Що означає напруга системи, і як напруга проходить через струм?

Значення системного напруги

Визначення

Системна напруга - це різниця потенціалів між певними точками електричної системи (наприклад, системи живлення, електронної схеми тощо). У системах живлення вона зазвичай вказує на напругу між певною фазою або лінією в мережі. Наприклад, у трифазній чотирьохдротовій системі низької напруги, фазова напруга (напруга між живленим проводом та нейтральним) становить 220В, а лінійна напруга (напруга між живленими проводами) становить 380В, що є типовими значеннями системної напруги.

Ефект

Системна напруга - це важливий показник для оцінки енергетичного стану електричної системи. Вона визначає кількість енергії, яку система може надати навантаженню, і ефективність передачі енергії. Для різних електричних пристроїв, вони можуть нормально працювати лише при своїй номінальній напрузі. Наприклад, лампа з номінальною напругою 220В, якщо системна напруга відхиляється занадто далеко від 220В, яскравість та тривалість життя лампи будуть вплинуті.

Визначальний фактор

Розмір системної напруги визначається вихідною напругою генеруючого обладнання (наприклад, генератора), коефіцієнтом перетворення трансформатора та різноманітними регулювальними пристроями в процесі передачі та розподілу електроенергії. На електростанції генератор генерує електроенергію з певною напругою, яка потім підвищується бустерним трансформатором для сприяння довгому дистанційному перетворенню, а потім знижується ступінчастим трансформатором до рівня, придатного для використання користувацьким обладнанням, перед тим як досягнути клієнта.

Зв'язок між напругою та струмом (вираз "як напруга протікає через струм" не є точним, але як струм генерується та протікає під дією напруги)

Мікрооснова (на прикладі металевого провідника)

У металевих провідниках присутні велика кількість вільних електронів. Коли на обох кінцях провідника є напруга, це еквівалентне створенню електричного поля всередині провідника. Згідно з дією електричної сили, електричне поле відноситься до вільних електронів, заставляючи їх рухатися в напрямованому порядку, формуючи таким чином електричний струм. Напруга є движущою силою, яка заставляє вільні електрони рухатися в напрямованому порядку, так само, як коли є водяний тиск у водопровідній трубі, вода потічить від місця з високим тиском до місця з низьким тиском, а електрони потічать від місця з низьким потенціалом до місця з високим потенціалом (напрямок струму визначено як напрямок руху додатного заряду, тому він зворотний фактичному напрямку руху електронів).

Закон Ома

Згідно з законом Ома I=V/R, (де I - струм, U - напруга, R - опір), при певному опорі, чим більша напруга, тим більший струм. Це показує, що існує кількісний зв'язок між напругою та струмом, напруга є причиною струму, а розмір струму залежить від розміру напруги та опору. Наприклад, у простій схемі, якщо опір становить 10Ω, а напруга 10В, струм можна обчислити як 1А за законом Ома; Якщо напруга зростає до 20В, а опір не змінюється, струм змінюється до 2А.

Ситуація в схемі

У повній схемі, джерело живлення надає напругу, яка діє на різні компоненти схеми (наприклад, резистори, конденсатори, індуктори тощо). Коли схема замкнена, струм починається з додатного терміналу джерела живлення, проходить через різні компоненти схеми, і повертається до від'ємного терміналу джерела живлення. У цьому процесі, напруга розподіляється на обох кінцях різних компонентів, а потік струму в кожному компоненті визначається відповідно до характеристик компонента (наприклад, опір резистора, ємнісний опір конденсатора, індуктивний опір індуктора тощо). Наприклад, у послідовній схемі, струм однаковий скрізь, а напруга розподіляється на кожний резистор пропорційно опору; у паралельній схемі, напруга однакова скрізь, а загальний струм дорівнює сумі струмів по гілках.