Spanning: Wat is dit?

Electrical4u

Veld: Basiese Elektriese

China

Wat is Spanning?

Spanning (ook bekend as elektriese potensiaalverskil, elektromotiewe krag emf, elektriese druk, of elektriese spanning) word gedefinieer as die elektriese potensiaalverskil per eenheid laad tussen twee punte in 'n elektriese veld. Spanning word wiskundig (d.w.s. in formules) uitgedruk deur die simbool “V” of “E”.

As jy 'n meer intuïtiewe verduideliking soek om te verduidelik wat spanning is, slaan oor na hierdie afdeling van die artikel.

Anderins sal ons hieronder voortgaan met 'n meer formele definisie van spanning.

In 'n statiese elektriese veld word die werk wat vereis word om per eenheid laad tussen twee punte te beweeg, as spanning bekendgestel. Wiskundig kan spanning uitgedruk word as,

$\begin{align*} Voltage = \frac{Work\,\,Done\ (W)}{Charge\ (Q)} \end{align*}$

Waar werk gedoen is in joule en laad is in coulomb.

$\begin{align*} Thus, Voltage = \frac{joule}{coulomb} \end{align*}$

Ons kan spanning definieer as die hoeveelheid potensiële energie tussen twee punte in 'n sirkuit.

Een punt het 'n hoër potensiaal en die ander punte het 'n laer potensiaal. Die verskil in laading tussen hoër en laer potensiaal word 'n spanning of potensiaalverskil genoem.

Die spanning of potensiaalverskil gee krag aan elektrone om deur die sirkuit te vloei.

Hoe hoër die spanning, hoe groter die krag, en dus hoe meer elektrone wat deur die sirkuit vloei. Sonder spanning of potensiaalverskil sou elektrone ewekansig in vrye ruimte beweeg.

Spanning word soms ook as "elektriese spanning" aangedui. Byvoorbeeld, die spanningvermoë van kabels soos 1 kV, 11 kV, en 33 kV word onderskeidelik as lae spanning, hoë spanning, en superhoë spanning kabels aangedui.

Definisie van Potensiaalverskil as Potensiaal van Elektriese Veld

Soos reeds genoem, word spanning gedefinieer as die elektriese potensiaalverskil per eenheid laading tussen twee punte in 'n elektriese veld. Laat ons dit met vergelykings beskryf.

Oorweeg twee punte A en B.

Die potensiaal van punt A ten opsigte van punt B is gedefinieer as die werk gedoen om 'n eenheid laading van punt A na B te verplaas in die teenwoordigheid van elektriese veld E.

Wiskundig kan dit uitgedruk word as,

$\begin{align*} V_A_B = \frac{W}{Q} = -\int_B^A E^- * dl^-\end{align*}$

Dit is ook 'n potensiaalverskil tussen punte A en B met punt B as 'n verwysingspunt. Dit kan ook uitgedruk word as,

$\begin{align*} V_A_B = V_A - V_B \end{align*}$

Spanning kan 'n moeilike konsep wees om konseptueel te verstaan.

Dus sal ons 'n analoogie gebruik na iets tastbaar—iets in die werklike wêreld—om spanning makliker te verstaan te maak.

Spanning Verstaan deur Analogie

Die "Hydrauliese analoogie" is 'n algemene analoogie wat gebruik word om spanning te verduidelik.

In die hydrauliese analoogie:

Die spanning of elektriese potensiaal is ekwivalent aan waterdruk
Elektriese stroom is ekwivalent aan waterstroomkoers
Elektriese laai is ekwivalent aan 'n hoeveelheid water
'n elektriese geleier is ekwivalent aan 'n leiding

Analoogie 1

Stel jou voor 'n waterreservoir soos aangedui in die onderstaande figuur. Figuur (a) wys twee reservoirs gevul met dieselfde watervlak. Dus, kan water nie van een reservoir na 'n ander vloei nie, omdat daar geen drukverskil is nie.

Nou, Figuur (b) wys twee tanke gevul met verskillende watervlakke. Daarom is daar 'n drukverskil tussen hierdie twee tanke. Dus sal water van een tank na die ander tank vloei tot die watervlak van albei tanke gelyk word.

Op dieselfde manier, as ons twee batterye deur 'n geleider met verskillende spanningvlakke verbind, kan ladinge van die battery met die hoër potensiaal na die battery met die laer potensiaal vloei. Dus word die battery met die laer potensiaal opgelaa tot die potensiaal van albei batterye dieselfde word.

Analogy 2

Stel jou 'n watertank voor wat op 'n sekere hoogte bo die grond geplaas is.

Die waterdruk aan die einde van die slang is ekwivalent aan die spanning of potensiaalverskil in 'n elektriese sirkel. Die water in die tank is ekwivalent aan die elektriese ladings. As ons nou die hoeveelheid water in die tank verhoog, word meer druk by die einde van die slang ontwikkel.

Omgekeerd, as ons 'n sekere hoeveelheid water uit die tank afvoer, sal die druk wat by die einde van die slang geskep word, verminder. Ons kan hierdie watertank soos 'n oplader beskou. Wanneer die spanning van die battery verminder, word die lamppe donkerder.

Analogy 3

Laat ons begryp hoe werk gedoen kan word deur spanning of potensiaalverskil in 'n elektriese sirkel. Die elektriese sirkel word in die onderstaande figuur gewys.

Soos in die hidrawlike waterstelsel getoon, vloei water deur 'n leiding gedrewe deur 'n meganiese pomp. 'n Leiding is ekwivalent aan 'n geleider in 'n elektriese sirkel.

As 'n meganiese pomp nou 'n drukverskil tussen twee punte skep, sal gedrukte water in staat wees om werk te doen, soos 'n turbine te dreef.

Op dieselfde manier, in 'n elektriese sirkel, kan die potensiaalverskil van 'n battery stroom laat vloei deur die geleider, en dus kan werk gedoen word deur die vloeiende elektriese stroom, soos die lamp te verlig.

In watter eenhede word spanning gemeet (Spanningseenhede)?

SI Eenheid van Spanning

Die SI-eenheid vir spanning is volt. Dit word aangedui deur 'n V. Volt is 'n afgeleide SI-eenheid van spanning. Die Italiaanse fisikus Alessandro Volta (1745-1827), wat die voltaiese hoop uitgevind het, wat die eerste elektriese batterij was, en dus is die eenheid volt na hul ere vernoem.

Volt in SI-basiseenhede

Volt kan gedefinieer word as die elektriese potensiaalverskil tussen twee punte in 'n elektriese skakeling wat een joule energie per koulomb laai wat deur die skakeling gaan, verbruik. Wiskundig kan dit uitgedruk word as,

$\begin{align*} 1\,\,Volt = \frac{potential \ energy} {chrage} = \frac{1\,\, joule}{1\,\,coulomb} = \frac{kg\,\, m^2}{A\,\,s^3} \end{align*}$

Dus kan volt in terme van SI-basiseenhede uitgedruk word as $\frac{kg\,\,m^2}{A\,\,s^3}$ of $kg\,\,m^2\,\,s^-^3\,\,A^-^1$ .

Dit kan ook in watt per ampère of ampère keer ohms gemeet word.

Spanningsformule

Die basiese formule vir spanning word in die onderstaande beeld getoon.

Spanningsformule 1 (Ohm se Wet)

Volgens Ohm se wet kan spanning uitgedruk word as,

$\begin{align*} Spanning = Stroming * Weerstand \end{align*}$

$\begin{align*} V = I * R \end{align*}$

Voorbeeld 1

Soos in die onderstaande skema wys, vloei 'n stroom van 4 A deur die weerstand van 15 Ω. Bepaal die spanningsval oor die skema.

Oplossing:

Gegewe Data: $I = 4\,\,A$ , $R=15\,\,\Omega$

Volgens Ohm se wet,

$\begin{align*} & V = I * R \\ & = 4 * 15 \\ & V = 60\,\,Volts \end{align*}$

Dus, deur die vergelyking te gebruik, kry ons 'n spanningsval oor die skema van 60 volt.

Spanningsformule 2 (Krag en Stroom)

Die krag wat oorgedra word is die produk van die voorspanning en die elektriese stroom.

$\begin{align*} P = V * I \end{align*}$

Stel nou $I=\frac{V}{R}$ in die bo-vereenvoeging, dan kry ons,

(1) $\begin{equation*} P = V * I = \frac{V^2}{R} \end{equation*}$

Dus, ons kry spannings is gelyk aan die mag gedeel deur stroom. Wiskundig,

$\begin{align*} V = \frac{P}{I} \,\,Volts \end{align*}$

Voorbeeld 2

Soos getoon in die onderstaande skakeling, vloei 'n stroom van 2 A deur 'n lamp van 48 W. Bepaal die voorspanning.

Oplossing:

Gegewe Data: $I = 2\,\,A$ , $P = 48 \,\,W$

Volgens die formule tussen spanning, krag en stroom soos hierbo genoem,

$\begin{align*} & V = \frac{P}{I} \\ & = \frac{48}{2} \\ & V = 24 \,\,Volts \end{align*}$

Dus, deur gebruik te maak van die vergelyking, kry ons 'n voorspanning van 24 volt.

Spanningsformule 3 (Krag en Weerstand)

Volgens vergelyking (1) is spanning die vierkantswortel van die produk van krag en weerstand. Wiskundig gesproke,

$\begin{align*} V = \sqrt{P*R} \end{align*}$

Voorbeeld 3

Gee, soos in die onderstaande skema aangedui, die nodige spanning om 'n 5 W lamp met 'n weerstand van 2 Ω te laat gloei.

Oplossing:

Gegee Data: $P = 5 \,\, W$ , $R = 2 \,\, \Omega$

Volgens die formule hierbo,

$\begin{align*} & V = \sqrt{P*R} \\ & = \sqrt{5*2} \\ & = \sqrt{10} \\ & V = 3.16 \,\,Volts \end{align*}$

Dus, deur gebruik te maak van die vergelyking, kry ons die nodige spanning om 'n $5 W, 2\Omega$ lamp 3.16 Volt te laat gloei.

Spanningskruitsymbool (AC en DC)

AC Spanningskruitsymbool

Die symbool vir AC (wisselstroom) spannings word hieronder getoon:

企业微信截图_17098668569432.png — AC Spanningskruitsymbool

DC Spanningskruitsymbool

Die symbool vir DC (gelykstroom) spannings word hieronder getoon:

Dimensies van Spanning

Spanning (V) is 'n voorstelling van die elektriese potensiaal energie per eenheid laai.

Die dimensies van spanning kan in terme van massa (M), lengte (L), tyd (T) en ampère (A) uitgedruk word as gegee deur $M L^2 T^-^3 A^-^1$ .

$\begin{align*} V = \frac{W}{Q} = \frac{M L^2 T^-^2}{A T} = M L^2 T^-^3 A^-^1 \end{align*}$

Let op dat sommige ook I gebruik in plaas van A om stroom voor te stel. In hierdie geval kan die dimensie van spanning as $M L^2 T^-^3 I^-^1$ voorgestel word.

Hoe om Spanning te Meet

In 'n elektriese en elektroniese sirkel is 'n spanningmeting 'n noodsaaklike parameter wat gemeet moet word. Ons kan die spanning tussen 'n spesifieke punt en die grond of nulvoltpunt in 'n sirkel meet.

In 'n 3-fase sirkel, as ons die spanning tussen enige een fase van die 3-fase en die neutrale punt meet, word dit bekend as lyn-na-grond spanning.

Op dieselfde manier, as ons die spanning tussen enige twee fases van die 3-fase meet, word dit bekend as lyn-na-lyn spanning.

Daar is verskeie instrumente wat gebruik word om spanning te meet. Laat ons elke metode bespreek.

Voltmeter Metode

Die spanning tussen twee punte in 'n stelsel kan gemeet word deur gebruik te maak van 'n voltmeter. Om 'n spanning te meet, moet 'n voltmeter parallel verbonden word met die komponent waarvan die spanning gemeet moet word.

Een lei van die voltmeter moet aan die eerste punt en een aan die tweede punt verbind word. Let daarop dat die voltmeter nooit in reeks verbonden mag word nie.

'n Voltmeter kan ook gebruik word om die voltval oor enige komponent of die som van die voltval oor twee of meer komponente binne 'n sirkel te meet.

'n Analogiese voltmeter werk deur die stroom deur 'n vaste weerstand te meet. Volgens Ohm se wet is die stroom deur die weerstand direk eweredig aan die volt of potensiaalverskil oor die vaste weerstand. Dus, kan ons die onbekende volt bepaal.

'n Ander voorbeeld van 'n voltmeter-aansluiting vir die meting van die volt oor 'n 9 V-batterij word hieronder getoon:

Multimeter Metode

In die huidige dae is een van die mees algemene metodes om volt te meet deur 'n multimeter te gebruik. Die multimeter kan analoog of digitaal wees, maar digitaal multimeters word die meeste gebruik omdat dit hoër akkuraatheid en laer koste het.

Die volt of potensiaalverskil oor enige toerusting kan eenvoudig gemete word deur die sonde van 'n multimeter oor die twee punte waar die volt gemeet moet word, aan te sluit. Die meting van batterijvolt deur 'n multimeter word in die onderstaande beeld getoon.

Multimeter for Voltage Measurement — Multimeter Aansluiting vir die Meting van Batterijvolt

Potensiometer Metode

Die potensiometer werk op die beginsel van die nulbalans-tegniek. Dit meet die volt deur vergelyking van 'n onbekende volt met 'n bekende verwysingsvolt.

Ander instrumente soos 'n oscilloskoop, 'n elektrostatische voltmeter kan ook gebruik word om volt te meet.

Verskil tussen Spanning en Stroom (Spanning vs Stroom)

Die grootste verskil tussen spanning en stroom is dat spanning die potensiële verskil van elektriese ladinge tussen twee punte in 'n elektriese veld is, terwyl stroom die vloei van elektriese ladinge van een punt na 'n ander punt in 'n elektriese veld is.

Ons kan eenvoudig sê dat spanning die oorsaak is van die stroomvloei, terwyl stroom die effek van spanning is.

Hoe hoër die spanning, hoe meer stroom sal vloei tussen twee punte. Let op dat as twee punte in 'n stroombaan by dieselfde potensiaal is, dan kan geen stroom tussen daardie punte vloei nie. Die grootte van spanning en stroom hang van mekaar af (volgens Ohm se wet).

Ander verskille tussen spanning en stroom word in die tafel hieronder bespreek.

Voltage\ (V)=\frac{Work\ done\ (W)}{Charge\ (Q)} — Verskil tussen Spanning en Stroom

Current\ (I)=\frac{Charge\ (Q)}{time\ (t)} — Verskil tussen Spanning en Stroom

Verskil tussen Spanning en Potensiaalverskil (Spanning vs Potensiaalverskil)

Daar is nie groot verskil tussen spanning en potensiaalverskil nie. Maar ons kan die verskil tussen hulle op die volgende maniere beskryf.

Spanning is die hoeveelheid energie wat benodig word om 'n eenheidslaai tussen twee punte te beweeg, terwyl potensiaalverskil die verskil is tussen die hoër potensiaal van die een punt en die laer potensiaal van die ander punt.

As gevolg van puntlading:

Spanning is die potensiaal wat by 'n spesifieke punt verkry word, met die ander verwysingspunt by oneindigheid. Terwyl potensiaalverskil die verskil in potensiaal is tussen twee punte by eindige afstande van die lading. Wiskundig kan hulle uitgedruk word as,

$\begin{align*} Potential = V = \frac{Q}{4 \pi \epsilon_0 R} \end{align}$

$\begin{align*} Potential \,\, Difference= V_1_2 = \frac{Q}{4 \pi \epsilon_0}(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}) \end{align}$

Indien jy 'n video-uitsleg oor spanning prefereer, kyk na die video hieronder:

Wat is 'n Gewone Spanning?

'n Gewone spanning word gedefinieer as die tipiese spanningsvlak of -rating van die elektriese toerusting of uitrusting.

Hier is 'n lys van algemene spantings vir verskeie elektriese toerusting of toestelle.

Lood-suurvlakbatterye gebruik in elektriese voertuie: 12 Volts DC. 'n 12 V batterij bestaan uit 6 selle met 'n gemene spanning van elke sel van 2.1 V. Let op dat selle in reeks verbind word om die spanningsbeoordeling te verhoog.
Sonsele: Gee tipies 'n spanning van ongeveer 0.5 Volts DC onder oop-sirkeltoestande. Tog word dikwels meer sonsele in reeks verbind om sonpaneel te vorm, wat 'n hoër totale spanning kan lewer.
USB: 5 Volts DC.
Hoëspanging elektriese kragvoorsieninglyn: 110 kV tot 1200 kV AC.
Hoëspoedtrein (trek) kraglyne: 12 kV en 50 kV AC of 0.75 kV en 3 kV DC.
TTL/CMOS kragvoorsiening: 5 Volts.
'n Een-sel, herlaadbare nikkel-kadmiumbatterij: 1.2 Volts.
Fakkeldraaibatterye: 1.5 Volts DC.

'n Algemene spanning wat deur die verspreidingsmaatskappy aan woonstelle gegee word, is:

100 V, 1-fase AC in Japan
120 V, 1-fase AC in Amerika
230 V, 1-fase AC in Indië, Australië

'n Algemene spanning wat deur die verspreidingsmaatskappy aan industriële kliënte gegee word, is:

200 V, 3-fase AC in Japan
480 V, 3-fase AC in Amerika
415 V, 3-fase AC in Indië

Toepassings van Spanning

Sommige van die toepassings van spanning sluit in:

Een van die mees algemene toepassings van spanning is om die spandingsval oor 'n elektriese toestel of toerusting soos 'n weerstand te bepaal.
Die byvoeging van spanning is nodig om die spanningsbeoordeling te verhoog. Dus word selle in reeks verbind om die spanningsbeoordeling te verhoog.

Spanning is die basiese energiebronne van elke stuk elektriese en elektroniese toerusting. Van klein spanning (5 V) tot hoë spanning (415 V) word in verskeie toepassings gebruik.

Laag spanning word gewoonlik vir baie elektroniese toerusting en beheertoepassings gebruik.

Hoë spanning word gebruik vir

Elektrostatische drukking, Elektrostatiese verf, Elektrostatiese oorbedekking van materiaal
Kosmologiese studie van ruimte
Elektrostatische neerslagvanger (lugaanvuilingbeheer)
Straalpropulsielaboratorium
Röntgenbuise
Hoë-vermoogenversterker vakuümbuise
Massaspectroskopie
Dielektriese toetsing
Voedsel- en dranktoetsing
Elektrospraying en spinnertoepassings, elektrofotografie
Plasma-gebaseerde toepassings
Vlakbesensing
Induksie-verhitting
Flitslampies
SONAR
Vir toetsing van elektriese toerusting

Bron: Electrical4u

Verklaring: Respekteer die oorspronklike, goeie artikels is waardoor gedeel, as daar inbreuk word gemaak kontak ons asb om dit te verwyder.

Gee 'n fooitjie en moedig die outeur aan!

Onderwerpe:

Basiese Elektriese

Spanning

Oor deskundiges

Electrical4u

China

Kundigheidsgebied

Basic Electrical

Professionele artikel

607

Aanbevole

Meer

Hoëspanning SF₆-Vrye Ringhoofeenheid: Aanpassing van Meganiese Kenmerke

(1) Die kontakafstand word hoofsaaklik bepaal deur isolasiekoördinasieparameters, onderbreekparameters, kontakmateriaal van die hoogspannings SF₆-vrye ringhoofofseteenhede, en die ontwerp van die magneetblasingkamer. In praktiese toepassing is 'n groter kontakafstand nie noodwendig beter nie; eerder moet die kontakafstand so dicht as moontlik aan sy ondergrens aangepas word om bedryfsenergieverbruik te verminder en diensleeftyd te verleng.(2) Die bepaling van oortreeking van die kontak is verban

James

12/10/2025

Laagspanningsverspreidingslyne en kragverspreidingsvereistes vir bouplekke

Laagspanningsverdelingslyne verwys na die skakels wat, deur 'n verdelingstransformer, die hoëspanning van 10 kV na die 380/220 V vlak verlaag - d.w.s. die laagspanningslyne wat vanaf die substation tot by die eindgebruikstoepassing loop.Laagspanningsverdelingslyne moet tydens die ontwerpphase van substationbedraadkonfigurasies oorweeg word. In fabrieklike omgewings word vir werkswinkels met relatief hoë kragbehoefte dikwels spesifieke werkswinkelsubstations geïnstalleer, waar transformateurs dir

James

12/09/2025

Hoe Spanningsharmonieke die Verwarming van 'n H59 Verteilingstransformator Beïnvloed?

Die impak van spangingsharmonieke op temperatuurstyg in H59 distribusietransformateursH59 distribusietransformateurs is onder die mees kritiese toerusting in kragstelsels, wat hoofsaaklik funksioneer om hoëspangingkrag van die kragnetwerk oor te skakel na laespangingkrag wat deur eindgebruikers benodig word. Dit is egter so dat kragstelsels baie nie-lineêre belastings en bronne bevat wat spangingsharmonieke veroorsaak wat negatief die werking van H59 distribusietransformateurs beïnvloed. Hierdie

Echo

12/08/2025

Top Oorsake van H59-verdeeltransformator-uitval

1. OorbelastingEerstens het die verbetering van mense se lewensstandaarde tot 'n algemene vinnige toename in elektrisiteitsverbruik gelei. Die oorspronklike H59-verdeeltransformateurs het klein kapasiteit—“'n klein perd trek 'n groot wa”—en kan nie gebruikersbehoeftes bevredig nie, wat lei tot oorbelasting van die transformateurs. Tweedens lei seisoenale variasies en uiterste wêrelder omstandighede tot pieke in elektrisiteitsvraag, wat verdere oorbelasting van H59-verdeeltransformateurs veroorsa

Felix Spark

12/06/2025

Voltage	Current
The voltage is the difference in potential between two points in an electric field.	The current is the flow of charges between two points in an electric field.
The symbol of the current is I.	The SI unit of current is ampere or amp.
The symbol of voltage is V or ΔV or E.	The symbol of current is I.
Voltage can be measured by using a voltmeter.	Current can be measured by using an ammeter.
$Voltage\ (V)=\frac{Work\ done\ (W)}{Charge\ (Q)}$	$Current\ (I)=\frac{Charge\ (Q)}{time\ (t)}$
$1\ Volt=\frac{1\ joule}{1\ coulomb}$	$1\ Ampere=\frac{1\ coulomb}{(1\ second)}$
In a parallel circuit, the magnitude of voltage remains the same.	In a series circuit, the magnitude of the current remains the same.
The voltage creates a magnetic field around it.	The current creates an electrostatic field around it.
Dimensions of voltage is $ML^2 T^-^3 A^-^1$	Dimensions of current is $MLTA^1$
In the hydraulic analogy, electric potential or voltage is equivalent to hydraulic water pressure.	In the hydraulic analogy, electric current is equivalent to hydraulic water flow rate.
The voltage is the cause of the current flowing in the circuit.	An electric current is the effect of a voltage.