Kas ir spriegums?
Spriegums (arī pazīstams kā elektriskais potenciāla atšķiruma, elektromotīvās jaudas EMF, elektriskais spiediens vai elektriskais ķepenis) definēts kā elektriskais potenciāla atšķirums uz vienību lādi starp diviem punktiem elektriskā laukā. Spriegumu matemātiski (formulās) izsaka ar simbolu “V” vai “E”.
Ja meklējat intuitīvāku skaidrojumu, kas palīdzētu saprast, kas ir spriegums, pārejiet uz šo sadaļu raksta.
Citas gadījumā mēs turpināsim zemāk ar formālāko sprieguma definīciju.
Stāvīgā elektriskā laukā darbs, kas nepieciešams, lai pārvietotu lādi uz vienību starp diviem punktiem, ir zināms kā spriegums. Matemātiski spriegumu var izteikt šādi,
kur veiktais darbs ir džaulos un lāde ir kulonos.
Voltāžu var definēt kā potenciālās enerģijas daudzumu starp diviem punktiem elektriskajā šķēršņa.
Viens punkts ir ar augstāku potenciālu, bet citi punkti ar zemāku potenciālu. Lādiņu atšķirība starp augstāko un zemāko potenciālu sauc par voltāžu vai potenciāla atšķirību.
Voltāža vai potenciāla atšķirība dod spēku elektroniem, lai plūstu caur šķēršņu.
Jo augstāka voltāža, jo lielāks spēks, un tādējādi vairāk elektronu plūst caur šķēršņu. Bez voltāžas vai potenciāla atšķirības elektronu kustība būtu nejauša brīvajā telpā.
Voltāžu reizēm sauc arī par "elektrisko ķepešanu". Piemēram, kabeļu voltāžas apstrādes spēja, piemēram, 1 kV, 11 kV un 33 kV, tiek attiecīgi saukti par zemu, augsto un superaugsto ķepešanas kabēliem.
Kā jau minēts, voltāža tiek definēta kā potenciāla atšķirība vienības lādiņam starp diviem punktiem elektromagnētiskajā laukā. Aprakstīsim to, izmantojot vienādojumus.
Apsveram divus punktus A un B.
Punkta A potenciāls attiecībā pret punktu B ir definēts kā darbs, kas veikts, pārvietojot vienības lādiņu no punkta A uz punktu B elektromagnētiskā laukā E.
Matemātiski tas var tikt izteikts kā,
Tas ir arī potenciāla atšķirība starp punktiem A un B, kur punkts B ir referenčais punkts. To var izteikt arī kā,
![]()
Tagad spriegums var būt diezgan grūts koncepts, lai to saprastu.
Tāpēc mēs izmantosim analogiju ar kaut ko materiālu—kaut ko reālajā pasaulē—lai palīdzētu padarīt spriegumu vieglāk saprotamu.
"Hidrāuliskā analogija" ir bieži izmantota analogija, lai palīdzētu paskaidrot spriegumu.
Hidrāuliskās analogijas kontekstā:
Spriegums vai elektriskais potenciāls atbilst hidrāuliskajam ūdens spiedienam
Elektriskā strāva atbilst hidrāuliskajam ūdens plūsmas daudzumam
Elektriskā lādējuma daudzums atbilst ūdens daudzumam
Elektriskais vedējs atbilst caurulei
Aplūkosim ūdens tvertni, kā tas parādīts zemāk redzamajā attēlā. Attēls (a) parāda divas tvertnes, kas aizpildītas ar vienādu ūdens līmeni. Tāpēc ūdens nevar plūst no vienas tvertnes uz otru, jo spiediena atšķirība nav.
Tagad, attēlā (b) ir redzami divi tvertnes ar dažādu ūdens līmeni. Tādēļ starp šīm abām tvertnēm pastāv spiediena atšķirība. Tāpēc ūdens plūs no vienas tvertnes uz otru, līdz abu tvertņu ūdens līmeņi kļūst vienādi.
Līdzīgi, ja savienojam divas akumulators caur vadītāju ar dažādiem sprieguma līmeņiem, tad lādiņi var plūst no augstāka potenciāla akumulatora uz zemāka potenciāla akumulatoru. Tādējādi, zemāka potenciāla akumulators tiek uzlādēts, līdz abu akumulatoru potenciāls kļūst vienāds.
Aptvero ūdens tvertne, kas novietota noteiktā augstumā virs zemes.
Causs sangu spiediens beiguos ir ekvivalenta spriegumam vai potenciāla atšķirībai elektriskajā shēmā. Ūdens tvertnē ir ekvivalenta elektro lādiņiem. Ja palielinām ūdens daudzumu tvertnē, tad pieaug spiediens causs sangu beigās.
Otrādi, ja izsvaidzinām noteiktu ūdens daudzumu no tvertnes, tad samazinās spiediens, ko radīt causs sangu beigās. Mēs varam uzskatīt šo ūdens tvertni par krājuma bateriju. Kad baterijas spriegums samazinās, lampas kļūst tumšākas.
Izprast, kā darbu var veikt spriegums vai potenciāla atšķirība elektriskajā shēmā. Elektriskā shēma ir parādīta zemāk redzamajā attēlā.

Kā parādīts hidrāuliskajā ūdens sistēmā, ūdens plūst caur caussangu, kas pārvadāts mehāniskā pompā. Caussangs ir ekvivalenta vadītājam elektriskajā shēmā.
Ja mehāniskā pompe radīs spiediena atšķirību starp diviem punktiem, tad spiecināts ūdens varēs veikt darbu, piemēram, palaist turbinu.
Līdzīgi, elektriskajā shēmā baterijas potenciāla atšķirība varēs radīt strāvas plūsmu caur vadītāju, un tādējādi plūstošais elektrostrāva var veikt darbu, piemēram, apgaismojot lampu.
Spriegums SI vienība spriegumam ir volts. Tas apzīmēts ar V. Volts ir izcelsmes SI vienība sprieguma mērīšanai. Itālas fiziķis Alessandro Volta (1745-1827), kurš izgudroja Voltas pilu, kas bija pirmā elektroķīmiskā akumulators, tāpēc vienība volts ir nosaukta cienotā fiziķa atmiņā.
Volts var tikt definēts kā elektriskais potenciāla atšķirība starp diviem punktiem elektrosistēmā, kas sajaukst vienu džaulu enerģijas uz kuluļu lādēm, kas pārvietojas caur sistēmu. Matemātiski tas var tikt izteikts šādi,
Tātad, volts var tikt izteikts SI pamatvienībās kā
vai
.
To var arī mērīt vātu uz amperu vai amperus reiz omi.
Uzspiediena pamatformula ir atspoguļota zemāk redzamajā attēlā.
Saskaņā ar Ohma likumu, uzspiediens var tikt izteikts šādi,
Kā parādīts zemāk redzamajā shēmā, caur pretestību 15 Ω plūst strāva 4 A. Aprēķiniet sprieguma kritumu šajā shēmā.
Risinājums:
Dati:
, ![]()
Pēc Oma likuma,
Tātad, izmantojot vienādojumu, mēs iegūstam sprieguma kritumu šajā shēmā 60 voldi.
Pārnestā jauda ir elektroapgādes sprieguma un elektriskās strāvas reizinājums.
Tagad ievietojiet
uzrādītajā vienādojumā un iegūstam,
Tātad, mēs iegūstam, ka spriegums ir jauda dalīta ar strāvu. Matemātiski,
Kā redzams zemāk esošajā shēmā, caur 48 W spuldzi plūst 2 A strāva. Nosakiet piegādes spriegumu.
Risinājums:
Dati:
, ![]()
Atbilstoši minētajai formūlai starp spriegumu, jaudu un strāvu,
Tādējādi, izmantojot šo vienādojumu, mēs iegūstam piegādes spriegumu 24 voldus.
Atbilstoši vienādojumam (1), spriegums ir jaudas un pretestības reizinājuma kvadrātsakne. Matemātiski,
Kā redzams zemāk minētajā shēmā, noteikiet nepieciešamo spriegumu, lai gaistētu 5 W spuldzi ar strāvas pretestību 2 Ω.
Risinājums:
Dati:
, ![]()
Saskaņā ar minēto formulu,
Tātad, izmantojot šo vienādojumu, mēs iegūstam nepieciešamo spriegumu, lai gaistētu
spuldzi 3.16 Volts.
MA (maiņstrāva) sprieguma marķieris ir šāds:
DA (tālstrāva) sprieguma marķieris ir šāds:
Spriegums (V) ir elektriskās potenciāles enerģijas attiecība pret vienību lādiņu.
Sprieguma mērvienības var izteikt masas (M), garuma (L), laika (T) un ampera (A) terminos, kā tas ir dots ar formulu
.
Jāņem vērā, ka daži izmanto I aizvietojot A, lai pārstāvētu strāvu. Šajā gadījumā sprieguma dimensijas varētu tikt pārstāvētas kā
.
Elektro un elektronikas shēmā sprieguma mērīšana ir būtiska parametra, kas jāmēra. Mēs varam mērīt spriegumu starp noteiktu punktu un zemes vai nulles līniju šķērsojumā shēmā.
Trifāzes shēmā, ja mērām spriegumu starp jebkuru no trifāzes un neitrālā punkta, tad to sauc par līnijas uz zemi spriegumu.
Līdzīgi, ja mērām spriegumu starp jebkuru divām fāzēm no trifāzes, tad to sauc par līnijas uz līniju spriegumu.
Ir daudz instrumentu, ko izmanto sprieguma mērīšanai. Apskatīsim katru metodi.
Divu punktu starpā esošo spriegumu sistēmā var mērīt, izmantojot voltmetru. Lai mērītu spriegumu, voltmeters jāsavieno paralēli ar komponentu, kura spriegumu jāmēra.
Voltmetra viena vadītāja jāsavieno ar pirmo punktu, otrā - ar otro punktu. Jāņem vērā, ka voltmetera nekad nedrīkst savienot sērijā.
Voltmetrs var arī izmantojams, lai mērītu sprieguma kritumu uz jebkura komponenta vai divu vai vairāku komponentu sprieguma kritumu summu iekšā shēmā.
Analogais voltmeters darbojas, mērojot strāvu caur fiksēto rezistoru. Saskaņā ar Oma likumu, strāva caur rezistoru ir tieši proporcionāla spriegumam vai potenciālajai atšķirībai uz fiksētā rezistora. Tādējādi, mēs varam noteikt nezināmo spriegumu.
Vēl viens piemērs voltmetera savienojumam, lai mērītu spriegumu uz 9 V bateriju, ir parādīts zemāk redzamajā attēlā:
Šodienas dienās, viena no visbiežāk izmantotajām metodēm sprieguma mērīšanai ir multimetra izmantošana. Multimetrs var būt gan analogs, gan digitāls, bet digitālie multimetri tiek visbiežāk izmantoti tāpēc, ka tie nodrošina augstāku precizitāti un zemākas izmaksas.
Spriegums vai potenciālā atšķirība uz jebkura aprīkojuma vienkārši var tikt mērīta, savienojot multimetra sondes divos punktos, kur spriegums jāmēra. Baterijas sprieguma mērīšana, izmantojot multimetru, ir parādīta zemāk redzamajā attēlā.
potenciometrs darbojas, balstoties uz nulles līdzsvara tehnoloģiju. Tas mēra spriegumu, salīdzinot nezināmo spriegumu ar zināmo referenčspriegumu.
Citi instrumenti, piemēram, osciloscopis, elektrostātiskie voltmeteri, var tikt arī izmantoti sprieguma mērīšanai.
Galvenā atšķirība starp spriegumu un strāvu ir tāda, ka spriegums ir elektriskās lādējuma potenciāla atšķirība starp diviem punktiem elektromagnētiskajā laukā, savukārt strāva ir elektriskā lādējuma plūsma no viena punkta uz otru punktu elektromagnētiskajā laukā.
Varam vienkārši teikt, ka spriegums ir iemesls, kas izraisa strāvas plūsmu, savukārt strāva ir sprieguma efekts.
Jo augstāks ir spriegums, jo lielāka būs strāvas plūsma starp diviem punktiem. Jāņem vērā, ka, ja divi punkti šķērsējumā atrodas vienā potenciālā, tad strāva nevar plūst starp šiem punktiem. Sprieguma un strāvas mērogs atkarīgs viens no otra (saskaņā ar Ohma likumu).
Citas atšķirības starp spriegumu un strāvu ir aprakstītas tabulā zemāk.
| 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. |
Starps spriegumu un potenciālu nav liela atšķirība. Tomēr mēs varam aprakstīt to atšķirību šādi.
Spriegums ir enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai pārvietotu vienības lādiņu starp diviem punktiem, savukārt potenciāla atšķirība ir atšķirība starp augstāko potenciālu vienā punktā un zemāko potenciālu otrā punktā.
Punkta lādiņa dēļ:
Spriegums ir potenciāls, kas iegūts kādam punktam, ņemot vērā citu referenčpunktu bezgalībā. Savukārt potenciāla atšķirība ir potenciāla atšķirība starp diviem punktiem, kas atrodas īsu attālumā no lādiņa. Matemātiski to var izteikt šādi,
Ja jūs vēlaties video izskaidrojumu par spriegumu, apskatiet šo video:
Parasts spriegums ir definēts kā tipisks sprieguma līmenis vai elektrotehnisko ierīču vai aprīkojuma reitings.
Zemē ir uzskaitītas dažādas bieži sastopamās sprieguma vērtības dažādam elektriskajiem ierīču un aprīkojumam.
Svina-kislots akumulators, kas tiek izmantots elektroautomobiļos: 12 Volts DC. 12 V akumulatorā ir 6 čeļi ar katra čeļa tipisku spriegumu 2.1 V. Jāņem vērā, ka čeļi ir savienoti virzienā, lai palielinātu sprieguma rādītāju.
Saules elementi: Parasti ražo apmēram 0.5 Volts DC atvērtā kontura apstākļos. Tomēr, daudzi saules elementi bieži tiek savienoti virzienā, lai veidotu saules paneles, kas var izveidot augstāku kopējo spriegumu.
USB: 5 Volts DC.
Augstsprieguma elektroenerģijas pārvade: 110 kV līdz 1200 kV AC.
Ātrgājiena vilciena (traktora) elektrosistēmas: 12 kV un 50 kV AC vai 0.75 kV un 3 kV DC.
TTL/CMOS piegādes avots: 5 Volts.
Viens šķidruma, pārlādējamais nikela-kadmija akumulators: 1.2 Volts.
Lielākā daļa lukturīklu: 1.5 Volts DC.
Bieži sastopams spriegums, ko piegādā enerģijas nodomnieki privātpersonām, ir:
100 V, 1 fāze AC Japānā
120 V, 1 fāze AC Amerikā
230 V, 1 fāze AC Indijā, Austrālijā
Bieži sastopams spriegums, ko piegādā enerģijas nodomnieki rūpnieciskiem patērētājiem, ir:
200 V, 3 fāzes AC Japānā
480 V, 3 fāzes AC Amerikā
415 V, 3 fāzes AC Indijā
Daži no sprieguma lietojumiem ietver:
Viena no visbiežākām sprieguma lietojumu ir noteikt sprieguma pazemināšanos elektriskā aparātā vai aprīkojumā, piemēram, rezistorā.
Ir nepieciešams sprieguma pievienošana, lai palielinātu sprieguma rādītāju. Tāpēc čeļi tiek savienoti virzienā, lai palielinātu sprieguma rādītāju.
Spriegums ir katra elektro un elektroniskā iekārtas pamatenerģijas avots. No maziem spriegumiem (5 V) līdz augstiem spriegumiem (415 V) tiek izmantoti dažādos pielietojumos.
Zems spriegums parasti tiek izmantots daudzās elektronikas ierīcēs un kontrolēšanas pielietojumos.
Augsts spriegums tiek izmantots
Elektrostātiskajai drukai, elektrostātiskajai krāsošanai, elektrostātiskajai materiālu apklāšanai
Kosmoloģijas telpas pētījumiem
Elektrostātiskais precipitators (gaisa piesārņojuma kontrole)
Strūkliekmeža laboratorija
Augstspēja vakuuma rūpnieki
Dielektrisko materiālu testēšana
Pārtikas un dzērienu testēšana
Elektrosprādze un spinnings pielietojumi, elektrofotogrāfija
Plazmas bāzēti pielietojumi
Līmenis jūtas
Blikšķu lampas
SONARS
Lai testētu elektrotehnisko aprīkojumu
Avots: Electrical4u
Paziņojums: Cienījam oriģinālo, labi raksti ir vērtīgi koplietot, ja ir pārkāpti tiesības, lūdzu sazinieties, lai to dzēstu.