Điều gì được hiểu bởi điện áp của hệ thống và cách điện áp chảy qua dòng điện

Ý nghĩa của điện áp hệ thống

Định nghĩa

Điện áp hệ thống là sự chênh lệch điện thế giữa các điểm cụ thể trong hệ thống điện (như hệ thống cung cấp điện, hệ thống mạch điện tử, v.v.). Trong hệ thống điện, nó thường đề cập đến điện áp giữa một pha hoặc đường dây cụ thể trong lưới điện. Ví dụ, trong hệ thống phân phối điện áp thấp ba pha bốn dây, điện áp pha (điện áp giữa dây nóng và dây trung tính) là 220V, và điện áp dây (điện áp giữa dây nóng và dây nóng) là 380V, đây là các giá trị điển hình của điện áp hệ thống.

Tác động

Điện áp hệ thống là chỉ số quan trọng để đo lường trạng thái năng lượng của hệ thống điện. Nó quyết định lượng điện mà hệ thống có thể cung cấp cho tải và hiệu suất truyền tải điện. Đối với các thiết bị điện khác nhau, chúng chỉ có thể hoạt động bình thường ở điện áp định mức của mình. Ví dụ, một bóng đèn có điện áp định mức là 220V, nếu điện áp hệ thống chệch quá xa 220V, độ sáng và tuổi thọ của bóng đèn sẽ bị ảnh hưởng.

Yếu tố quyết định

Kích thước của điện áp hệ thống được xác định bởi điện áp đầu ra của thiết bị phát điện (như máy phát điện), tỷ lệ biến áp của biến áp, và các thiết bị điều chỉnh khác trong quá trình truyền tải và phân phối điện. Tại một nhà máy điện, máy phát điện tạo ra một điện áp nhất định, sau đó được tăng lên bằng biến áp tăng áp để thuận tiện cho việc truyền tải đường dài, và sau đó giảm xuống bằng biến áp giảm áp đến mức phù hợp cho thiết bị sử dụng trước khi đến khách hàng.

Mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện (cách diễn đạt "điện áp chảy qua dòng điện" không chính xác, nhưng cách dòng điện được sinh ra và chảy dưới tác dụng của điện áp)

Cơ chế vi mô (Lấy dẫn thể kim loại làm ví dụ)

Có rất nhiều electron tự do tồn tại trong dẫn thể kim loại. Khi có điện áp ở cả hai đầu dẫn thể, điều này tương đương với việc thiết lập một trường điện bên trong dẫn thể. Theo tác dụng của lực điện trường, điện trường tác dụng lên electron tự do, khiến electron tự do di chuyển theo hướng, từ đó tạo thành dòng điện. Điện áp là lực đẩy khiến electron tự do di chuyển theo hướng, giống như khi có áp suất nước trong ống nước, nước sẽ chảy từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp, và electron sẽ chảy từ nơi có điện thế thấp đến nơi có điện thế cao (hướng của dòng điện được quy ước là hướng di chuyển của điện tích dương, vì vậy nó ngược lại với hướng di chuyển thực tế của electron).

Định luật Ohm

Theo định luật Ohm I=V/R, (trong đó I là dòng điện, U là điện áp, R là điện trở), trong trường hợp điện trở cố định, điện áp càng lớn thì dòng điện càng lớn. Điều này cho thấy có mối quan hệ định lượng giữa điện áp và dòng điện, điện áp là nguyên nhân gây ra dòng điện, và kích thước của dòng điện phụ thuộc vào kích thước của điện áp và điện trở. Ví dụ, trong một mạch đơn giản, nếu điện trở là 10Ω và điện áp là 10V, dòng điện có thể được tính là 1A theo định luật Ohm; Nếu điện áp tăng lên 20V và điện trở không đổi, dòng điện thay đổi thành 2A.

Tình huống trong mạch

Trong một mạch hoàn chỉnh, nguồn cung cấp điện áp, tác động lên các thành phần khác nhau trong mạch (như điện trở, tụ điện, cuộn cảm, v.v.). Khi mạch đóng, dòng điện bắt đầu từ cực dương của nguồn cung cấp, đi qua các thành phần mạch, và trở về cực âm của nguồn cung cấp. Trong quá trình này, điện áp được phân phối ở hai đầu của các thành phần khác nhau, và dòng điện chảy trong mỗi thành phần được xác định theo đặc tính của thành phần (như giá trị điện trở của điện trở, kháng dung của tụ điện, kháng cảm của cuộn cảm, v.v.). Ví dụ, trong mạch nối tiếp, dòng điện bằng nhau ở mọi nơi, và điện áp được phân phối cho mỗi điện trở theo tỷ lệ điện trở; Trong mạch song song, điện áp bằng nhau ở mọi nơi, và dòng điện tổng cộng bằng tổng của các dòng điện nhánh.