Napon: Šta je to?

Polje: Osnovna elektronika

China

Šta je napona?

Napon (poznat i kao električna razlika potencijala, elektromotorna snaga emf, električni pritisak ili električno natezanje) definiše se kao električna razlika potencijala po jedinici naboja između dve tačke u električnom polju. Napon se matematički (tj. u formulama) izražava simbolom „V“ ili „E“.

Ako tražite intuitivnije objašnjenje kako bih pomogao da objasnim šta je napon, preskočite na ovaj deo članka.

Inače, nastavljamo ispod sa formalnijim definicijom napona.

U statičkom električnom polju, rad potreban za pomeranje jedinice naboja između dve tačke poznat je kao napon. Matematički, napon se može izraziti kao,

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

Gde je obavljeni rad u džulima, a naboj u kulonima.

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

Napon možemo definisati kao količinu potencijalne energije između dve tačke u krugu.

Jedna tačka ima veći potencijal, a druge tačke imaju niži potencijal. Razlika u nabrodu između tačaka sa većim i manjim potencijalom se naziva napon ili razlika potencijala.

Napon ili razlika potencijala pruža snagu elektronima da teku kroz krug.

Što je napon veći, to je veća sila, a time i više elektrona teče kroz krug. Bez napona ili razlike potencijala, elektroni bi se pomerali nasumično u slobodnom prostoru.

Napon se ponekad naziva i "električnim napetostom". Na primer, kapacitet rukovanja naponom kod kabla poput 1 kV, 11 kV i 33 kV se nazivaju kablove sa niskom, visokom i super visokom napetoscu redom.

Definicija razlike potencijala kao potencijala električnog polja

Kao što je spomenuto, napon se definiše kao razlika elektrostatičkog potencijala po jedinici nabroga između dve tačke u električnom polju. Opisimo ovo koristeći jednačine.

Razmotrimo dve tačke A i B.

Potencijal tačke A u odnosu na tačku B definiše se kao rad obavljen pri pomeranju jedinice nabroga od tačke A do B u prisustvu električnog polja E.

Matematički, to se može izraziti kao,

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

Ovo je takođe razlika potencijala između tačaka A i B, uz tačku B kao referentnu tačku. To se može izraziti i kao,

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

Napon je koncept koji može biti prilično težak za razumijevanje na konceptualnom nivou.

Stoga ćemo koristiti analogiju s nečim stvarnim u svijetu kako bismo olakšali razumijevanje napona.

Razumijevanje napona putem analogije

"Hidraulička analogija" je česta analogija koja se koristi kako bi se objasnio napon.

U hidrauličkoj analogiji:

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

Analogija 1

Razmotrimo spremnik za vodu prikazan na donjoj slici. Slika (a) pokazuje dva spremnika ispune do istog nivoa vode. Dakle, voda ne može teći iz jednog spremnika u drugi jer ne postoji razlika u tlaku.

Sada, Slika (b) pokazuje dva spremnika napunjenja različitim nivoima vode. Stoga postoji neka razlika u pritisku između ovih dva spremnika. Dakle, voda će teći iz jednog spremnika u drugi dok se nivo vode u oba spremnika ne izjednači.

Slično tome, ako povežemo dve baterije putem vodljivog žica sa različitim nivoima napona, tada će se naelektrisanja moći teći iz baterije s većim potencijalom u bateriju s manjim potencijalom. Stoga, baterija s manjim potencijalom biva nabijena dok se potencijal ove dvije baterije ne izjednači.

Analognost 2

Razmotrimo spremnik za vodu smješten na određenoj visini iznad zemlje.

Pritisak vode na kraju cevi je ekvivalentan naponu ili razlici potencijala u električnom krugu. Voda u spremniku je ekvivalentna električnom nabijenju. Ako povećamo količinu vode u spremniku, tada će se veći pritisak razviti na kraju cevi.

Obrnuto, ako ispraznimo određenu količinu vode iz spremnika, tada će se pritisak koji se stvara na kraju cevi smanjiti. Možemo pretpostaviti da je ovaj spremnik za vodu poput akumulatora. Kada se napon baterije smanji, svjetlo postaje tamnije.

Analognost 3

Razmotrimo kako napon ili razlika potencijala u električnom krugu mogu obaviti rad. električni krug prikazan je na donjoj slici.

Kao što je prikazano u hidrauličkom vodnom krugu, voda teče kroz cev koju pokreće mehanički pumpa. Cev je ekvivalentna provodnoj žici u električnom krugu.

Ako mehanička pumpa proizvede razliku u pritisku između dvije tačke, tada će pod pritiskom voda moći da obavi rad, poput pogonja turbina.

Slično tome, u električnom krugu, razlika potencijala baterije može uzrokovati strujanje kroz vodil, stoga može se obaviti rad tokom strujanja, poput osvetljenja svjetla.

U čemu se mjeri napon (jedinice napona)?

SI jedinica za napon

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

Volt u osnovnim SI jedinicama

Volt se može definisati kao električna potencijalna razlika između dve tačke u električnoj kruni koja rasipuje jedan džul energije po kulom naboju koji prođe kroz električnu krugu. Matematički, to se može izraziti kao,

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

Dakle, volt se može izraziti u osnovnim SI jedinicama kao $\frac{kg\,\,m^2}{A\,\,s^3}$ ili $kg\,\,m^2\,\,s^-^3\,\,A^-^1$ .

Takođe se može meriti u vatima po amperu ili amperima puta ohmi.

Formula za napon

Osnovna formula za napon prikazana je na sledećoj slici.

Formula napona 1 (Ohmov zakon)

Prema Ohmovom zakonu, napon se može izraziti kao,

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

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

Primer 1

Kao što je prikazano u nizu ispod, struja od 4 A teče kroz električnu otpornost od 15 Ω. Odredite pad napona na nizu.

Rešenje:

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

Prema Ohmovom zakonu,

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

Tako, koristeći ovu jednačinu, dobijamo pad napona na nizu od 60 volt.

Formula napona 2 (snaga i struja)

Prenesena snaga je proizvod napajajućeg napon i električne struje.

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

Sada, stavite $I=\frac{V}{R}$ u gornju jednačinu, dobijamo,

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

Tako, dobijamo da je naponska razlika jednaka snazi podeljenoj sa strujom. Matematički,

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

Primer 2

Kao što je prikazano na sledećoj šemi, struja od 2 A teče kroz lampu od 48 W. Odredite naponsku razliku.

Rešenje:

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

Prema navedenoj formuli između napona, snage i struje,

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

Tako, koristeći ovu jednačinu, dobijamo napajanje od 24 volta.

Formula napona 3 (Snaga i otpor)

Prema jednačini (1), napon je kvadratni koren proizvoda snage i otpora. Matematički,

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

Пример 3

Как показано на следећем колу, одредите неопходну напонску разлику за осветљавање лампе од 5 В са отпором од 2 Ом.

Решење:

Дати подаци: $P = 5 \,\, W$ , $R = 2 \,\, \Omega$

Сасвим у складу са наведеном формулом,

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

Тако, коришћењем ове формуле добијамо неопходну напонску разлику за осветљавање лампе од $5 W, 2\Omega$ 3.16 волти.

Simbol struje (AC i DC)

Simbol AC napona

Simbol za AC (izmjeničnu struju) napon je prikazan ispod:

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

Simbol DC napona

Simbol za DC (jednosmjerna struja) napon je prikazan ispod:

Dimenzije napona

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

Dimenzije napona mogu se izraziti u pogledu mase (M), dužine (L), vremena (T) i ampera (A) kao što je dato sa $M L^2 T^-^3 A^-^1$ .

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

Напоменујмо да неки користе I уместо A да представљају стрму. У овом случају, димензија напона може се уместо тога представити као $M L^2 T^-^3 I^-^1$ .

Како мерити напон

У електричним и електронским кружевима, мерење напона је есенцијалан параметар који треба мерити. Можемо мерити напон између одређене тачке и земљишта или нулте линије на кружеву.

У 3-фазном кружву, ако меримо напон између било које фазе од 3-фазног и неутралне тачке, то се назива напон између фазе и земљишта.

Слично томе, ако меримо напон између било које две фазе од 3-фазног, то се назива напон између фаза.

Постоји више инструмената који се користе за мерење напона. Хајде да објаснимо сваку методу.

Метод волтметра

Напон између две тачке у систему може се мерити коришћењем волтметра. Да би се мерио напон, волтметр мора бити повезан паралелно са компонентом чији напон треба мерити.

Једна жица волтметра мора бити повезана са првом тачком, а друга са другом тачком. Напомена: волтметр никада не би требало повезати серијски.

Voltmetar se takođe može koristiti za merenje padanja napona na bilo kom komponentu ili zbiru padanja napona na dve ili više komponenti unutar kruga.

Analogni voltmetar radi tako što meri struju kroz fiksni otpornik. Prema Ohmovom zakonu, struja kroz otpornik je direktno proporcionalna naponu ili potencijalnoj razlici napona na fiksnom otporniku. Tako možemo odrediti nepoznati napon.

Još jedan primer veze voltmetra za merenje napona na bateriji od 9 V prikazan je na sledećoj slici:

Metod multimetra

U današnjim danima, jedan od najčešćih metoda za merenje napona jeste korišćenje multimetra. Multimetar može biti analogan ili digitalan, ali digitalni multimetri su najčešće korišćeni zbog veće tačnosti i niže cene.

Napon ili potencijalna razlika na bilo kom opremu može se jednostavno izmeriti vezanjem sonda multimetra na dve tačke gde se napon treba mjeriti. Merenje napona baterije pomoću multimetra prikazano je na sledećoj slici.

Multimeter for Voltage Measurement — Veza multimetra za merenje napona baterije

Metod potenciometra

Potenciometar radi na principu tehnike nulte ravnoteže. Mereći napon upoređivanjem nepoznatog napona sa poznatim referentnim naponom.

Ostale instrumente, poput osciloskopa, elektrostatičnog voltmetra, takođe se mogu koristiti za merenje napona.

Razlika između napona i struje (Napon vs Struja)

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

Možemo jednostavno reći da je napon uzrok proticaju struje, dok je struja posledica napona.

Što je napon veći, to će biti veća struja koja teče između dvije tačke. Napomena: ako su dvije tačke u krugu na istom potencijalu, struja ne može teći između tih tačaka. Veličina napona i struje zavisi jedna o drugoj (prema Ohmovom zakonu).

Ostale razlike između napona i struje su date u tabeli ispod.

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

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

Razlika između napona i potencijalne razlike (Napon vs Potencijalna razlika)

Nema velike razlike između napona i potencijalne razlike. Međutim, možemo opisati razliku između njih na sledeći način.

Napon je količina energije potrebna za pomeranje jedinice naboja između dve tačke, dok je potencijalna razlika razlika između većeg potencijala jedne tačke i manjeg potencijala druge tačke.

Zbog tačkastog naboja:

Napon je potencijal dobijen u nekoj tački uzimajući u obzir drugu referentnu tačku na beskonačnosti. Dok je potencijalna razlika razlika u potencijalu između dve tačke na konačnim rastojanjima od naboja. Matematički se to može 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:

Šta je zastupljeni napon?

Zastupljeni napon se definiše kao tipični nivo ili ocena napona električnog aparata ili opreme.

Изложена је листа уобичајених напона за различну електричну опрему.

Свинцено-кисели батерије коришћене у електричним возилима: 12 Волта DC. Батерија од 12 V састоји се од 6 ћелија, где је уобичајени напон сваке ћелије 2.1 V. Напомена: ћелије су повезане у серију да би се повећао напон.
Сунчеве ћелије: Обично производе напон од око 0.5 Волта DC под условима отвореног кола. Међутим, више сунчевих ћелија често се повезује у серију да би формирале сунчеве панеле, који могу да испоручују виши укупни напон.
USB: 5 Волта DC.
Линије за пренос електричне енергије на висок напон: 110 кВ до 1200 кВ AC.
Електричне линије за брзе возове (тракција): 12 кВ и 50 кВ AC или 0.75 кВ и 3 кВ DC.
Напон за TTL/CMOS храну: 5 Волта.
Једна ћелија, поновно попунљива никел-кадмијумска батерија: 1.2 Волта.
Батерије за фарове: 1.5 Волта DC.

Уобичајени напон који друштво за расподелу електричне енергије доставља потрошачима у станицама је:

100 V, једнофазни AC у Јapanu
120 V, једнофазни AC у Америци
230 V, једнофазни AC у Индији, Аустралији

Уобичајени напон који друштво за расподелу електричне енергије доставља индустријским потрошачима је:

200 V, трифазни AC у Јapanu
480 V, трифазни AC у Америци
415 V, трифазни AC у Индији

Примене напона

Неке од примена напона укључују:

Једна од најуобичајенијих примена напона је одређивање пада напона преко електричног уређаја или опреме, као што је резистор.
Неопходно је додати напон да би се повећао напонски степен. Стога се ћелије повезују у серију да би се повећао напонски степен.
Napon je osnovni izvor energije za svako električno i elektronsko opremu. Od malih napona (5 V) do visokih napona (415 V) koriste se u različitim primenama.
Niski napon se obično koristi za mnogo elektronske opreme i kontrolne primene.
Visoki napon se koristi za

Elektrostatsko štampanje, elektrostatsko bojenje, elektrostatsko prelivanje materijala
Studiju kosmologije prostora
Elektrostatski prašnjak (kontrola zagađenja zraka)
Laboratorija za reaktivnu pogonju
Cevi za rentgenska zraka
Visokosnažni pojačavaci vakuumskih cevi
Masenska spektroskopija
Testiranje dielektrika
Testiranje hrane i pića
Primene elektrosprinovanja i vrtnjanja, elektrofotografija
Plazma bazirane primene
Merenje nivoa
Indukcijsko zagrevanje
Bljeskaljke
SONAR
Za testiranje električne opreme

Izvor: Electrical4u

Izjava: Poštujte original, dobri članci vredni su deljenja, ukoliko postoji kršenje autorskih prava molim kontaktirajte za brisanje.

Dajte nagradu i ohrabrite autora

Teme:

Osnovna elektronika

Napon

О експертима

Electrical4u

China

Preporučeno

Više

Metode regulacije napona i uticaj transformatora za distribuciju

Stepen saglasnosti napona i podešavanje klipa transformatora za raspodeluStepen saglasnosti napona je jedan od glavnih indikatora za merenje kvaliteta struje. Međutim, zbog različitih razloga, potrošnja električne energije tokom vrhunskih i niskih perioda često značajno varira, što dovodi do fluktuacija izlaznog napona transformatora za raspodelu. Ove fluktuacije napona negativno utiču na performanse, produktivnost proizvodnje i kvalitet proizvoda različite električne opreme u različitoj meri. S

James

12/23/2025

Visokonaponski standardi izbora ulaznih i izlaznih čevi za transformator snage

1. Strukture i klasifikacija ulaznih otvoraStrukture i klasifikacija ulaznih otvora prikazane su u tabeli ispod: Serijski broj Klasifikaciona karakteristika Kategorija 1 Glavna struktura izolacije Kapacitivni tipPapir nasitnut smolomPapir nasitnut uljem Nekapacitivni tip Plinska izolacijaTečna izolacijaLijevana smolaKompozitna izolacija 2 Spoljnji materijal za izolaciju PorcelanSilikonska guma 3 Materijal za punjenje između jezgra kondenzatora i spolj

James

12/20/2025

Kineski gasno-izolovani prekidač omogućio je uvođenje u eksploataciju projekta za prenos napona od ±800kV UHV DC iz Longdonga do Šandonga

7. maja je zvanično energizovan i uveden u eksploataciju prvi kineski veliki integrisani projekat prenose UHV (ultra visokog napona) sa bazom integralne energetike vjetar-sunce-termodinamika-pohrana - projekat prenosa UHV ±800kV Longdong~Shandong. Kapacitet prenosa ovog projekta godišnje prelazi 36 milijardi kilovatsati, pri čemu nove izvore energije predstavljaju više od 50% ukupnog broja. Nakon upotrebe, ovo će smanjiti emisije ugljičnog dioksida za približno 14,9 miliona tona godišnje, doprin

Baker

12/13/2025

Visokonaponska SF₆-slobodna kolona za prstenasti glavni uređaj: Podešavanje mehaničkih karakteristika

(1) Razmak između kontakata uglavnom je određen parametrima koordinacije izolacije, parametrima prekida, materijalima kontakata visokonaponske SF₆-slobodne kružne glavne jedinice i dizajnom komore za magnetni ispuh. U praktičnoj primeni, veći razmak između kontakata nije nužno bolji; umesto toga, razmak između kontakata treba da bude približen njegovoj donjoj granici kako bi se smanjila potrošnja energije pri radu i proširio vremenski rok upotrebe.(2) Određivanje prelaza kontakta vezano je za fa

James

12/10/2025

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.