Voltan: Apakah itu?

Electrical4u

Medan: Elektrik Asas

China

Apakah Voltan?

Voltan (juga dikenali sebagai perbezaan potensi elektrik, daya gerak elektrik emf, tekanan elektrik, atau tegangan elektrik) ditakrifkan sebagai perbezaan potensi elektrik per unit coulomb antara dua titik dalam satu medan elektrik. Voltan diungkapkan secara matematik (i.e. dalam formula) menggunakan simbol “V” atau “E”.

Jika anda mencari penjelasan yang lebih intuitif untuk membantu menjelaskan apa itu voltan, lompat ke bahagian ini artikel.

Jika tidak, kita akan meneruskan di bawah dengan definisi voltan yang lebih formal.

Dalam medan elektrik statik, kerja yang diperlukan untuk memindahkan setiap unit coulomb antara dua titik dikenali sebagai voltan. Secara matematik, voltan boleh diungkapkan sebagai,

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

Di mana kerja yang dilakukan adalah dalam joule dan coulomb adalah dalam coulombs.

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

Kita boleh menentukan voltan sebagai jumlah tenaga keupayaan antara dua titik dalam litar.

Satu titik mempunyai keupayaan yang lebih tinggi dan titik-titik lain mempunyai keupayaan yang lebih rendah. Perbezaan muatan antara keupayaan yang lebih tinggi dan keupayaan yang lebih rendah dipanggil voltan atau perbezaan keupayaan.

Voltan atau perbezaan keupayaan memberikan daya kepada elektron untuk mengalir melalui litar.

Semakin tinggi voltan, semakin besar daya, dan oleh itu semakin banyak elektron yang mengalir melalui litar. Tanpa voltan atau perbezaan keupayaan, elektron akan bergerak secara rawak di ruang bebas.

Voltan juga kadang-kadang dirujuk sebagai "tension elektrik". Sebagai contoh, kapasiti penanganan voltan kabel seperti 1 kV, 11 kV, dan 33 kV dirujuk sebagai kabel tension rendah, tension tinggi, dan super tension masing-masing.

Pengertian Perbezaan Keupayaan sebagai Keupayaan Medan Elektrik

Seperti yang disebutkan, voltan ditentukan sebagai perbezaan keupayaan elektrik per unit muatan antara dua titik dalam medan elektrik. Mari kita jelaskan ini menggunakan persamaan.

Pertimbangkan dua titik A dan B.

Keupayaan titik A berkenaan dengan titik B didefinisikan sebagai kerja yang dilakukan dalam memindahkan muatan per unit dari titik A ke B dalam kehadiran medan elektrik E.

Secara matematik, ini boleh dinyatakan sebagai,

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

Ini juga merupakan perbezaan keupayaan antara titik A dan B dengan titik B sebagai titik rujukan. Ia juga boleh dinyatakan sebagai,

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

Konsep voltan boleh menjadi sukar untuk difahami secara konseptual.

Oleh itu, kita akan menggunakan analogi kepada sesuatu yang nyata—sesuatu di dunia nyata—untuk membantu menjadikan voltan lebih mudah difahami.

Mengenal Voltan Melalui Analogi

"Analogi hidraulik" adalah analogi biasa yang digunakan untuk membantu menerangkan voltan.

Dalam analogi hidraulik:

Voltan atau potensi elektrik setara dengan tekanan air hidraulik
Arus elektrik setara dengan kadar aliran air hidraulik
Muatan elektrik setara dengan jumlah air
Sebuah konduktor elektrik setara dengan paip

Analogi 1

Pertimbangkan tangki air seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. Gambar (a) menunjukkan dua tangki yang diisi dengan tahap air yang sama. Oleh itu, air tidak dapat mengalir dari satu tangki ke tangki lain kerana tiada perbezaan tekanan.

Sekarang, Rajah (b) menunjukkan dua tangki yang diisi dengan paras air yang berbeza. Oleh itu, terdapat perbezaan tekanan antara kedua-dua tangki tersebut. Akibatnya, air akan mengalir dari satu tangki ke tangki yang lain sehingga paras air kedua-dua tangki menjadi sama.

Dengan cara yang sama, jika kita menyambung dua bateri melalui wayar penghantar dengan tahap voltan yang berbeza, maka muatan boleh mengalir dari bateri yang mempunyai potensial lebih tinggi ke bateri yang mempunyai potensial lebih rendah. Oleh itu, bateri yang mempunyai potensial lebih rendah akan diisi sehingga potensial kedua-dua bateri menjadi sama.

Analogi 2

Pertimbangkan sebuah tangki air yang diletakkan pada ketinggian tertentu di atas tanah.

Tekanan air di hujung selang adalah setara dengan voltan atau perbezaan potensial dalam litar elektrik. Air dalam tangki setara dengan muatan elektrik. Sekarang, jika kita meningkatkan jumlah air dalam tangki, maka tekanan yang lebih besar akan dibentuk di hujung selang.

Sebaliknya, jika kita menguras sejumlah air dari tangki, maka tekanan yang dibentuk di hujung selang akan berkurang. Kita boleh mengandaikan tangki air ini seperti bateri penyimpanan. Apabila voltan bateri berkurang, lampu akan menjadi lebih redup.

Analogi 3

Mari kita fahami bagaimana kerja dapat dilakukan oleh voltan atau perbezaan potensial dalam litar elektrik. Litar elektrik ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Seperti yang ditunjukkan dalam litar hidraulik, air mengalir melalui paip yang digerakkan oleh pam mekanikal. Paip setara dengan wayar penghantar dalam litar elektrik.

Sekarang, jika pam mekanikal menghasilkan perbezaan tekanan antara dua titik, maka air bertekanan akan dapat melakukan kerja, seperti menggerakkan turbin.

Dengan cara yang sama, dalam litar elektrik, perbezaan potensial bateri boleh menyebabkan arus mengalir melalui penghantar, oleh itu, kerja boleh dilakukan oleh arus elektrik yang mengalir, seperti menerangi lampu.

Apa Unit Voltan (Unit Voltan)?

Unit SI Voltan

Unit SI untuk voltan adalah volt. Ini diwakili oleh V. Volt adalah unit SI terbitan bagi voltan. Ahli fizik Itali Alessandro Volta (1745-1827), yang mencipta tumpukan volta, iaitu bateri elektrik pertama, maka unit volt dinamakan sempena mereka.

Volt dalam Unit Asas SI

Volt boleh didefinisikan sebagai perbezaan potensi elektrik antara dua titik dalam litar elektrik yang menghabiskan satu joule tenaga per coulomb cas yang melalui litar elektrik. Secara matematik, ia boleh dinyatakan sebagai,

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

Oleh itu, volt boleh dinyatakan dalam unit asas SI sebagai $\frac{kg\,\,m^2}{A\,\,s^3}$ atau $kg\,\,m^2\,\,s^-^3\,\,A^-^1$ .

Ia juga boleh diukur dalam watt per ampere atau ampere kali ohm.

Rumus Voltan

Rumus asas untuk voltan ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Rumus Voltan 1 (Hukum Ohm)

Berdasarkan Hukum Ohm, voltan boleh dinyatakan sebagai,

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

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

Contoh 1

Seperti yang ditunjukkan dalam litar di bawah, arus sebesar 4 A mengalir melalui rintangan 15 Ω. Tentukan jatuh tegangan di seluruh litar.

Penyelesaian:

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

Berdasarkan hukum Ohm,

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

Dengan demikian, menggunakan persamaan tersebut kita mendapatkan jatuh tegangan di seluruh litar sebesar 60 volt.

Rumus Voltan 2 (Kuasa dan Arus)

Kuasa yang dipindahkan adalah hasil darab voltan bekalan dan arus elektrik.

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

Sekarang, masukkan $I=\frac{V}{R}$ ke dalam persamaan di atas, kita peroleh,

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

Dengan demikian, kita mendapatkan voltan sama dengan kuasa dibahagikan dengan arus. Secara matematik,

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

Contoh 2

Seperti yang ditunjukkan dalam litar di bawah, arus sebesar 2 A mengalir melalui lampu berkuasa 48 W. Tentukan voltan bekalan.

Penyelesaian:

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

Berdasarkan formula antara voltan, kuasa, dan arus yang dinyatakan di atas,

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

Dengan menggunakan persamaan tersebut, kita mendapatkan voltan bekalan sebanyak 24 volt.

Formula Voltan 3 (Kuasa Dan Rintangan)

Berdasarkan persamaan (1), voltan adalah punca kuasa dua hasil darab kuasa dan rintangan. Secara matematik,

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

Contoh 3

Seperti yang ditunjukkan dalam litar di bawah, tentukan voltan yang diperlukan untuk menerangi lampu 5 W dengan rintangan arus 2 Ω.

Penyelesaian:

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

Berdasarkan formula yang disebutkan di atas,

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

Oleh itu, dengan menggunakan persamaan tersebut, kita mendapatkan voltan yang diperlukan untuk menerangi $5 W, 2\Omega$ lampu 3.16 Volt.

Simbol Litar Voltan (AC dan DC)

Simbol Voltan AC

Simbol voltan arus ulang-alik (arus ulang-alik) ditunjukkan di bawah:

企业微信截图_17098668569432.png — Simbol Voltan AC

Simbol Voltan DC

Simbol voltan arus terus (arus terus) ditunjukkan di bawah:

Dimensi Voltan

Voltan (V) adalah perwakilan tenaga elektrik tenaga per unit cas.

Dimensi voltan boleh dinyatakan dalam sebutan jisim (M), panjang (L), masa (T), dan ampere (A) seperti yang diberikan oleh $M L^2 T^-^3 A^-^1$ .

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

Perhatikan bahawa sesetengah orang juga menggunakan I sebagai gantian untuk A untuk mewakili arus. Dalam kes ini dimensi voltan boleh diwakili sebagai $M L^2 T^-^3 I^-^1$ .

Cara Mengukur Voltan

Dalam litar elektrik dan elektronik, pengukuran voltan adalah parameter penting yang perlu diukur. Kita boleh mengukur voltan antara satu titik tertentu dengan tanah atau garisan voltan sifar pada litar.

Dalam litar 3-fasa, jika kita mengukur voltan antara mana-mana fasa dari 3-fasa dan titik neutral, maka ia dikenali sebagai voltan laluan ke tanah.

Secara serupa, jika kita mengukur voltan antara dua fasa dari 3-fasa, maka ia dikenali sebagai voltan laluan ke laluan.

Terdapat pelbagai instrumen yang digunakan untuk mengukur voltan. Mari kita perbincangkan setiap kaedah.

Kaedah Voltmeter

Voltan antara dua titik dalam sistem boleh diukur dengan menggunakan voltmeter. Untuk mengukur voltan, voltmeter harus disambungkan secara selari dengan komponen yang voltannya hendak diukur.

Satu utas voltmeter harus disambungkan ke titik pertama dan satu lagi ke titik kedua. Perlu diingat bahawa voltmeter tidak boleh disambungkan secara siri.

Voltmeter juga boleh digunakan untuk mengukur jatuh tegangan di seberang komponen mana pun atau jumlah jatuh tegangan di seberang dua atau lebih komponen dalam litar.

Voltmeter analog berfungsi dengan mengukur arus melalui resistor tetap. Berdasarkan hukum Ohm, arus melalui resistor adalah berkadar terus dengan voltan atau perbezaan potensial di seberang resistor tetap. Dengan demikian, kita dapat menentukan voltan yang tidak diketahui.

Contoh lain koneksi voltmeter untuk pengukuran voltan di seberang bateri 9 V ditunjukkan pada gambar di bawah:

Kaedah Multimeter

Pada masa kini, salah satu kaedah paling biasa untuk mengukur voltan adalah dengan menggunakan multimeter. Multimeter boleh berupa analog atau digital, tetapi multimeter digital paling sering digunakan kerana ketepatan yang lebih tinggi dan kos yang rendah.

Voltan atau perbezaan potensial di seberang peralatan apa pun boleh diukur dengan mudah dengan menghubungkan probe multimeter di antara dua titik di mana voltan hendak diukur. Pengukuran voltan bateri dengan menggunakan multimeter ditunjukkan pada gambar di bawah.

Multimeter for Voltage Measurement — Sambungan Multimeter untuk Pengukuran Voltan Bateri

Kaedah Potensiometer

potensiometer bekerja berdasarkan prinsip teknik keseimbangan nol. Ia mengukur voltan dengan membandingkan voltan yang tidak diketahui dengan voltan rujukan yang diketahui.

Instrumen lain seperti osiloskop, voltmeter elektrostatik juga boleh digunakan untuk mengukur voltan.

Perbezaan Antara Voltan dan Arus (Voltan vs Arus)

Perbezaan utama antara voltan dan arus adalah voltan merupakan perbezaan potensial muatan elektrik antara dua titik dalam medan elektrik, manakala arus adalah aliran muatan elektrik dari satu titik ke titik lain dalam medan elektrik.

Kita boleh mengatakan dengan mudah bahawa voltan adalah sebab arus mengalir, manakala arus adalah kesan voltan.

Semakin tinggi voltan, semakin banyak arus yang mengalir antara dua titik. Perlu diingat bahawa jika dua titik dalam litar berada pada potensial yang sama, maka arus tidak dapat mengalir antara titik-titik tersebut. Magnitud voltan dan arus bergantung pada satu sama lain (mengikut hukum Ohm).

Perbezaan-perbezaan lain antara voltan dan arus dibincangkan dalam jadual di bawah.

Voltage\ (V)=\frac{Work\ done\ (W)}{Charge\ (Q)} — Perbezaan antara Voltan dan Arus

Current\ (I)=\frac{Charge\ (Q)}{time\ (t)} — Perbezaan antara Voltan dan Arus

Perbezaan antara Voltan dan Perbezaan Potensial (Voltan vs Perbezaan Potensial)

Tidak terdapat banyak perbezaan antara voltan dan perbezaan potensial. Tetapi kita boleh menerangkan perbezaan di antara keduanya dengan cara berikut.

Voltan adalah jumlah tenaga yang diperlukan untuk memindahkan unit cas antara dua titik, manakala perbezaan potensial adalah perbezaan antara potensial yang lebih tinggi pada satu titik dan potensial yang lebih rendah pada titik lain.

Kerana cas titik:

Voltan adalah potensial yang diperoleh pada suatu titik dengan menganggap titik rujukan lain berada di ketakterhinggaan. Manakala perbezaan potensial adalah perbezaan potensial antara dua titik pada jarak terhingga dari cas. Secara matematik, ia boleh diungkapkan sebagai,

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

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

Jika anda lebih suka penjelasan video tentang voltan, sila tonton video di bawah:

Apakah Voltan Biasa?

Voltan biasa ditakrifkan sebagai tahap voltan atau rating biasa bagi peralatan atau peranti elektrik.

Senarai voltan biasa untuk pelbagai peralatan atau peranti elektrik disenaraikan di bawah.

Bateri asid-lead yang digunakan dalam kenderaan elektrik: 12 Volt DC. Bateri 12 V terdiri daripada 6 sel dengan voltan setiap sel adalah 2.1 V. Perhatikan bahawa sel-sel tersebut disambungkan secara siri untuk meningkatkan penilaian voltan.
Sel suria: Secara umumnya menghasilkan voltan sekitar 0.5 Volt DC di bawah keadaan litar terbuka. Walau bagaimanapun, banyak sel suria sering disambungkan secara siri untuk membentuk panel suria, yang boleh mengeluarkan voltan total yang lebih tinggi.
USB: 5 Volt DC.
Laluan penghantaran kuasa elektrik voltan tinggi: 110 kV hingga 1200 kV AC.
Laluan kuasa (penggerak) kereta api laju: 12 kV dan 50 kV AC atau 0.75 kV dan 3 kV DC.
Pembekalan kuasa TTL/CMOS: 5 Volt.
Bateri nikel-kadmium isi semula tunggal sel: 1.2 Volt.
Bateri lampu senter: 1.5 Volt DC.

Voltan biasa yang disediakan oleh syarikat pengedaran kepada pengguna rumah adalah:

100 V, 1-fasa AC di Jepun
120 V, 1-fasa AC di Amerika
230 V, 1-fasa AC di India, Australia

Voltan biasa yang disediakan oleh syarikat pengedaran kepada pengguna industri adalah:

200 V, 3-fasa AC di Jepun
480 V, 3-fasa AC di Amerika
415 V, 3-fasa AC di India

Aplikasi Voltan

Beberapa aplikasi voltan termasuk:

Salah satu aplikasi voltan yang paling biasa adalah untuk menentukan jatuh voltan merentasi peralatan atau peranti elektrik seperti resistor.
Penambahan Voltan diperlukan untuk meningkatkan penilaian voltan. Oleh itu, sel-sel disambungkan secara siri untuk meningkatkan penilaian voltan.

Voltan adalah sumber tenaga asas bagi setiap peralatan elektrik dan elektronik. Dari voltan yang rendah (5 V) hingga voltan yang tinggi (415 V) digunakan dalam pelbagai aplikasi.

Voltan rendah biasanya digunakan untuk banyak peralatan elektronik dan aplikasi kawalan.

Voltan tinggi digunakan untuk

Percetakan elektrostatik, pengecatan elektrostatik, pelapisan bahan elektrostatik
Kajian kosmologi ruang
Penyedut elektrostatik (kawalan pencemaran udara)
Laboratorium propulsi jet
Tabung sinar-X
Tabung vakum pengamplifier kuasa tinggi
Spektroskopi jisim
Pengujian dielektrik
Pengujian makanan dan minuman
Aplikasi penyemprotan dan pemintalan elektrostatik, elektrofotografi
Aplikasi berdasarkan plasma
Pengesanan tahap
Pemanasan induksi
Lampu kilat
SONAR
Untuk pengujian peralatan elektrik

Sumber: Electrical4u

Pernyataan: Hormati asal, artikel yang baik layak dibagikan, jika terdapat pelanggaran hak cipta silakan hubungi untuk dihapus.

Berikan Tip dan Galakkan Penulis

Tajuk:

Elektrik Asas

Voltan

Mengenai pakar

Electrical4u

China

Disarankan

Lebih Banyak

Unit Ring Utama Bebas SF₆ Tekanan Tinggi: Penyesuaian Ciri-ciri Mekanikal

(1) Jarak kontak utamanya ditentukan oleh parameter koordinasi isolasi, parameter penghentian, bahan kontak unit ring main bertegangan tinggi tanpa SF₆, dan rancangan ruang tiupan magnet. Dalam aplikasi praktis, jarak kontak yang lebih besar tidak selalu lebih baik; sebaliknya, jarak kontak harus disesuaikan sedekat mungkin ke batas bawahnya untuk mengurangi konsumsi energi operasional dan memperpanjang umur layanan.(2) Penentuan overtravel kontak berkaitan dengan faktor-faktor seperti sifat bah

James

12/10/2025

Garis Pengagihan Rendah Voltan dan Keperluan Pengagihan Elektrik untuk Tapak Pembinaan

Laluan pengagihan voltan rendah merujuk kepada litar yang melalui transformator pengagihan menurunkan voltan tinggi 10 kV kepada tahap 380/220 V—iaitu laluan voltan rendah yang berjalan dari stesen ke peralatan pengguna akhir.Laluan pengagihan voltan rendah harus dipertimbangkan semasa fasa reka bentuk konfigurasi penyambungan stesen. Di kilang-kilang untuk bengkel dengan permintaan kuasa yang agak tinggi sering dipasang stesen subkilang yang khusus di mana transformator memberikan kuasa secara

James

12/09/2025

Bagaimana Harmonik Voltan Mempengaruhi Pemanasan Transformator Distribusi H59

Impak Harmonik Voltan terhadap Kenaikan Suhu pada Transformator Distribusi H59Transformator distribusi H59 adalah salah satu peralatan yang paling kritikal dalam sistem tenaga, berfungsi utamanya untuk mengubah tenaga listrik tegangan tinggi dari jaringan tenaga menjadi tenaga listrik tegangan rendah yang diperlukan oleh pengguna akhir. Namun, sistem tenaga mengandungi banyak beban dan sumber tidak linear, yang memperkenalkan harmonik voltan yang memberi kesan negatif kepada operasi transformato

Echo

12/08/2025

Penyebab Utama Kegagalan Trafo Distribusi H59

1. OverloadPertama, dengan peningkatan standard hidup masyarakat, penggunaan elektrik telah meningkat dengan cepat secara umum. Transformator distribusi H59 asal mempunyai kapasiti yang kecil—“kuda kecil menarik gerobak besar”—dan tidak dapat memenuhi permintaan pengguna, menyebabkan transformator beroperasi dalam keadaan overload. Kedua, variasi musiman dan keadaan cuaca ekstrem menyebabkan permintaan elektrik mencapai puncak, lebih lanjut menyebabkan transformator distribusi H59 beroperasi dal

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.