Napon: Što je to?

Electrical4u

Polje: Osnovna elektrotehnika

China

Što je napona?

Napon (poznat i kao razlika električnog potencijala, elektromotorna snaga emf, električni tlak ili električna napetost) definiran je kao razlika u električnom potencijalu po jedinici naboja između dvije točke u električnom polju. Napon se matematički (tj. u formulama) označava simbolom “V” ili “E”.

Ako tražite intuitivnije objašnjenje što je napon, preskočite na ovaj odjeljak članka.

Inače, nastaviti ćemo ispod s formalnijim definicijom napona.

U statičkom električnom polju, rad potreban za pomicanje jedinice naboja između dvije točke poznat je kao napon. Matematički, napon se može izraziti kao,

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

gdje je rad izražen u džulima, a naboj u kulonima.

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

Napetost možemo definirati kao količinu potencijalne energije između dviju točaka u krugu.

Jedna točka ima veći potencijal, a druge točke imaju niži potencijal. Razlika u naboji između točke s višim potencijalom i točke s nižim potencijalom zove se napetost ili potencijalna razlika.

Napetost ili potencijalna razlika daje silu elektronima da protječe kroz krug.

Što je napetost veća, veća je sila, a time i više elektrona teče kroz krug. Bez napetosti ili potencijalne razlike, elektroni bi se nasumično kretali u slobodnom prostoru.

Napetost se ponekad naziva i "električnim naponom". Na primjer, kapacitet obrade napetosti kablova poput 1 kV, 11 kV i 33 kV označavaju se redom kao kablovi niskog, visokog i super visokog napona.

Definicija potencijalne razlike kao potencijala električnog polja

Kao što je spomenuto, napetost se definira kao potencijalna razlika po jedinici naboya između dviju točaka u električnom polju. Opisimo to koristeći jednadžbe.

Promotrimo dvije točke A i B.

Potencijal točke A u odnosu na točku B definiran je kao rad obavljen pri pomjeranju jedinice naboya od točke A do B u prisustvu električnog polja E.

Matematički, to se može izraziti kao,

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

To je također potencijalna razlika između točaka A i B, gdje je točka B referentna točka. To se može izraziti i kao,

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

Napon je koncept koji može biti težak za razumijevanje.

Stoga ćemo koristiti analogiju s nečim konkretnim — nečim iz stvarnog svijeta — kako bismo olakšali razumijevanje napona.

Razumijevanje napona putem analogije

„Hidraulička analogija“ je uobičajena analogija koja se koristi za objašnjavanje napona.

U hidrauličkoj analogiji:

Napon ili električni potencijal je ekvivalentan hidrauličkom tlaku vode
Električna struja je ekvivalentna protoku vode
Električni naboj je ekvivalentan količini vode
Električni vodilac je ekvivalentan cijevi

Analogija 1

Promotrite spremnik s vodom prikazan na sljedećoj slici. Slika (a) pokazuje dva spremnika ispune do iste razine vode. Stoga voda ne može protjecati iz jednog spremnika u drugi jer nema razlike u tlaku.

Sada, Slika (b) prikazuje dvije spremnike napunjene vodom na različitim razinama. Stoga postoji neka razlika u tlaku između ovih dvije spremnice. Tako će voda teći iz jedne spremnice u drugu dok se razine vode u obje spremnice ne izjednače.

Slično tome, ako spojimo dvije baterije provodnicom s različitim nivoima napona, tada će se naboj moći protjecati od baterije s većim potencijalom do baterije s manjim potencijalom. Stoga se baterija s manjim potencijalom puni dok se potencijal obje baterije ne izjednači.

Analognost 2

Promotrimo spremnik s vodom smješten na određenoj visini iznad zemlje.

Tlak vode na kraju cevi ekvivalentan je naponu ili razlici potencijala u električnom krugu. Voda u spremniku je ekvivalentna električnom naboj. Ako povećamo količinu vode u spremniku, razvije se veći tlak na kraju cevi.

Obrnuto, ako ispraznimo određenu količinu vode iz spremnika, tlak stvoren na kraju cevi će se smanjiti. Možemo pretpostaviti da je ovaj spremnik s vodom poput akumulatora. Kada se napon akumulatora smanji, svjetiljke postaju tamnije.

Analognost 3

Razmotrimo kako se rad može obaviti naponom ili razlikom potencijala u električnom krugu. Električni krug prikazan je na sljedećoj slici.

Kao što je prikazano u hidrauličkom vodnom krugu, voda teče kroz cijev koju pokreće mehanički pumpa. Cijev je ekvivalentna provodniku u električnom krugu.

Ako mehanička pumpa stvori razliku u tlaku između dvije točke, tada će pod pritiskom voda moći obaviti rad, poput pogona turbine.

Slično tome, u električnom krugu, razlika potencijala baterije može uzrokovati strujanje kroz provodnik, stoga može se obaviti rad putem strujanja električnog naboja, poput osvjetljenja svjetiljke.

U čemu se mjeri napon (jedinice napona)?

SI jedinica za napon

SI jedinica za napon je volt. To se označava slovom V. Volt je izvedena SI jedinica za napon. Talijanski fizičar Alessandro Volta (1745-1827), koji je izumio voltasku bateriju, prvu električnu bateriju, stoga je jedinica volt nazvana u njegovu čast.

Volt u SI osnovnim jedinicama

Volt se može definirati kao električna potencijalna razlika između dvije točke u električnom krugu koja rasipa jedan jul energije po kulombu nabojne sile koji prođe kroz električni krug. Matematički, to se može izraziti kao,

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

Stoga se volt može izraziti pomoću SI osnovnih jedinica kao $\frac{kg\,\,m^2}{A\,\,s^3}$ ili $kg\,\,m^2\,\,s^-^3\,\,A^-^1$ .

Također se može mjeriti u vatima po amperu ili amper puta ohmi.

Formula napona

Osnovna formula za napon prikazana je na sljedećoj slici.

Formula za napon 1 (Ohmov zakon)

Prema Ohmovom zakonu, napon se može izraziti kao,

$\begin{align*} Voltage = Current * Resistance \end{align*}$

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

Primjer 1

Kao što je prikazano u sljedećem strujnom krugu, struja od 4 A teče kroz otpornik od 15 Ω. Odredite pad napona na strujnom krugu.

Rješenje:

Dati podaci: $I = 4\,\,A$ , $R=15\,\,\Omega$

Prema Ohmovom zakonu,

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

Stoga, koristeći jednadžbu, dobivamo pad napona na strujnom krugu od 60 volti.

Formula napona 2 (Snaga i struja)

Prijenos snage je umnožak naponske ponude i električne struje.

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

Sada, uvrstimo $I=\frac{V}{R}$ u gornju jednadžbu i dobivamo,

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

Tako, dobivamo napon jednak snazi podijeljenoj s strujom. Matematički,

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

Primjer 2

Kao što je prikazano na sljedećem shemi, struja od 2 A proteče kroz svjetlo moći 48 W. Odredite napajajući napon.

Rješenje:

Dati podaci: $I = 2\,\,A$ , $P = 48 \,\,W$

Prema gore navedenoj formuli između napona, snage i struje,

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

Stoga, koristeći gornju jednadžbu, dobivamo napajanje od 24 volta.

Formula napona 3 (Snaga i otpor)

Prema jednadžbi (1), napon je kvadratni korijen umnoška snage i otpora. Matematički,

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

Primjer 3

Kao što je prikazano u sljedećem krugu, odredite potrebni napon za svjetljenje sijalice od 5 W s otpornostiom struje od 2 Ω.

Rješenje:

Dati podaci: $P = 5 \,\, W$ , $R = 2 \,\, \Omega$

Prema gore navedenoj formuli,

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

Tako, koristeći gornju jednadžbu, dobivamo potreban napon za svjetljenje sijalice od 5 W, 2Ω od 3.16 Volta.

Simbol napona struje (AC i DC)

Simbol napona izmjenične struje (AC)

Simbol za napon izmjenične struje (izmjenična struja) prikazan je ispod:

企业微信截图_17098668569432.png — Simbol napona izmjenične struje (AC)

Simbol napona jednosmjernog struje (DC)

Simbol za napon jednosmjernog struje (jednosmjerna struja) prikazan je ispod:

Dimenzije napona

Napon (V) predstavlja električni potencijal energiju po jedinici naboj.

Dimenzije napona mogu se izraziti u smislu mase (M), duljine (L), vremena (T) i ampera (A) kao što je zadano s $M L^2 T^-^3 A^-^1$ .

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

Napomena: Neki koriste i I umjesto A kako bi predstavili strujni tok. U tom slučaju, dimenzija napona može se prikazati kao $M L^2 T^-^3 I^-^1$ .

Kako mjeriti napon

U električnim i elektroničkim krugovima, mjerenje napona je ključni parametar koji treba izmjeriti. Možemo mjeriti napon između određene točke i zemljišta ili nultog voltne linije u krugu.

U trofaznom krugu, ako mjerimo napon između bilo koje faze iz tri faze i neutralne točke, tada se to naziva napon između faze i zemlje.

Slično tome, ako mjerimo napon između bilo koje dvije faze iz tri faze, tada se to naziva napon između faza.

Postoji razna mjerna oprema koja se koristi za mjerenje napona. Raspravimo o svakom metodu.

Metoda voltmetera

Napon između dvije točke u sustavu može se mjeriti pomoću voltmetra. Da bismo izmjerili napon, voltmeter mora biti spojen paralelno s komponentom čiji napon želimo mjeriti.

Jedan vod voltmetera mora biti spojen na prvu točku, a drugi na drugu točku. Napomena: voltmeter nikada ne smije biti spojen serijalno.

Voltmetar može se koristiti i za mjerenje padanja napona na bilo kojoj komponenti ili zbroja padanja napona na dvije ili više komponenti unutar kruga.

Analogni voltmetar radi mjerenjem struje kroz fiksni otpornik. Prema Ohmovom zakonu, struja kroz otpornik je direktno proporcionalna naponu ili razlici potencijala na fiksnom otporniku. Tako možemo odrediti nepoznati napon.

Još jedan primjer povezivanja voltmetra za mjerenje napona na bateriji od 9 V prikazan je na sljedećoj slici:

Metoda multimetra

U današnjice, jedna od najčešćih metoda za mjerenje napona jest uporaba multimetra. Multimetar može biti analogan ili digitalan, ali digitalni multimetri su najčešće korišteni zbog veće preciznosti i niže cijene.

Napon ili razlika potencijala na bilo kojoj opremi može se jednostavno mjeriti povezivanjem sonda multimetra na dvije točke gdje se napon treba mjeriti. Mjerenje napona baterije pomoću multimetra prikazano je na donjoj slici.

Multimeter for Voltage Measurement — Povezivanje multimetra za mjerenje napona baterije

Metoda potenciometra

Potenciometar radi na principu tehnike nul-bilanciranja. Mjeri napon usporedbom nepoznatog napona s poznatom referentnom vrijednosti napona.

Ostali instrumenti poput osciloskopa, elektrostatičnog voltmetra također se mogu koristiti za mjerenje napona.

Razlika između napona i struje (Napon vs Struja)

Glavna razlika između naponskog razlika i struje je ta što je napon potencijalna razlika električnih nabojâ između dvije točke u električnom polju, dok je struja protok električnih nabojâ od jedne točke do druge točke u električnom polju.

Možemo jednostavno reći da je napon uzrok protoka struje, dok je struja posljedica napona.

Što je napon veći, to je veći i protok struje između dvije točke. Napomena: ako su dvije točke u krugu na istom potencijalu, tada struja ne može teći između tih točaka. Magnituda napona i struje ovisi jedna o drugoj (prema Ohmovom zakonu).

Ostale razlike između napona i struje diskutirane su u tablici ispod.

Voltage\ (V)=\frac{Work\ done\ (W)}{Charge\ (Q)} — Razlika između napona i struja

Current\ (I)=\frac{Charge\ (Q)}{time\ (t)} — Razlika između napona i struja

Razlika između napona i razlike potencijala (Napon vs. Razlika potencijala)

Nema velike razlike između napona i razlike potencijala. Međutim, možemo opisati razliku između njih na sljedeći način.

Napon je količina energije potrebna za pomicanje jedinice naboja između dvije točke, dok je razlika potencijala razlika između većeg potencijala jedne točke i manjeg potencijala druge točke.

Zbog točkastog naboja:

Napon je potencijal dobiven u nekoj točki uzimajući u obzir drugu referentnu točku na beskonačnosti. Dok je razlika potencijala razlika u potencijalu između dvije točke na konačnim udaljenostima od naboja. Matematički se mogu izraziti kao,

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

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

Ako biste preferirali video objašnjenje napona, pogledajte video ispod:

Što je zastupljeni napon?

Zastupljeni napon definira se kao tipični nivo ili ocjena napona električnog aparata ili opreme.

Ispod navedena je lista uobičajenih napona za različite električne uređaje ili opremu.

Svjećice s olovom i kiselikom koristene u električnim vozilima: 12 Volta DC. Baterija od 12 V sastoji se od 6 celija, gdje je uobičajeni napon svake celije 2.1 V. Napomena: Celije su spojene nizosno kako bi se povećao napon.
Solarni čelici: Obično proizvode napon od oko 0.5 Volta DC pod uvjetima otvorenog struja. Međutim, mnogi solarni čelici su često spojeni nizosno kako bi formirali solarni paneli, koji mogu isporučiti veći ukupni napon.
USB: 5 Volta DC.
Visokonaponske linije za prijenos električne energije: 110 kV do 1200 kV AC.
Linije snage za visokobrzne vlakove (traktor): 12 kV i 50 kV AC ili 0.75 kV i 3 kV DC.
TTL/CMOS napajanje: 5 Volta.
Jednocelijasta, ponovno punjiva nikel-kadmijeva baterija: 1.2 Volta.
Baterije za ručnu svjetiljku: 1.5 Volta DC.

Uobičajeni napon koji distribucijska tvrtka isporučuje kućanstvima je:

100 V, 1-fazni AC u Japanu
120 V, 1-fazni AC u Americi
230 V, 1-fazni AC u Indiji, Australiji

Uobičajeni napon koji distribucijska tvrtka isporučuje industrijskim potrošačima je:

200 V, 3-fazni AC u Japanu
480 V, 3-fazni AC u Americi
415 V, 3-fazni AC u Indiji

Primjene napona

Neki od primjena napona uključuju:

Jedna od najčešćih primjena napona je određivanje padanja napona na električnom uređaju ili opremi, poput otpornika.
Dodavanje napona je potrebno kako bi se povećao napon. Stoga su celije spojene nizosno kako bi se povećao napon.
Napon je osnovni izvor energije za svako električno i elektroničko opremu. Od malih napona (5 V) do visokih napona (415 V) koriste se u različitim primjenama.
Nizki napon obično se koristi za mnogo elektroničke opreme i kontrolne primjene.
Visoki napon koristi se za

elektrostatičnu tisak, elektrostatično bojenje, elektrostatično prelivenje materijala
studiju kozmologije svemira
elektrostatični prašnjak (kontrola zagađenja zraka)
laboratorij za reaktivni pogon
rентгенске ceвије
visokosnažni pojačavajući vakuumski cijevi
masenska spektroskopija
testiranje dielektrika
testiranje hrane i pića
elektrosprskanje i vrtljanje aplikacija, elektrofotografija
plazma bazirane primjene
mjerenje razine
indukcijsko zagrijavanje
bljeskali
SONAR
za testiranje električne opreme

Izvor: Electrical4u

Izjava: Poštujte original, dobri članci vrijedni su dijeljenja, ako postoji kršenje autorskih prava molimo kontaktirajte za brisanje.

Daj nagradu i ohrabri autora

Teme:

Osnove elektrotehnike

Napon

O stručnjacima

Electrical4u

China

Preporučeno

Više

Visokonaponska SF₆-slobodna glavna jedinica: Podešavanje mehaničkih karakteristika

(1) Raspon kontakata uglavnom se odlučuje na temelju parametara koordinacije izolacije, parametara prekida, materijala kontakata visokonaponske SF₆-slobodne prstene glavne jedinice te dizajna komore magnetnog zračenja. U praktičnoj primjeni, veći raspon kontakata nužno ne znači bolje; umjesto toga, trebalo bi što više približiti donju granicu kako bi se smanjilo potrošnja energije tijekom rada i produžio vijek trajanja.(2) Određivanje prekomjera kontakta povezano je s faktorima kao što su osobin

James

12/10/2025

Niskonaponske distribucijske linije i zahtjevi za razdiobu struje na građevinskim lokalitetima

Niskonaponske distribucijske linije odnose se na krugove koji, kroz distribucijski transformator, snižavaju visoku napetost od 10 kV na razinu od 380/220 V - to jest, niskonaponske linije koje teče od podstanice do krajnjeg korisničkog opreme.Niskonaponske distribucijske linije trebale bi biti uzete u obzir tijekom faze dizajna konfiguracija žičanja podstanih. U tvornama, za radne prostore s relativno visokim potrebama za snaga, često se instaliraju posebne podstane za radne prostore, gdje trans

James

12/09/2025

Kako naponi harmonici utječu na zagrijavanje transformatora raspodjele H59

Uticaj harmonika napona na porast temperature u H59 distribucijskim transformatorimaH59 distribucijski transformatori su među najvažnijim opremama u energetskim sustavima, glavno funkcionirom pretvarajući visokonaponsku struju iz mreže u niskonaponsku struju potrebnu krajnjim korisnicima. Međutim, u energetskim sustavima postoji mnogo nelinearnih opterećenja i izvora, koji uvode harmonike napona koje negativno utječu na rad H59 distribucijskih transformatora. Ovaj članak detaljno će raspraviti o

Echo

12/08/2025

Glavne uzroke neispravnosti transformatora H59 za distribuciju

1. PreopterećenjePrvo, s poboljšanjem standarda života ljudi, potrošnja struje se općenito povećala brzo. Originalni H59 distribucijski transformatori imaju malu kapacitet—“mali konj povlači veliku koliju”—i ne mogu ispuniti zahtjeve korisnika, što dovodi do rada transformatora u uvjetima preopterećenja. Drugo, sezonske varijacije i ekstremni vremenski uvjeti dovode do vrhunskog potražnje za strujom, što još više dovodi do preopterećenog rada H59 distribucijskih transformatora.Zbog dugotrajnog r

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.