Co rozumiemy pod pojęciem napięcia systemu a jak napięcie przepływa przez prąd

Znaczenie napięcia systemowego

Definicja

Napięcie systemowe to różnica potencjałów między określonymi punktami w systemie elektrycznym (takim jak system zasilania, system obwodów elektronicznych itp.). W systemach energetycznych zwykle odnosi się do napięcia między określoną fazą lub linią w sieci. Na przykład, w czteroprzewodowym systemie dystrybucji niskiego napięcia trójfazowego, napięcie fazowe (napięcie między przewodem fazowym a przewodem neutralnym) wynosi 220V, a napięcie liniowe (napięcie między przewodami fazowymi) wynosi 380V, co są typowymi wartościami napięcia systemowego.

Wpływ

Napięcie systemowe jest ważnym wskaźnikiem mierzącym stan energetyczny systemu elektrycznego. Określa ono ilość mocy, którą system może dostarczyć do obciążenia oraz efektywność transferu mocy. Dla różnych urządzeń elektrycznych mogą one prawidłowo działać jedynie pod swoim nominalnym napięciem. Na przykład, żarówka o napięciu znamionowym 220V, jeśli napięcie systemowe odbiega zbyt mocno od 220V, jasność i żywotność żarówki zostaną wpływowane.

Czynnik wyznaczający

Rozmiar napięcia systemowego jest określany przez napięcie wyjściowe sprzętu produkującego energię (takiego jak generator), stos transformatora oraz różne urządzenia regulacyjne w procesie transmisji i dystrybucji energii. W elektrowni, generator generuje określoną wartość napięcia energii elektrycznej, które następnie jest podwyższane przez transformator wzmacniający, aby ułatwić długodystansową transmisję, a następnie obniżone przez transformator obniżający do poziomu odpowiedniego dla użytkowania przez sprzęt użytkownika przed dotarciem do klienta.

Relacja między napięciem a prądem (wyrażenie "jak napięcie płynie przez prąd" nie jest dokładne, ale jak prąd powstaje i płynie pod wpływem napięcia)

Mechanizm mikroskopowy (na przykład konduktor metaliczny)

W konduktorach metalicznych występuje duża liczba wolnych elektronów. Gdy na obu końcach konduktora występuje napięcie, to równoważne jest stworzeniu pola elektrycznego wewnątrz konduktora. Zgodnie z działaniem siły pola elektrycznego, pole elektryczne działa na wolne elektrony, powodując ich ruch kierunkowy, tworząc tym samym prąd elektryczny. Napięcie jest siłą napędową, która powoduje ruch wolnych elektronów w kierunkowym sposób, tak jak w przypadku ciśnienia wodnego w rurze, woda płynie z miejsca o większym ciśnieniu do miejsca o mniejszym, a elektrony płyną z miejsca o niższym potencjale do miejsca o wyższym (kierunek prądu jest określony jako kierunek ruchu ładunku dodatniego, więc jest on przeciwny rzeczywistemu kierunkowi ruchu elektronów).

Prawo Ohma

Zgodnie z prawem Ohma I=V/R, (gdzie I to prąd, U to napięcie, R to opór), w przypadku stałego oporu, im większe napięcie, tym większy prąd. To pokazuje, że istnieje relacja ilościowa między napięciem a prądem, napięcie jest przyczyną powstania prądu, a wielkość prądu zależy od wielkości napięcia i oporu. Na przykład, w prostym obwodzie, jeśli opór wynosi 10Ω, a napięcie 10V, prąd można obliczyć jako 1A zgodnie z prawem Ohma; Jeśli napięcie wzrośnie do 20V, a opór pozostanie niezmieniony, prąd zmieni się na 2A.

Sytuacja w obwodzie

W kompletnym obwodzie, źródło zasilania dostarcza napięcie, które działa na różne komponenty w obwodzie (takie jak oporniki, kondensatory, cewki itp.). Gdy obwód jest zamknięty, prąd zaczyna płynąć od dodatniego biegunu źródła zasilania, przechodzi przez różne komponenty obwodu, a następnie wraca do ujemnego bieguna źródła zasilania. W tym procesie, napięcie jest rozłożone na końcach różnych komponentów, a przepływ prądu w każdym komponencie jest określany według charakterystyk komponentu (takich jak wartość oporu opornika, reaktancja pojemnościowa kondensatora, reaktancja indukcyjna cewki itp.). Na przykład, w szeregowym obwodzie, prąd jest wszędzie taki sam, a napięcie jest rozłożone na opornikach proporcjonalnie do wartości oporu; W obwodzie równoległym, napięcie jest wszędzie takie samo, a całkowity prąd jest równy sumie prądów gałęziowych.