Vad menas med spänningen i ett system, och hur flyter spänning genom en ström?

Betydelsen av systemspänning

Definition

Systemspänning är potentialskillnaden mellan specifika punkter i ett elektriskt system (som en strömförsörjningssystem, ett elektronikcircuitssystem osv.). I kraftsystem refererar det vanligtvis till spänningen mellan en viss fas eller ledning i nätet. Till exempel, i ett trefasfyralednings lågspänningsfördelningsystem, är fasspänningen (spänningen mellan den levande ledningen och den neutrala ledningen) 220V, och linjespänningen (spänningen mellan den levande ledningen och den levande ledningen) 380V, vilka är typiska värden för systemspänningen.

Effekt

Systemspänning är en viktig parameter för att mäta energitillståndet i ett elektriskt system. Den bestämmer mängden effekt som systemet kan tillhandahålla till belastningen och effektiviteten i effektoverföringen. För olika elektriska utrustningar kan de endast fungera normalt vid sin nominella spänning. Till exempel, en lampa med nominell spänning på 220V, om systemspänningen avviker för mycket från 220V, kommer ljusstyrkan och livslängden på lampan att påverkas.

Bestämmande faktor

Storleken på systemspänningen bestäms av generatorutrustningens utspänning (som en generator), transformerförhållandet, och de olika reglerade enheterna i strömförsörjningens överförings- och distributionsprocess. I en kraftverk genereras en viss spänning av elektrisk energi, vilket sedan höjs av en ökatransformator för att underlätta långdistansöverföring, och sedan sänks av en nedtrappningstransformator till en nivå som är lämplig för användning av anläggningens utrustning innan det når kunden.

Förhållandet mellan spänning och ström (uttrycket "hur spänningen flödar genom strömmen" är inte korrekt, men hur strömmen genereras och flödar under spänningsverkan)

Mikroskopisk mekanism (med metallledare som exempel)

Det finns ett stort antal fria elektroner i metalliska ledare. När det finns en spänning vid båda ändarna av ledaren, motsvarar det att etablera ett elektriskt fält inuti ledaren. Enligt verkan av elektriskt fält kraft, utövas en kraft på de fria elektroner, vilket gör att de fria elektroner rör sig i en riktad mån, vilket bildar en elektrisk ström. Spänning är drivkraften som orsakar de fria elektronernas riktade rörelse, precis som när det finns vattentryck i en vattenrör, flyter vattnet från där vattentrycket är högt till där det är lågt, och elektronerna flyter från där potentialen är låg till där den är hög (riktningen på strömmen specificeras som positiva laddningens rörelseriktning, så den är motsatt den faktiska rörelseriktningen för elektronerna).

Ohms lag

Enligt Ohms lag I=V/R, (där I är ström, U är spänning, R är motstånd), i fallet med ett visst motstånd, ju större spänningen, desto större ström. Detta visar att det finns en kvantitativ relation mellan spänning och ström, spänningen är orsaken till strömmen, och storleken på strömmen beror på storleken på spänningen och motstånd. Till exempel, i en enkel circuit, om motståndet är 10Ω och spänningen är 10V, kan strömmen beräknas till 1A enligt Ohms lag; Om spänningen stiger till 20V och motståndet är oförändrat, ändras strömmen till 2A.

Situeringen i circuiten

I en komplett circuit, ger strömkällan spänning, som verkar på de olika komponenterna i circuiten (som resistorer, kondensatorer, induktorer osv.). När circuiten är stängd, börjar strömmen från strömkällans positiva terminal, passerar olika circuitkomponenter, och återvänder till strömkällans negativa terminal. Under denna process, distribueras spänningen vid båda ändarna av olika komponenter, och strömmens flöde i varje komponent fastställs enligt komponentens egenskaper (som resistorns resistansvärde, kondensatorns kapacitiv reaktans, induktorens induktiv reaktans osv.). Till exempel, i en serie-circuit, är strömmen lika överallt, och spänningen distribueras proportionellt till resistorn; I en parallell circuit, är spänningen lika överallt, och den totala strömmen är lika med summan av grenströmmarna.