O que significa a voltagem de um sistema e como a voltagem flui através da corrente?

Significado da tensão do sistema

Definição

A tensão do sistema é a diferença de potencial entre pontos específicos em um sistema elétrico (como um sistema de fornecimento de energia, um sistema de circuito eletrônico, etc.). Nos sistemas de energia, geralmente se refere à tensão entre uma certa fase ou linha na rede. Por exemplo, em um sistema de distribuição de baixa tensão trifásico com quatro fios, a tensão de fase (a tensão entre a linha viva e a linha neutra) é de 220V, e a tensão de linha (a tensão entre a linha viva e a linha viva) é de 380V, que são valores típicos da tensão do sistema.

Efeito

A tensão do sistema é um índice importante para medir o estado energético do sistema elétrico. Determina a quantidade de energia que o sistema pode fornecer à carga e a eficiência da transferência de energia. Para diferentes equipamentos elétricos, eles só podem funcionar normalmente sob sua tensão nominal. Por exemplo, uma lâmpada com tensão nominal de 220V, se a tensão do sistema se desviar muito de 220V, a luminosidade e a vida útil da lâmpada serão afetadas.

Fator determinante

O tamanho da tensão do sistema é determinado pela tensão de saída do equipamento gerador (como o gerador), a razão de transformação do transformador e os diversos dispositivos reguladores no processo de transmissão e distribuição de energia. Em uma usina de energia, um gerador gera uma certa tensão de energia elétrica, que é então elevada por um transformador elevador para facilitar a transmissão de longa distância, e depois reduzida por um transformador rebaixador a um nível adequado para uso pelo equipamento do usuário antes de chegar ao cliente.

A relação entre tensão e corrente (a expressão "como a tensão flui através da corrente" não é precisa, mas como a corrente é gerada e flui sob a ação da tensão)

Mecanismo microscópico (tomando um condutor metálico como exemplo)

Um grande número de elétrons livres está presente em condutores metálicos. Quando há tensão nas duas extremidades do condutor, isso equivale a estabelecer um campo elétrico dentro do condutor. De acordo com a ação da força do campo elétrico, o campo elétrico exerce uma força sobre os elétrons livres, fazendo com que os elétrons livres se movam de maneira direcional, formando assim uma corrente elétrica. A tensão é a força motriz que faz com que os elétrons livres se movam de maneira direcional, assim como quando há pressão de água em um cano, a água fluirá de onde a pressão de água é alta para onde a pressão de água é baixa, e os elétrons fluirão de onde o potencial é baixo para onde o potencial é alto (a direção da corrente é especificada como a direção de movimento da carga positiva, portanto, é oposta à direção real de movimento dos elétrons).

Lei de Ohm

De acordo com a lei de Ohm I=V/R, (onde I é a corrente, U é a tensão, R é a resistência), em caso de uma resistência certa, quanto maior a tensão, maior será a corrente. Isso mostra que existe uma relação quantitativa entre a tensão e a corrente, a tensão é a causa da corrente, e o tamanho da corrente depende do tamanho da tensão e da resistência. Por exemplo, em um circuito simples, se a resistência for 10Ω e a tensão for 10V, a corrente pode ser calculada como 1A de acordo com a lei de Ohm; Se a tensão subir para 20V e a resistência permanecer inalterada, a corrente muda para 2A.

A situação no circuito

Em um circuito completo, a fonte de alimentação fornece tensão, que atua nos vários componentes do circuito (como resistores, capacitores, indutores, etc.). Quando o circuito está fechado, a corrente parte do terminal positivo da fonte de alimentação, passa pelos vários componentes do circuito e retorna ao terminal negativo da fonte de alimentação. Nesse processo, a tensão é distribuída nas extremidades de diferentes componentes, e o fluxo de corrente em cada componente é determinado de acordo com as características do componente (como o valor de resistência do resistor, a reatância capacitiva do capacitor, a reatância indutiva do indutor, etc.). Por exemplo, em um circuito em série, a corrente é igual em todos os lugares, e a tensão é distribuída para cada resistor proporcionalmente à resistência; Em um circuito paralelo, a tensão é igual em todos os lugares, e a corrente total é igual à soma das correntes de ramificação.