een reeksschakeling is de stroom overal gelijk, en de spanning wordt verdeeld over elke weerstand in verhouding tot de weerstand; in een parallelschakeling is de spanning overal gelijk, en de totale stroom is gelijk aan de som van de takstromen.