Spenning: Hva er det?

Electrical4u

Felt: Grunnleggende elektrisitet

China

Hva er spenning?

Spenning (også kjent som elektrisk potensialforskjell, elektromotiv kraft emf, elektrisk trykk eller elektrisk spenning) defineres som den elektriske potensialforskjellen per enhet lading mellom to punkter i et elektrisk felt. Spenning uttrykkes matematisk (dvs. i formler) ved hjelp av symbolet «V» eller «E».

Hvis du leter etter en mer intuitiv forklaring for å forklare hva spenning er, hopper du til dette avsnittet i artikkelen.

Ellers fortsetter vi nedenfor med en mer formell definisjon av spenning.

I et statisk elektrisk felt er arbeidet som kreves for å flytte per enhet lading mellom to punkter kjent som spenning. Matematisk kan spenningen uttrykkes som,

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

Der arbeid utført er i joule og lading er i coulomb.

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

Vi kan definere spenning som mengden potensiell energi mellom to punkter i et krets.

Et punkt har en høyere potensial og de andre punktene har et lavere potensial. Forskjellen i ladning mellom høyere potensial og lavere potensial kalles spenning eller potensialforskjell.

Spenningen eller potensialforskjellen gir elektronene kraft til å flyte gjennom kretsen.

Jo høyere spenningen, jo større kraft, og dermed flere elektroner som flyter gjennom kretsen. Uten spenning eller potensialforskjell ville elektronene bevege seg tilfeldig i fritt rom.

Spenning refereres også noen ganger som "elektrisk spenning". For eksempel, spenningshåndteringsevnen til kabler som 1 kV, 11 kV og 33 kV refereres til som lavspennings-, høyspennings- og superhøyspenningskabler henholdsvis.

Definisjon av potensialforskjell som potensialet i et elektrisk felt

Som nevnt, er spenning definert som potensiell forskjell per enhet lading mellom to punkter i et elektrisk felt. La oss beskrive dette ved hjelp av ligninger.

La oss betrakte to punkter A og B.

Potensialet for punkt A med hensyn på punkt B er definert som arbeidet utført ved å flytte en enhetslading fra punkt A til B i det elektriske feltet E.

Matematisk kan dette uttrykkes som,

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

Dette er også et potensialforskjell mellom punkt A og B, med punkt B som referansepunkt. Det kan også uttrykkes som,

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

Spenning kan være en ganske vanskelig begrep å forstå konseptuelt.

Så vi vil bruke en analogi til noe konkret—noe i den virkelige verden—for å gjøre spenning lettere å forstå.

Forståelse av spenning ved hjelp av analogi

"Hydraulisk analogi" er en vanlig analogi som brukes for å hjelpe til med å forklare spenning.

I den hydrauliske analogien:

Spenningen eller elektrisk potensial er ekvivalent med trykket på vann i et hydraulisk system
Elektrisk strøm er ekvivalent med vannstrømrate i et hydraulisk system
Elektrisk ladning er ekvivalent med mengden vann
En elektrisk leder er ekvivalent med en rørledning

Analogi 1

Tenk deg en vannbeholder som vist i figuren nedenfor. Figur (a) viser to beholdere fylt med samme vannnivå. Så, vann kan ikke flyte fra en beholder til en annen beholder da det ikke er noen trykkforskjell.

Nå viser figur (b) to tanker fylt med ulik vannnivå. Derfor er det en pressurforskjell mellom disse to tankene. Dermed vil vannet strømme fra den ene tanken til den andre tanken inntil vannnivået i begge tankene blir like.

På samme måte, hvis vi kobler sammen to batterier gjennom ledende tråd med ulike spenningsnivåer, kan ladninger strømme fra batteriet med høyere potensial til batteriet med lavere potensial. Dermed blir batteriet med lavere potensial opladet inntil potensialet i begge batteriene blir det samme.

Analogi 2

La oss tenke på en vannbeholder plassert på en viss høyde over bakken.

Trykket på slangen er ekvivalent med spenningen eller potensialforskjellen i et elektrisk kretssystem. Vannet i beholderen er ekvivalent med elektrisk lading. Hvis vi øker mengden vann i beholderen, utvikles det mer trykk i enden av slangen.

Omvendt, hvis vi tømmer en viss mengde vann fra beholderen, vil trykket som oppstår i enden av slangen, minke. Vi kan anta at denne vannbeholderen er som en lagringsbatteri. Når spenningen i batteriet minker, blir lampene svakere.

Analogi 3

La oss forstå hvordan arbeid kan utføres av spenning eller potensialforskjell i et elektrisk kretssystem. det elektriske kretssystemet er vist i figuren nedenfor.

Som vist i det hydrauliske vannkretssystemet, flyter vann gjennom en rør driven av en mekanisk pumpe. En rør er ekvivalent med ledende tråd i et elektrisk kretssystem.

Nå, hvis en mekanisk pumpe produserer en trykkforskjell mellom to punkter, vil trykket vann kunne utføre arbeid, som å drive en turbin.

På samme måte, i et elektrisk kretssystem, kan potensialforskjellen i et batteri føre til at strøm flyter gjennom lederen, dermed kan arbeid utføres av flytende elektrisk strøm, som å lyse en lampe.

Hva måles spenning i (spenning enheter)?

SI-enhet for spenning

SI-enheten for spenning er volt. Dette representeres med et V. Volt er en derivert SI-enhet for spenning. Den italienske fysikeren Alessandro Volta (1745-1827), som oppfant den første elektriske batterien, kalt voltaisk høyde, derfor er enheten volt oppkalt etter ham.

Volt i SI grunnenheter

Volt kan defineres som det elektriske potensialforskjellen mellom to punkter i et elektrisk kretsløp som dissiperer en joule energi per coulomb ladning som passerer gjennom kretsløpet. Matematisk kan dette uttrykkes som,

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

Dermed kan volt uttrykkes i SI grunnenheter som $\frac{kg\,\,m^2}{A\,\,s^3}$ eller $kg\,\,m^2\,\,s^-^3\,\,A^-^1$ .

Det kan også måles i watt per ampere eller ampere ganger ohm.

Spenningsformel

Grunnformelen for spenning vises i bildet nedenfor.

Spenningsformel 1 (Ohms lov)

Ifølge Ohms lov, kan spenning uttrykkes som,

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

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

Eksempel 1

Som vist i kretsen under strømmer en strøm på 4 A gjennom motstand på 15 Ω. Bestem spenningstapet over kretsen.

Løsning:

Gitt data: $I = 4\,\,A$ , $R=15\,\,\Omega$

Ifølge Ohms lov,

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

Dermed får vi ved bruk av ligningen et spenningstap over kretsen på 60 volt.

Spenningformel 2 (Effekt og Strøm)

Den overførte effekten er produktet av spenningen og elektrisk strøm.

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

Nå, sett inn $I=\frac{V}{R}$ i den ovenstående ligningen, får vi,

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

Således får vi spenningen lik effekten delt på strømmen. Matematisk uttrykt,

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

Eksempel 2

Som vist i kretsen under, flyter en strøm på 2 A gjennom en lampe med 48 W. Bestem spenningen.

Løsning:

Gitt data: $I = 2\,\,A$ , $P = 48 \,\,W$

Ifølge formelen mellom spenning, effekt og strøm nevnt ovenfor,

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

Dermed får vi en spenning på 24 volt ved hjelp av ligningen.

Spenningsformel 3 (Effekt og motstand)

Ifølge ligning (1) er spenningen kvadratroten av produktet av effekt og motstand. Matematisk,

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

Eksempel 3

Som vist i det nedenstående kretsskjemaet, bestem den nødvendige spenningen for å lyste en 5 W lampe med en motstand på 2 Ω.

Løsning:

Gitt data: $P = 5 \,\, W$ , $R = 2 \,\, \Omega$

Ifølge formelen nevnt ovenfor,

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

Ved bruk av ligningen får vi den nødvendige spenningen for å lyste en $5 W, 2\Omega$ lampe 3.16 Volts.

Spenningskrets Symbolet (Vekselstrøm og Gjennomstrøm)

Vekselstrøm Spenningsymbol

Symbolet for vekselstrøm (alternating current) spenning er vist nedenfor:

企业微信截图_17098668569432.png — Vekselstrøm Spenningsymbol

Gjennomstrøm Spenningsymbol

Symbolet for gjennomstrøm (direct current) spenning er vist nedenfor:

Dimensjoner av Spenning

Spenning (V) er en representasjon av elektrisk potensial energi per enhet ladning.

Dimensjonene til spenning kan uttrykkes i form av masse (M), lengde (L), tid (T) og ampere (A) som gitt ved $M L^2 T^-^3 A^-^1$ .

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

Merk at noen også bruker I i stedet for A for å representere strøm. I dette tilfellet kan spenningens dimensjon isteden representeres som $M L^2 T^-^3 I^-^1$ .

Hvordan måle spenning

I elektriske og elektroniske kretser er spenningsmåling en viktig parameter som må måles. Vi kan måle spenningen mellom et bestemt punkt og jord eller null-spenningslinjen i en krets.

I en 3-fase krets, hvis vi måler spenningen mellom en av fasene fra 3-fasen og nøytralpunktet, kalles det fase-til-jord-spenning.

På samme måte, hvis vi måler spenningen mellom to faser fra 3-fasen, kalles det fase-til-fase-spenning.

Det finnes ulike instrumenter som brukes til å måle spenning. La oss diskutere hver metode.

Spenningsmålermetode

Spenningen mellom to punkter i et system kan måles ved hjelp av en spenningsmåler. For å måle en spenning, må en spenningsmåler kobles parallelt med komponenten som spenningen skal måles på.

En ledning fra spenningsmåleren må kobles til det første punktet, og en til det andre punktet. Merk at spenningsmåleren aldri skal kobles i serie.

Voltmåler kan også brukes til å måle spenningsfallet over enhver komponent eller summen av spenningsfallet over to eller flere komponenter i en krets.

En analog voltmåler fungerer ved å måle strømmen gjennom en fast resistor. Ifølge Ohms lov er strømmen gjennom resistoren direkte proporsjonal med spenningen eller potensialforskjellen over den faste resistoren. Slik kan vi bestemme den ukjente spenningen.

Et annet eksempel på en voltmålere tilkobling for måling av spenning over en 9 V batteri er vist i figuren nedenfor:

Multimetermetode

I dag er en av de mest vanlige metodene for å måle spenning ved hjelp av en multimeter. Multimetere kan være både analoge og digitale, men digitale multimetere er mest vanlig brukt på grunn av høyere nøyaktighet og lavere kostnad.

Spenningen eller potensialforskjellen over enhver utstyr kan enkelt måles ved å koble probene fra en multimeter mellom de to punktene der spenningen skal måles. Målingen av batterispenning ved hjelp av en multimeter er vist i bildet under.

Multimeter for Voltage Measurement — Multimeter kobling for måling av batterispenning

Potensiometrometode

Potensiometer fungerer basert på prinsippet om nullbalanseteknikk. Det måler spenningen ved sammenligning av en ukjent spenning med en kjent referansespenning.

Andre instrumenter som oscilloskop, elektrostatisk voltmåler kan også brukes til å måle spenning.

Forskjellen mellom spenning og strøm (Spenning vs Strøm)

Den største forskjellen mellom spenning og strøm er at spenning er potensialforskjellen av elektriske ladninger mellom to punkter i et elektrisk felt, mens strøm er flytten av elektriske ladninger fra ett punkt til et annet punkt i et elektrisk felt.

Vi kan enkelt si at spenningen er årsaken til at strømmen flyter, mens strømmen er effekten av spenningen.

Jo høyere spenningen, jo mer strøm vil flyte mellom to punkter. Merk at hvis to punkter i en krets er på samme potensial, så kan ikke strøm flyte mellom disse punktene. Størrelsen på spenning og strøm avhenger av hverandre (ifølge Ohms lov).

Andre forskjeller mellom spenning og strøm er diskutert i tabellen nedenfor.

Voltage\ (V)=\frac{Work\ done\ (W)}{Charge\ (Q)} — Forskjell mellom spenning og strøm

Current\ (I)=\frac{Charge\ (Q)}{time\ (t)} — Forskjell mellom spenning og strøm

Forskjell mellom spenning og potensialforskjell (Spenning vs Potensialforskjell)

Det er ikke mye forskjell mellom spenning og potensialforskjell. Men vi kan beskrive forskjellen mellom dem på følgende måter.

Spenningen er mengden energi som trengs for å flytte en enhet lading mellom to punkter, mens potensialforskjellen er forskjellen mellom det høyere potensialet til ett punkt og det lavere potensialet til det andre punktet.

På grunn av punktladning:

Spenningen er potensialet som oppnås ved et gitt punkt med hensyn til et referansepunkt i uendelig. Mens potensialforskjellen er forskjellen i potensial mellom to punkter ved endelige avstander fra ladningen. Matematisk kan de uttrykkes som,

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

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

Hvis du foretrekker en videoforklaring av spenning, sjekk ut videoen nedenfor:

Hva er en vanlig spenning?

En vanlig spenning defineres som den typiske spenningsnivået eller ratingen til elektrisk apparatur eller utstyr.

Nedenfor er en liste over vanlige spenn for ulike elektriske apparater eller utstyr.

Blysyreakkumulatorer som brukes i elektriske kjøretøy: 12 Volt DC. En 12 V batteri består av 6 celler med et vanlig spenn på 2.1 V per celle. Merk at cellene er koblet i serie for å øke spennet.
Solceller: Produserer typisk et spenn på omtrent 0.5 Volt DC under åpne sirkuitsforhold. Imidlertid er flere solceller ofte koblet i serie til solpaneler, som kan gi et høyere totalt spenn.
USB: 5 Volt DC.
Høyspennings elektrisitetsforsyningslinjer: 110 kV til 1200 kV AC.
Høyhastighetstog (traksjon) strømlinjer: 12 kV og 50 kV AC eller 0.75 kV og 3 kV DC.
TTL/CMOS strømforsyning: 5 Volt.
En enkelcelle, ladbare nikkel-kadmiumbatteri: 1.2 Volt.
Fakkelbatterier: 1.5 Volt DC.

Et vanlig spenn som leveres av distribusjonsfirmaet til private kunder er:

100 V, 1-fase AC i Japan
120 V, 1-fase AC i Amerika
230 V, 1-fase AC i India, Australia

Et vanlig spenn som leveres av distribusjonsfirmaet til industrielle kunder er:

200 V, 3-fase AC i Japan
480 V, 3-fase AC i Amerika
415 V, 3-fase AC i India

Spennets anvendelser

Noen av spennets anvendelser inkluderer:

En av de mest vanlige anvendelsene av spenn er å bestemme spennfall over et elektrisk enhet eller utstyr, som for eksempel en motstand.
Tillegging av spenn er nødvendig for å øke spennet. Derfor kobles celler i serie for å øke spennet.
Spenningsforskjell er den grunnleggende energikilden for all elektrisk og elektronisk utstyr. Fra små spenninger (5 V) til høye spenninger (415 V) brukes i ulike anvendelser.
Lavspenning brukes vanligvis for mange elektroniske enheter og styringssystemer.
Høy spenning brukes for

Elektrostatisk skriving, elektrostatisk maling, elektrostatisk overflatedekking av materialer
Kosmologisk studie av rommet
Elektrostatisk nedfallskammer (luftforurensningskontroll)
Jetpropulsjonslaboratorium
Røntgenrør
Høyeffektforsterkers vakuumrør
Massespektrometri
Dielektrisk testing
Testing av mat- og drikkevarer
Elektrospraying og spinningsapplikasjoner, elektrofotografi
Plasma-baserte applikasjoner
Nivåsensering
Induksjonsovn
Blinklamper
SONAR
For testing av elektrisk utstyr

Kilde: Electrical4u

Erklæring: Respekt for originalt innhold, gode artikler fortjener å deles, hvis det foreligger krænking vennligst kontakt oss for sletting.

Gi en tips og oppmuntre forfatteren

Emner:

Grunnleggende elektrisitet

Spenningsnivå

Om eksperter

Electrical4u

China

Anbefalt

Mer

Høyspennings SF₆-fri ringhovedenhet: Justering av mekaniske egenskaper

(1) Kontaktfjernet er hovedsakelig bestemt av isolasjonskoordineringsparametre, avbrytningsparametre, kontaktmateriale i den høyvoltsfrie SF₆-ringhovedenheten, og designet av magnetblåstkammeret. I praksis er et større kontaktfjerne ikke nødvendigvis bedre; i stedet bør kontaktfjernet justeres så nær som mulig til sin nedre grense for å redusere driftsenergiforbruket og utvide levetiden.(2) Bestemmelsen av kontaktoverskyting er relatert til faktorer som egenskaper ved kontaktmateriale, inn/utslu

James

12/10/2025

Lavspenningsfordelingslinjer og strømfordeling krav for byggeplasser

Lavspenningsdistribusjonslinjer refererer til kretser som, gjennom en distribusjonstransformator, reduserer høyt spenn på 10 kV til lavspenningsnivået på 380/220 V—altså de lavspenningslinjene som går fra understasjonen til sluttebruksutstyr.Lavspenningsdistribusjonslinjer bør tas i betraktning under designfasen av understasjonskabelag. I fabrikker, for verksteder med relativt høyt strømbehov, installeres ofte dedikerte verkstederunderstasjoner, der transformatorer leverer strøm direkte til ulik

James

12/09/2025

Hvordan spenningsharmonier påvirker varming av H59 distribusjonstransformator?

Effekten av spenningsharmonier på temperaturøkning i H59 distribusjonstransformatorerH59 distribusjonstransformatorer er blant det mest kritiske utstyret i kraftsystemer, og fungerer hovedsakelig med å konvertere høyspenningsstrøm fra kraftnett til lavspenningsstrøm som sluttbrukere trenger. Imidlertid inneholder kraftsystemer mange ikkelineære belastninger og kilder, som introduserer spenningsharmonier som negativt påvirker drift av H59 distribusjonstransformatorer. Denne artikkelen vil diskute

Echo

12/08/2025

Hovedårsaker til H59 fordeltransformatorfeil

1. OverbelastingFor det første, med forbedret levekvalitet har elektrisitetsforbruket generelt økt raskt. De opprinnelige H59 fordeltransformatorer har liten kapasitet—“en liten hest som drar en stor vogn”—og kan ikke møte brukernes behov, noe som fører til at transformatorer opererer under overbelasted betingelser. For det andre, sesongmessige variasjoner og ekstreme værbetingelser fører til topp i elektrisitetsbehov, noe som ytterligere fører til at H59 fordeltransformatorer kjører overbelaste

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.