מהו מתח?
מתח (ידוע גם כהבדל פוטנציאל חשמלי, כוח חשמלי או לחץ חשמלי) מוגדר כהבדל הפוטנציאל החשמלי ליחידה של מטען בין שתי נקודות בשדה חשמלי. מתח מתואר מתמטית באמצעות הסימן "V" או "E".
אם אתם מחפשים הסבר אינטואיטיבי יותר שיעזור להסביר מהו מתח, 건וסו לחלק זה של המאמר.
אחרת, נמשיך להגדרה רשמית יותר של מתח.
בשדה חשמלי סטטי, העבודה הנדרשת כדי להזיז יחידת מטען בין שתי נקודות ידועה כמתח. מתמטית, המתח יכול לבוא לידי ביטוי כך,
כאשר העבודה שנעשתה היא בז'ולות והמטען הוא בקולומבים.
ניתן להגדיר מתח ככמות האנרגיה הפוטנציאלית בין שתי נקודות במעגל.
נקודה אחת היא בעלת פוטנציאל גבוה יותר והנקודות האחרות הן בעלות פוטנציאל נמוך יותר. ההבדל בחשמליות בין הפוטנציאל הגבוה לפוטנציאל הנמוך מכונה מתח או הבדל פוטנציאלי.
המתח או ההבדל הפוטנציאלי מספקים את הכוח לאלקטרונים לזרום דרך המעגל.
ככל שהמתח גבוה יותר, כך גם הכוח גדול יותר, ולכן יש זרימה גדולה יותר של אלקטרונים דרך המעגל. ללא מתח או הבדל פוטנציאלי, האלקטרונים היו זזים באופן אקראי בחלל החופשי.
מתח מכונה לפעמים גם "מתח חשמלי". לדוגמה, יכולת המתח של כבלים כמו 1 ק"ו, 11 ק"ו ו-33 ק"ו מכונים בהתאמה כבלים בעלי מתח נמוך, מתח גבוה ומתח עליון.
כפי שנאמר, מתח מוגדר כהבדל הפוטנציאל החשמלי ליחידת מטען בין שתי נקודות בשדה חשמלי. נתאר זאת באמצעות משוואות.
נניח שתי נקודות A ו-B.
הפוטנציאל של נקודה A ביחס לנקודה B מוגדר כעבודה שנעשית בהעברת מטען יחידה מנקודה A ל-B בנוכחות השדה החשמלי E.
מתמטית, ניתן לבטא זאת כך,
זהו גם ההבדל הפוטנציאלי בין נקודות A ו-B כאשר נקודה B היא נקודת התייחסות. ניתן לבטא זאת גם כך,
![]()
המתח הוא מושג שקשה להבנתו באופן מושגי.
לכן נשתמש באנלוגיה לאיזשהו דבר פיזי — משהו בעולם האמיתי — כדי להקל על ההבנה של המתח.
"האנלוגיה ההידראולית" היא אנלוגיה נפוצה המשמשת להסברת המתח.
באנלוגיה ההידראולית:
המתח או הפוטנציאל החשמלי שקול לחץ המים ההידראולי
זרם חשמלי שקול למדד זרימת המים ההידראולית
מטען חשמלי שקול לכמות מים
מנוע חשמלי שקול לפipa> כעת, ציור (ב) מראה שני מיכלי מים מלאים במפלס מים שונה. לכן יש הבדל לחץ בין שני המיכלים הללו. לכן, המים יזרמו ממיכל אחד למיכל השני עד שהמפלס של שני המיכלים יהפוך להיות שווה. באופן דומה, אם נחבר שתי סוללות באמצעות חוט מוליך עם רמות מתח שונות, אז המטענים יכולים לזרום מהסוללה בעלת הפוטנציאל הגבוה לסוללה בעלת הפוטנציאל הנמוך. לכן, הסוללה בעלת הפוטנציאל הנמוך תטען עד שהפוטנציאל של שתי הסוללות יהפוך להיות אותו דבר. נחשוב על מיכל מים הממוקם בגובה מסוים מעל הקרקע. הלחץ המים בסוף החבל הוא שקול למתח או ההבדל הפוטנציאלי במעגל חשמלי. המים במיכל הם שקול ל Lad מטען חשמלי. עכשיו, אם נגדיל את כמות המים במיכל, יותר לחץ ייווצר בסוף החבל. באותו אופן, אם נרוק כמות מסוימת של מים מהמיכל, הלחץ שנוצר בסוף החבל יקטן. ניתן להניח שמיכל המים הזה הוא כמו סוללה אחסון. כאשר המתח של הסוללה יורד, הנורות מתבהרות פחות. נבין איך ניתן לבצע עבודה בעזרת מתח או הבדל פוטנציאלי במעגל חשמלי. המסלול החשמלי מוצג בתמונה שלהלן. כפי שמוצג במעגל המים ההידראולי, המים זורמים דרך צינור מונע על ידי汞柱在两个水箱中高度不同,因此这两个水箱之间存在一定的压力差。因此,水会从一个水箱流向另一个水箱,直到两个水箱的水位相等。
同样地,如果我们通过导线连接两个电压水平不同的电池,则电荷可以从高电位的电池流向低电位的电池。因此,低电位的电池会被充电,直到两个电池的电位相同为止。
### 比喻2
考虑一个放置在地面以上一定高度的水箱。
水管末端的水压相当于电路中的电压或电位差。水箱中的水相当于电荷。现在,如果我们增加水箱中的水量,那么水管末端的压力就会增大。
相反,如果我们从水箱中排出一定量的水,那么水管末端产生的压力就会减小。我们可以假设这个水箱就像一个储电池。当电池的电压下降时,灯泡会变暗。
### 比喻3
让我们理解一下电压或电位差如何在电路中做功。下面的图示显示了电路。
如液压水路所示,水在机械泵的驱动下通过管道流动。管道相当于电路中的导线。
现在,如果机械泵在两点之间产生压力差,那么加压的水就可以做功,例如驱动涡轮机。
同样地,在电路中,电池的电位差可以使电流通过导体流动,从而可以通过流动的电流做功,例如点亮灯泡。
## 电压以什么单位测量(电压单位)?
### 电压的国际单位
抱歉,翻译过程中出现了错误。以下是正确的希伯来语翻译:
כעת, ציור (ב) מראה שני מיכלי מים מלאים במפלס מים שונה. לכן יש הבדל לחץ בין שני המיכלים הללו. לכן, המים יזרמו ממיכל אחד למיכל השני עד שהמפלס של שני המיכלים יהפוך להיות שווה. באופן דומה, אם נחבר שתי סוללות באמצעות חוט מוליך עם רמות מתח שונות, אז המטענים יכולים לזרום מהסוללה בעלת הפוטנציאל הגבוה לסוללה בעלת הפוטנציאל הנמוך. לכן, הסוללה בעלת הפוטנציאל הנמוך תטען עד שהפוטנציאל של שתי הסוללות יהפוך להיות אותו דבר. נחשוב על מיכל מים הממוקם בגובה מסוים מעל הקרקע. הלחץ המים בסוף החבל הוא שקול למתח או ההבדל הפוטנציאלי במעגל חשמלי. המים במיכל הם שקול למטען חשמלי. עכשיו, אם נגדיל את כמות המים במיכל, יותר לחץ ייווצר בסוף החבל. באותו אופן, אם נרוק כמות מסוימת של מים מהמיכל, הלחץ שנוצר בסוף החבל יקטן. ניתן להניח שמיכל המים הזה הוא כמו סוללה אחסון. כאשר המתח של הסוללה יורד, הנורות מתבהרות פחות. נבין איך ניתן לבצע עבודה בעזרת מתח או הבדל פוטנציאלי במעגל חשמלי. המסלול החשמלי מוצג בתמונה שלהלן. כפי שמוצג במעגל המים ההידראולי, המים זורמים דרך צינור מונע על ידי משאבה מכנית. הצינור הוא שקול לחוט מוליך במעגל חשמלי. עכשיו, אם משאבה מכנית מייצרת הבדל לחץ בין שתי נקודות, אז המים המלחוצים יוכלו לבצע עבודה, כגון הנעה של טורבינה. באופן דומה, במעגל חשמלי, ההבדל הפוטנציאלי של סוללה יכול לגרום לזרם לזרום דרך המוליך, ולכן ניתן לבצע עבודה בעזרת זרם חשמלי הזורם, כגון הדלקת נורה. היחידות של SI עבור מתח הן וולט. זה מיוצג על ידי V. וולט הוא יחידה נגזרת של מתח ב-SI. הפיזיקאי האיטלקי אלאסנדרו וולטה (1745-1827), שהמציא את ערימת הוולט, שהיא הסוללה החשמלית הראשונה, לכן היחידה וולט נקראת לכבודו. וולט יכול להוגדר כהבדל פוטנציאל חשמלי בין שתי נקודות במעגל חשמלי שמשחרר ג'ול אחד של אנרגיה לכל קולון של מטען עובר דרך המעגל החשמלי. מתמטית, ניתן לבטא זאת כך, לכן, וולט יכול לבוא לידי ביטוי במונחים של יחידות בסיסיות של SI כ- ניתן גם למדוד אותו בוואט למפפס או במפפס כפול אוהמים. הנוסחה הבסיסית למתח מוצגת בתמונה שלהלן. לפי חוק אוהם, המתח יכול להיחשב כ, כפי שמוצג במעגל להלן, זרם של 4 אמפרה זורם דרך התנגדות של 15 אומגה. קבעו את ירידהря напруги על פני המעגל. פתרון: נתונים: לפי חוק אוהם, לכן, באמצעות המשוואה מקבלים ירידהря напруги של 60 וולט במעגל. העוצמה המועברת היא מכפלת מתח האספקה והזרם החשמלי. כעת, הצב כפי שמוצג במעגל להלן, זורם זרם של 2 אמפר במגנט של 48 וואט. קבע את מתח ההספק. פתרון: נתונים: לפי הנוסחה בין מתח, עוצמה והזרם המוזכרת למעלה, לכן, באמצעות המשוואה מקבלים מתח של 24 וולט. לפי משוואה (1), המתח הוא השורש הריבועי של מכפלת העוצמה וההתנגדות. מתמטית, כפי שמוצג במעגל שלהלן, קבעו את המתח הנדרש כדי להאיר נורה של 5 וואט עם התנגדות של 2 אומגה. פתרון: נתונים: לפי הנוסחה שהוזכרה לעיל, לכן, באמצעות המשוואה מקבלים כי המתח הנדרש להאיר נורה של הסמל עבור מתח זרם חילופין (זרם חילופין) מוצג להלן: הסמל עבור מתח זרם ישר (זרם ישר) מוצג להלן: מתח (V) הוא ייצוג של הפוטנציאל החשמלי אנרגיה ליחידת מטען. הממדים של מתח יכולים לבוא לידי ביטוי במונחים של מסה (M), אורך (L), זמן (T) ואンפר (A) כמתואר על ידי שימו לב כי חלקם משתמשים גם ב-I במקום A לייצוג זרם. במקרה זה, המימד של מתח יכול להיות מיוצג כ במעגל חשמלי ואלקטרוני, מדידת מתח היא פרמטר חיוני שצריך למדוד. ניתן למדוד את המתח בין נקודה מסוימת לקו הקרקע או לקו אפס וולט במעגל. במעגל תלת פאזי, אם מדדים את המתח בין אחת מהפאזות בשלוש הפאזות לקו הניטרלי אז זהו מתח בין קו לקרקע. באופן דומה, אם מדדים את המתח בין שתי פאזות מתוך שלוש הפאזות אז זהו מתח בין קו לקו. ישנם כלים שונים המשמשים למדידת מתח. בואו נדון בכל דרך. המתח בין שתי נקודות במערכת ניתן למדוד באמצעות וולטמטר. כדי למדוד מתח, על הוולטמטר להיות מחובר מקביל לתכנית שאליו יש למדוד את המתח. ליד אחד של הוולטמטר צריך לחבר לנקודה הראשונה וליד שני לנקודה השנייה. שימו לב שהוולטמטר לא צריך להיחבר בסדרה. הוולטמטר יכול לשמש גם למדידת נפילת מתח על כל רכיב או סכום נפילות המתח על שני רכיבים או יותר במעגל. וולטמטר אנלוגי פועל על ידי מדידת הזרם דרך נגד קבוע. לפי חוק אוהם, הזרם בנגד הוא פרופורציונלי ישירות למתח או להבדל הפוטנציאל בנגד הקבוע. כך ניתן לקבוע את המתח הנעלם. דוגמה נוספת לקישור וולטמטר למדידת מתח על סוללה של 9 וולט מוצגת בתמונה שלהלן: בימים אלה, אחת מהשיטות הנפוצות ביותר למדידת מתח היא באמצעות מולטימטר. המולטימטר יכול להיות אנלוגי או דיגיטלי, אך מולטימטרים דיגיטליים הם הנפוצים ביותר בשל דיוק גבוה ומחיר נמוך. המתח או ההבדל הפוטנציאלי על כל ציוד ניתן למדוד פשוט על ידי חיבור גלאי המולטימטר בשני נקודות בהן יש למדוד את המתח. מדידת מתח הסוללה באמצעות מולטימטר מוצגת בתמונה שלהלן. הפוטנציאומטר עובד על עקרון טכניקת איזון האפס. הוא מודד מתח על ידי השוואת מתח לא ידוע למתח ייחוס ידוע. מכשירים אחרים כמו אוסילוסקופ, וולטמטר אלקטרוסטטי יכולים גם הם לשמש למדידת מתח. ההבדל העיקרי בין מתח לזרם הוא שמתח הוא ההבדל הפוטנציאלי של מטענים חשמליים בין שתי נקודות בשדה חשמלי, בעוד שזרם הוא הזרימה של מטענים חשמליים מנקודה אחת לשנייה בשדה חשמלי. ניתן לומר פשוט שמתח הוא הגורם לזרם לזרום, בעוד שזרם הוא התוצאה של המתח. ככל שהמתח גבוה יותר, כך גם הזרם שיזרום בין שתי נקודות יהיה גבוה יותר. חשוב לציין שאם שתי נקודות במעגל נמצאות באותו פוטנציאל, אז זרם לא יכול לזרום בין הנקודות הללו. הגודל של מתח וזרם תלויים זה בזה (לפי חוק אוהם). ההבדלים האחרים בין מתח לזרם מופיעים בטבלה שלהלן. אין הבדל גדול בין המתח לבין הפרש הפוטנציאלים. אך ניתן לתאר את ההבדל ביניהם בצורה הבאה. המתח הוא כמות האנרגיה הנדרשת להעברת טעמה יחידה בין שתי נקודות, בעוד שהפרש הפוטנציאלים הוא ההבדל בין הפוטנציאל הגבוה יותר של אחת מהנקודות לפוטנציאל הנמוך יותר של השנייה. בשל טעמת נקודתית: המתח הוא הפוטנציאל המתקבל בנקודה מסוימת כאשר נקודה אחרת היא נקודה מתייחסת באינסוף. בעוד שהפרש הפוטנציאלים הוא ההבדל בין הפוטנציאלים של שתי נקודות במרחקים סופיים מהטעמה. מתמטית ניתן לבטא אותם כך, אם תעדיף הסבר וידאו על מתח, צפה בסרטון הבא: מתח נפוץ מוגדר כתנאי המתח הטיפוסי או הרמה של מכשיר חשמלי או ציוד. להלן רשימה של מתחים נפוצים עבור מכשירים חשמליים שונים. בטריות אצטט עופרת המשמשות ברכבי חשמל: 12 וולט DC. בטריה של 12 וולט מורכבת מ-6 תאים כאשר המתח הנפוץ של כל תא הוא 2.1 וולט. שימו לב שהתאים מחוברים בטור כדי להעלות את דרגת המתח. תאים סולריים: בדרך כלל מייצרים מתח של כ-0.5 וולט DC בתנאי מעגל פתוח. עם זאת, לעיתים קרובות מחברים מספר תאים סולריים בטור כדי ליצור לוחות סולריים, שיכולים להפיק מתח כולל גבוה יותר. USB: 5 וולט DC. קו תמסורת חשמל בעוצמה גבוהה: 110 kV עד 1200 kV AC. קווי חשמל לתנועה מהירה (משיכה): 12 kV ו-50 kV AC או 0.75 kV ו-3 kV DC. ספק חשמל ל-TTL/CMOS: 5 וולט. בטריה אחת נטענת מסוג ניקל-קדמיום: 1.2 וולט. בטריות לפנס: 1.5 וולט DC. מתח נפוץ המסופק על ידי חברת התפוצה לצרכנים יישוביים: 100 V, 1 פאזה AC ביפן 120 V, 1 פאזה AC בארצות הברית 230 V, 1 פאזה AC בהודו, אוסטרליה מתח נפוץ המסופק על ידי חברת התפוצה לצרכנים תעשייתיים: 200 V, 3 פאזות AC ביפן 480 V, 3 פאזות AC בארצות הברית 415 V, 3 פאזות AC בהודו חלק מהיישומים של מתח כוללים: אחד מהיישומים הנפוצים ביותר של מתח הוא לקבוע את הירידה במתח על מכשיר חשמלי או ציוד כגון רזיסטור. נדרש הוספת מתח כדי להעלות את דרגת המתח. לכן, התאים מחוברים בטור כדי להעלות את דרגת המתח. המתח הוא מקור האנרגיה הבסיסי לכל חפץ חשמלי ואלקטרוני. מתחים נמוכים של (5 וולט) ועד למתחים גבוהים (415 וולט) משמשים במגוון יישומים. מתח נמוך בדרך כלל משמש עבור ציוד אלקטרוני רב וכלי בקרה שונים. מתח גבוה משמש ל דפוס אלקטרוסטטי, צביעה אלקטרוסטטית, כיסוי חומרים באמצעות טכנולוגיה אלקטרוסטטית מחקר קוסמולוגי של החלל מפרק אלקטרוסטטי (בקרה על זיהום אוויר) מעבדת הנעה סילונית צינורות הרחבת מתח גבוה בדיקת דיאלקטרי בדיקת מזון ושתייה יישומי פיזור וסיבוב אלקטרוסטטיים, אלקטרופוטוגרפיה יישומים מבוססי פלזמה מדידת רמה מנורות פלאש סונאר עבור בדיקות ציוד חשמליהשאלה השנייה
השאלה השלישית

השאלה השנייה
השאלה השלישית

במה מודד מתח (יחידות מתח)?
יחידת SI של מתח
וולט ביחידות בסיסיות של SI
או
.נוסחת מתח
נוסחת מתח 1 (חוק אוהם)
דוגמה 1
, ![]()
נוסחת מתח 2 (עוצמה וזרם)
בנוסחה לעיל נקבל,מכאן, אנו מקבלים שהמתח שווה לכוח חשמליหาร Stromstärke. מתמטית,
דוגמה 2
, ![]()
נוסחת מתח 3 (עוצמה ומגנה)
דוגמה 3
, ![]()
הוא 3.16 וולט.סמל מעגל מתח (זרם חילופין וזרם ישר)
סמל מתח זרם חילופין
סמל מתח זרם ישר
ממדים של מתח
.
.איך למדוד מתח
שיטת וולטמטר
שיטת מולטימטר
שיטת הפוטנציאומטר
הבדל בין מתח וזרם (מתח מול זרם)
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.
![]()
![]()
![]()
![]()
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
![]()
Dimensions of current is
![]()
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.
הבדל בין מתח לבין הפרש פוטנציאלים (מתח לעומת הפרש פוטנציאלים)
מהו מתח נפוץ?
יישומים של מתח
מקור: Electrical4u
הצהרה: כבוד למקורי, מאמרים טובים שראויים להפצה, במקרה של הפרת זכויות יוצרים אנא צור קשר למחיקה.