Feszültség: Miben nyelvészeti?

Electrical4u

Mező: Alapvető Elektrotechnika

China

Mi a feszültség?

A feszültség (más néven elektromos potenciálkülönbség, elektromos erő, elektromos nyomás vagy elektromos feszültség) meghatározása az egységnyi töltés közötti elektromos potenciálkülönbség két pont között egy elektromos mezőban. A feszültséget matematikailag (azaz képletekben) a "V" vagy "E" szimbólummal fejezzük ki.

Ha egy intuívabb magyarázatot keres, amely segít megérteni, mi a feszültség, ugorjon erre a cikk szakaszára.

Ellenkező esetben tovább folytatjuk a feszültség formális definíciójával.

Egy statikus elektromos mezőben a munka, amit szükséges elvégezni az egységnyi töltés mozgatásához két pont között, a feszültségnek nevezik. Matematikailag a feszültséget a következő képlettel fejezik ki:

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

Ahol a végzett munka joule-ban, a töltés pedig coulomb-ban van kifejezve.

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

A feszültséget meghatározhatjuk két pont közötti potenciálenergiaként egy áramkörben.

Egy pont magasabb potenciálú, a másik pedig alacsonyabb potenciálú. A magasabb és az alacsonyabb potenciál közötti töltés különbségét feszültségnek vagy potenciális különbségnek nevezzük.

A feszültség vagy a potenciális különbség adja a szükséges erőt az elektronoknak, hogy áthaladhassanak az áramkörön.

Minél magasabb a feszültség, annál nagyobb az erő, és ennek megfelelően több elektron halad át az áramkörön. Feszültség vagy potenciális különbség nélkül az elektronok véletlenszerűen mozognának a szabad térben.

A feszültséget néha "elektromos feszültség" néven is emlegetik. Például a 1 kV, 11 kV és 33 kV feszültséggel kezelhető kábeleket rendre alacsony feszültségű, magas feszültségű és nagyon magas feszültségű kábeleknek hívják.

A Potenciális Különbség Definíciója mint Elektromos Mező Potenciálja

Ahogy korábban említettük, a feszültséget definiáljuk két pont közötti elektromos potenciális különbségeként egységnyi töltésre vonatkozóan egy elektromos mezőben. Leírjuk ezt egyenletekkel.

Vegyük két pontot, A-t és B-t.

Az A pont potenciálja a B pontra nézve meghatározható a munka alapján, amelyet egységnyi töltést A-ból B-be viszünk egy elektromos mező (E) jelenlétében.

Matematikailag ez a következőképpen fejezhető ki,

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

Ez a pont A és B közötti potenciális különbség, ahol a B pont a referenciapont. Ez a következőképpen is kifejezhető,

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

A feszültség fogalma nagyon összetett lehet.

Ezért segítségül hívunk egy analógiát valami megérintésre képes, valós világi dologgal, hogy a feszültség értelmesebb legyen.

A feszültség megértése analógiával

A "hidraulikus analógia" gyakran használt módszer a feszültség magyarázásához.

A hidraulikus analógiában:

A feszültség vagy elektromos potenciál ekvivalens a hidraulikus víznyomással
Az áram ekvivalens a hidraulikus vízfolyam mennyiségével
Az elektromos töltés ekvivalens a vízmennyiséggel
Az elektromos vezető ekvivalens egy csövvel

Analógiák 1

Vegyünk figyelembe egy viztartályt, ahogyan az alábbi ábrán látható. Az (a) ábra két ugyanolyan vízmennyiséggel teli tartályt mutat. Tehát a víz nem tud áramlani az egyik tartályból a másikba, mivel nincs nyomási különbség.

Most, a képen két tányér látható különböző vízszinttel. Ezért van némi nyomási különbség a két tányér között. Így a víz áramlik az egyik tányérból a másikba, amíg a vízszint mindkét tányérban egyenlővé nem válik.

Hasonlóan, ha két akkumulátort különböző feszültségszintekkel vezetékkel kötünk össze, akkor a töltések áramlanak a magasabb potenciálú akkumulátorból a kevesebb potenciálú akkumulátorba. Így a kevesebb potenciálú akkumulátor feltöltődik, amíg a két akkumulátor potenciálja egyenlővé nem válik.

Analógiák 2

Vegyünk egy víztányért, amely bizonyos magasságban helyezkedik el a talaj felett.

A csövég végén lévő víznyomás ekvivalens az elektromos áramkörben lévő feszültséggel vagy potenciális különbséggel. A tányérban lévő víz az elektromos töltésnek felel meg. Ha növeljük a tányérban lévő vízmennyiséget, akkor nagyobb nyomás alakul ki a csövég végén.

Fordítva, ha adott mennyiségű vizet szívunk ki a tányérból, akkor a csövég végén létrejövő nyomás csökken. Ezt a víztányért úgy tekinthetjük, mint egy tárolóakkumulátort. Amikor az akkumulátor feszültsége csökken, a lámpák kellemetlenebbé válnak.

Analógiák 3

Nézzük meg, hogyan végezhet munkát a feszültség vagy a potenciális különbség egy elektromos áramkörben. Az elektromos áramkört a lentebb bemutatott ábra mutatja be.

Ahogyan a hidraulikus víz áramkörben, a víz egy csövezetésen keresztül áramlik, amit egy mechanikai pumpa hajt. A csővezeték az elektromos áramkörben a vezető drótanalógiája.

Ha egy mechanikai pumpa két pont között nyomáskülönbséget hoz létre, akkor a nyomás alatt álló víz képes munkát végezni, például egy turbina meghajtására.

Hasonlóan, egy elektromos áramkörben az akkumulátor potenciális különbsége okozhatja, hogy az áram a vezetőn áthaladjon, és így a folyamatos elektrikus áram is képes munkát végezni, például egy lámpa felvilágítására.

Miben mérjük a feszültséget (feszültség egységek)?

SI egység a feszültséghez

A feszültség SI-egysége a volt. Ez a V betűvel jelölhető. A volt egy levezetett SI-egység a feszültséghez. Az olasz fizikus Alessandro Volta (1745-1827), aki felépítette a volta-osztályt, ami az első elektromos elem volt, ezért a volt egység nevét tisztelettel adták őnek.

Volt az SI alapegységekben

A volt definíciója a két pont közötti elektromos potenciálkülönbség egy elektromos áramkörben, amely egy joule energiát diszsipál egy coulomb töltésen keresztül, amely áthalad az elektromos áramkörön. Matematikailag kifejezve,

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

Tehát a volt kifejezhető SI alapegységekkel, mint $\frac{kg\,\,m^2}{A\,\,s^3}$ vagy $kg\,\,m^2\,\,s^-^3\,\,A^-^1$ .

Mérésként is megadható watt per ampér vagy ampér szorozva ohmokkal.

Feszültség képlet

Az alábbi képen látható a feszültség alapvető képlete.

Feszültség Képlete 1 (Ohm Törvénye)

A Ohm törvénye szerint a feszültséget a következőképpen fejezhetjük ki:

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

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

Példa 1

Ahogy látható az alábbi áramkörben, 4 A áram folyik a 15 Ω ellenállás által. Határozza meg a körön történő feszültségcsökkenést.

Megoldás:

Adatok: $I = 4\,\,A$ , $R=15\,\,\Omega$

Az Ohm-törvény szerint,

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

Így, az egyenlet használatával kapjuk, hogy a körön történő feszültségcsökkenés 60 volt.

Feszültség képlet 2 (Teljesítmény és áram)

A teljesítmény a hozzájutó feszültség és az elektromos áram szorzata.

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

Mostassuk be a következőt: $I=\frac{V}{R}$ a fenti egyenletbe, és kapjuk:

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

Így tehát, a feszültség megegyezik a teljesítmény és az áram hányadosával. Matematikailag:

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

Példa 2

Ahogy a lentebb bemutatott ábrán látható, 2 A áram folyik egy 48 W-os lámpán keresztül. Határozza meg a tápegység feszültségét.

Megoldás:

Adatok: $I = 2\,\,A$ , $P = 48 \,\,W$

A fenti képlet szerint, a feszültség, teljesítmény és áram közötti összefüggés alapján,

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

Így, a képlet alapján, a készülék feszültsége 24 volt.

Feszültségképlet 3 (Teljesítmény és ellenállás)

Az (1) egyenlet szerint, a feszültség a teljesítmény és az ellenállás szorzatának négyzetgyöke. Matematikailag,

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

Példa 3

A következő áramkörben határozza meg a szükséges feszültséget egy 5 W-os lámpa világításához, amelynek ellenállása 2 Ω.

Megoldás:

Adatok: $P = 5 \,\, W$ , $R = 2 \,\, \Omega$

A fent említett képlet szerint,

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

Tehát, a képlet alapján a szükséges feszültség a 5 W, 2 Ω-os lámpa világításához 3.16 volt.

Feszültség jele (AC és DC)

AC feszültség jelölése

Az AC (váltóáram) feszültség jelölése a következő:

企业微信截图_17098668569432.png — AC feszültség jelölése

DC feszültség jelölése

A DC (egyirányú áram) feszültség jelölése a következő:

Feszültség dimenziói

A feszültség (V) az elektromos potenciális energia mennyisége egység töltésre vonatkozóan.

A feszültség dimenziói tömeg (M), hossz (L), idő (T) és amper (A) szempontjából kifejezhetők, mint $M L^2 T^-^3 A^-^1$ .

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

Jegyezzük meg, hogy néhányan I betűt használnak A helyett az áram jelölésére. Ebben az esetben a feszültség dimenziója így is felírható: $M L^2 T^-^3 I^-^1$ .

Feszültség mérése

Az elektromos és elektronikus áramkörökben a feszültség mérése egy alapvető paraméter, amit meg kell mérni. Megmérhetjük a feszültséget egy adott pont és a nullára vagy a földre vezető vonal között az áramkörben.

Egy 3-fázisú áramkörben, ha bármelyik fázis és a neutrális pont között mérünk feszültséget, akkor ezt fázis-föld feszültségnek nevezzük.

Hasonlóképpen, ha bármely két fázis között mérünk feszültséget a 3-fázisú áramkörben, akkor ezt fázis-fázis feszültségnek nevezzük.

Számos eszköz létezik a feszültség mérésére. Nézzük meg mindegyik módszert.

Voltmérő módszer

A rendszer két pontja közötti feszültséget voltmérő segítségével lehet megmérni. A feszültség méréséhez a voltmérőt párhuzamosan kell kötni annak a komponensnek, aminek a feszültségét mérni szeretnénk.

A voltmérő egyik végét a első pontra, a másik végét pedig a második pontra kell csatlakoztatni. Fontos megjegyezni, hogy a voltmérőt sosem kell sorban kötni.

A voltmérőt használhatjuk bármely alkatrész vagy két vagy több alkatrész közötti feszültségcsökkenés, illetve a feszültségcsökkenés összegének mérésére egy áramkörben.

Az analóg voltmérő működése egy rögzített ellenálláson átmenő áram mérése alapján történik. Az Ohm-törvény szerint az ellenálláson átmenő áram arányos a rögzített ellenállás két végpontja közötti feszültséggel vagy potenciális különbséggel. Így meghatározható az ismeretlen feszültség.

Egy másik példa a voltmérő csatlakoztatására egy 9 V-os elem feszültségének méréséhez a következő ábrán látható:

Multimérő módszer

Jelenleg a feszültség mérésének leggyakrabban használt módja a multimérő használata. A multimérő lehet analóg vagy digitális, de a digitális multimérők a nagyobb pontosság és alacsonyabb költség miatt a leggyakrabban használtak.

Bármely eszközön keresztül mért feszültség vagy potenciális különbség egyszerűen a multimérő szondaival a két pont közötti kapcsolattal mérhető, ahol a feszültséget mérni kell. Látható a multimérővel végzett elemfeszültség mérés a következő képen.

Multimeter for Voltage Measurement — Elemfeszültség mérésére szolgáló multimérő csatlakoztatása

Potenciometriai módszer

A potenciométer a nullállapotú technika alapján működik. Ismeretlen feszültség mérését egy ismert referenciavolttal való összehasonlítással hajtja végre.

Egyéb eszközök, mint például az oszcilloszkóp, vagy az elektrosztatikus voltmérő is használhatók a feszültség mérésére.

Az áram és a feszültség közötti különbség (Feszültség vs. Áram)

Az áram és a feszültség közötti legfőbb különbség abban áll, hogy a feszültség az elektromos töltések potenciális különbsége két pont között egy elektromos mezőben, míg az áram az elektromos töltések áramlása egy pontból a másikba.

Egyszerűen megfogalmazva, a feszültség az oka annak, hogy az áram folyjon, míg az áram a feszültség hatására jön létre.

Minél nagyobb a feszültség, annál nagyobb az áram, amely folyik két pont között. Figyelemre méltó, hogy ha két pont ugyanolyan potenciálú, akkor az áram nem tud folytatni ezek között. A feszültség és az áram nagysága egymástól függ (amint azt Ohm törvénye is megállapítja).

Az áram és a feszültség közötti további különbségeket a lentebb található táblázatban részletezzük.

Voltage\ (V)=\frac{Work\ done\ (W)}{Charge\ (Q)} — Feszültség és áram közötti különbség

Current\ (I)=\frac{Charge\ (Q)}{time\ (t)} — Feszültség és áram közötti különbség

Feszültség és potenciális különbség (Feszültség vs. Potenciális különbség)

A feszültség és a potenciális különbség között nem sok különbség van. Azonban a következőképpen írhatjuk le a különbséget közöttük.

A feszültség a két pont között mozgatható egységnyi töltéshez szükséges energia mennyisége, míg a potenciális különbség a két pont potenciális értékeinek különbsége.

Ponttöltés miatt:

A feszültség a végtelenre helyezett referencia pontból mért pont potenciálja, míg a potenciális különbség a két véges távolságra lévő pont potenciális értékeinek különbsége. Matematikailag ezek a következőképpen fejezhetők ki,

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

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

Ha videós magyarázatot szeretne a feszültségről, nézze meg az alábbi videót:

Mikor beszélünk gyakori feszültségről?

A gyakori feszültségnek a jellemző feszültségi szintet vagy értéket jelentik az elektromos berendezések esetében.

Lent a különböző elektromos eszközök vagy berendezések által használt gyakori feszültségek listája.

Olaszatbatteriák elektromos járművekben: 12 V DC. A 12 V batteriát 6 cellából állítják össze, amelyek mindegyike 2,1 V-os feszültséget ad. Fontos megjegyezni, hogy a cellákat sorban kötik össze a feszültség növelésére.
Napelemelek: Általában 0,5 V DC feszültséget termelnek nyitott körben. Azonban több napelemet gyakran sorban kötnek össze napenergia panelbe, amely magasabb teljes feszültséget adhat.
USB: 5 V DC.
Magasfeszültségű villamos energia továbbítóvonal: 110 kV és 1200 kV AC.
Gyorsvasút (húzós) energiaellátás: 12 kV és 50 kV AC, vagy 0,75 kV és 3 kV DC.
TTL/CMOS tápegység: 5 V.
Egyetlen cellából álló, újratöltődő nikkel-kadmium batteri: 1,2 V.
Zsákbatteriák: 1,5 V DC.

A szolgáltató által lakossági fogyasztóknak biztosított gyakori feszültségek:

100 V, 1-fázis AC Japánban
120 V, 1-fázis AC Amerikában
230 V, 1-fázis AC Indiában, Ausztráliában

A szolgáltató által ipari fogyasztóknak biztosított gyakori feszültségek:

200 V, 3-fázis AC Japánban
480 V, 3-fázis AC Amerikában
415 V, 3-fázis AC Indiában

A feszültség alkalmazásai

A feszültség néhány alkalmazása:

A leggyakoribb alkalmazás a feszültség-visszaesés meghatározása egy elektromos eszközön vagy berendezésen, például egy ellenálláson.
A feszültség növelése érdekében a cellákat sorban kötik össze, így növelve a feszültségi értéket.

A feszültség minden elektromos és elektronikus eszköz alapvető energiaforrása. Kisebb (5 V) tól nagyobb (415 V) feszültségekig számos alkalmazásban használják.

Alacsony feszültséget sok elektronikus eszköz és irányítási alkalmazásban használnak.

Magas feszültséget a következőkre használják:

Elektrostatisztikai nyomtatás, elektrostatisztikai festés, anyag elektrostatisztikai bevonatolása
Kozmológiában a tér tanulmányozása
Elektrostatisztikai lelógó (légtisztítás)
Szárnyas hajtómű laboratórium
Röntgen tükrök
Nagy teljesítményű erősítő vakuum tükrök
Tömegspektrometria
Dielektrikus tesztelés
Élelmiszer- és italtesztelés
Elektroszpritzing és szpinning alkalmazások, elektrofotográfia
Plazma alapú alkalmazások
Szintérzékelés
Indukciós fűtés
Flash lámpák
SONAR
Elektromos berendezések tesztelése értékelésére

Forrás: Electrical4u

Megjegyzés: Tisztelet az eredetihez, jó cikkek megosztása érdemes, ha sértést okoz, kérjük, vegye fel a kapcsolatot a törlésével kapcsolatban.

Adományozz és bátorítsd a szerzőt!

Témák:

Alapvető Elektrotechnika

Feszültség

Szakértők névjegye

Electrical4u

China

Ajánlott

Több

Magasfeszültségű SF₆-mentes gyűrűs főáramkör: Mechanikai jellemzők beállítása

(1) A kapcsolóhely különbség elsősorban az izolációs koordinációs paraméterekkel, a szakadási paraméterekkel, a magasfeszültsű SF₆-mentes gyűrűalakú főberendezés kapcsolóanyagával és a mágneses kiuffalókamera tervezésével határozható meg. Gyakorlati alkalmazás során nem feltétlenül jobb a nagyobb kapcsolóhely különbség; inkább a kapcsolóhely különbséget a lehető legközelebb a alsó határához kell hozni, hogy csökkentse a működési energiaszerzést és meghosszabbítsa a hasznos élettartamot.(2) A kap

James

12/10/2025

Alacsony feszültségű elosztóvonalak és a szerkezeti helyek energiaelosztási követelményei

A mélyfeszültségű elosztóvonalak olyan áramkörök, amelyek egy elosztó transzformátoron keresztül lépítik le a 10 kV-os magas feszültséget 380/220 V-os szintre—azaz azok a mélyfeszültségű vonalak, amelyek a műtőtől a végfelhasználói berendezésekig futnak.A mélyfeszültségű elosztóvonalakat a műtővezeték konfigurációjának tervezési fázisában kell figyelembe venni. A gyárakban, a relatíve nagy teljesítmény-igényű műhelyek esetén gyakran dedikált műhelyi műtőket telepítenek, ahol a transzformátor köz

James

12/09/2025

Milyen hatással van a feszültségi harmonikusoknak az H59 elosztótranszformátor fűtésére

A feszültségharmónikusok hatása az H59 elosztási transzformátorok hőmérsékleti emelkedéséreAz H59 elosztási transzformátorok a villamosenergia-rendszer legfontosabb eszközei közé tartoznak, elsősorban azzal a célul, hogy a hálózatból származó magfeszültségű áramot alacsonyfeszültségű árrá alakítsák át a végfelhasználók szükségeinek megfelelően. Azonban a villamosenergia-rendszerekben számos nemlineáris terhelés és forrás található, amelyek feszültségharmónikusokat okoznak, ami kedvezőtlenül befo

Echo

12/08/2025

H59 elosztási transzformátor hibák fő oka

1. TúlterhelésElsőként, az emberek életminőségének javulásával a villamosenergia-fogyasztás gyorsan növekedett. Az eredeti H59 elosztótranszformátorok kis kapacitásúak—“kis ló nagy szekérre”—, és nem felelnek meg a felhasználói igényeknek, ami túlterhelést okoz a transzformátorokban. Másodszor, a szezonális változások és a szélsőséges időjárási körülmények csúcstermelést okoznak, ami további túlterhelést jelent az H59 elosztótranszformátorok számára.A hosszú távú túlterhelés miatt a belső kompon

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.