Bir sistemin gerilimi ne anlama gelir ve akım nasıl gerilim üzerinden akar?

Sistem geriliminin anlamı

Tanım

Sistem gerilimi, elektrik sisteminde (örneğin, güç kaynağı sisteminde, elektronik devre sisteminde vb.) belirli noktalar arasındaki potansiyel farktır. Güç sistemlerinde genellikle şebeke içindeki belirli bir faz veya hat arasındaki gerilime atıfta bulunur. Örneğin, üç fazlı dörtlü hattan oluşan düşük voltajlı dağıtım sisteminde, faz gerilimi (faz hat ile nötr hat arasındaki gerilim) 220V, hat gerilimi (faz hat ile faz hat arasındaki gerilim) ise 380V'dir, bu değerler sistem geriliminin tipik değerleridir.

Etki

Sistem gerilimi, elektrik sisteminin enerji durumunu ölçmek için önemli bir gösterge olarak kullanılır. Sistemin yüküne sağlayabileceği güç miktarını ve güç aktarımının etkinliğini belirler. Farklı elektrik ekipmanları sadece nominal gerilimlerinde normal çalışabilir. Örneğin, 220V nominal gerilimine sahip bir lamba, eğer sistem gerilimi 220V'den çok saparsa, lambanın parlaklığı ve ömrü etkilenecektir.

Belirleyici faktör

Sistem geriliminin büyüklüğü, jeneratör gibi üreteç ekipmanının çıkış gerilimi, dönüştürücülerin dönüşüm oranı ve güç iletim ve dağıtım sürecindeki çeşitli düzenleme cihazları tarafından belirlenir. Bir elektrik santralında, jeneratör belirli bir gerilimde elektrik enerjisi üretir, bu enerji daha sonra uzun mesafe iletimi için bir arttırmacı dönüştürücü ile yükseltilir ve ardından kullanıcı ekipmanlarının kullanılmasına uygun seviyeye düşürülen bir indirgeme dönüştürücüsü aracılığıyla müşteriye ulaşır.

Gerilim ve akım arasındaki ilişki (gerilimin akım üzerinden nasıl aktığı ifadesi doğru değildir, ancak gerilim altında nasıl akım oluştuğu ve akımın nasıl aktığı)

Mikroskopik mekanizma (metal iletken örneği)

Metal iletkenlerde büyük miktarda serbest elektron bulunmaktadır. İletkenden geçen gerilim, iletkenin içinde bir elektrik alan oluşturur. Bu elektrik alan, serbest elektronlara bir kuvvet uygular ve bu da serbest elektronların yönlendirilmiş bir şekilde hareket etmesine neden olur, böylece elektrik akımı oluşur. Gerilim, serbest elektronların yönlendirilmiş bir şekilde hareket etmesine neden olan itici kuvvettir, tıpkı bir su borunda su basıncı olduğunda suyun yüksek su basıncından düşük su basıncına doğru akan gibi, elektronlar düşük potansiyele yüksek potansiyelden (akımın yönünün pozitif yükün hareket yönü olarak belirlendiği için, elektronların gerçek hareket yönünün tam tersi) akar.

Ohm yasası

Ohm yasasına göre I=V/R (I akım, U gerilim, R direnç), belirli bir dirençte, gerilim ne kadar büyükse, akım o kadar büyük olur. Bu, gerilim ve akım arasında nicel bir ilişki olduğunu gösterir, gerilim akımın nedenidir ve akımın büyüklüğü gerilim ve dirençin büyüklüğüne bağlıdır. Örneğin, basit bir devrede, direnç 10Ω ve gerilim 10V ise, Ohm yasasına göre akım 1A hesaplanır; Eğer gerilim 20V'ye yükseltildiyse ve direnç değişmediyse, akım 2A'ya değişir.

Devre içindeki durum

Tam bir devrede, güç kaynağı gerilim sağlar, bu gerilim devredeki çeşitli bileşenler üzerinde etki eder (örneğin dirençler, kondansatörler, endüktörler vb.). Devre kapandığında, akım güç kaynağının pozitif terminalinden başlar, çeşitli devre bileşenlerinden geçer ve güç kaynağının negatif terminaline geri döner. Bu süreçte, gerilim farklı bileşenlerin her iki ucuna dağılır ve her bileşendeki akım akışı, bileşenin özelliklerine (örneğin, direnç değeri, kondansatörün kapasitif reaktansı, endüktörün endüktif reaktansı vb.) göre belirlenir. Örneğin, seri bir devrede, her yerde akım eşittir ve gerilim dirençlere orantılı olarak dağıtılır; paralel devrede, her yerde gerilim eşittir ve toplam akım dalların akımlarının toplamına eşittir.