מתח חשמלי

מתח חשמלי מוגדר כהפרש פוטנציאל חשמלי בין שתי נקודות של שדה חשמלי.

באמצעות אנלוגיה של צינור מים, אנו יכולים לדמיין את המתח כהפרש גובה שגורם למים לזרום למטה.

V = φ₂ - φ₁

V הוא המתח בין נקודה 2 ל-1 בוולט (V) .

φ ₂ הוא הפוטנציאל החשמלי בנקודה #2 בוולט (V).

φ ₁ הוא הפוטנציאל החשמלי בנקודה #1 בוולט (V).

במעגל חשמלי, המתח החשמלי V בוולט (V) שווה לצריכת האנרגיה E בג'אול (J)

חלקי המטען החשמלי Q בקולומבים (C).

$V=\frac{E}{Q}$

V הוא המתח הנמדד בוולט (V)

E היא האנרגיה הנמדדת בג'אול (J)

Q הוא המטען החשמלי הנמדד בקולומב (C)

מתח בסדרה

המתח הכולל של מספר מקורות מתח או נפילות מתח בסדרות הוא הסכום שלהם.

V_T = V₁+ V₂+ V₃+...

V _T - מקור המתח המקביל או ירידת המתח בוולטים (V).

V ₁ - מקור מתח או נפילת מתח בוולטים (V).

V ₂ - מקור מתח או נפילת מתח בוולטים (V).

V ₃ - מקור מתח או נפילת מתח בוולטים (V).

מתח במקביל

למקורות מתח או נפילות מתח במקביל יש מתח שווה.

V_T = V₁= V₂= V₃=...

V _T - מקור המתח המקביל או ירידת המתח בוולטים (V).

V ₁ - מקור מתח או נפילת מתח בוולטים (V).

V ₂ - מקור מתח או נפילת מתח בוולטים (V).

V ₃ - מקור מתח או נפילת מתח בוולטים (V).

מחלק מתח

עבור מעגל חשמלי עם נגדים (או עכבה אחרת) בסדרה, ירידת המתח V _i על הנגד R _i היא:

$V_i=V_T\: \frac{R_i}{R_1+R_2+R_3+...}$

חוק המתח של קירכהוף (KVL)

סכום נפילות המתח בלולאת זרם הוא אפס.

∑ V_k = 0

מעגל DC

זרם ישר (DC) נוצר על ידי מקור מתח קבוע כמו סוללה או מקור מתח DC.

ניתן לחשב את ירידת המתח על הנגד מהתנגדות הנגד וזרם הנגד, באמצעות חוק אוהם:

חישוב מתח עם חוק אוהם

V_R = I_R × R

V _R - נפילת מתח על הנגד נמדדת בוולט (V)

I _R - זרם זרם דרך הנגד נמדד באמפר (A)

R - התנגדות הנגד נמדדת באוהם (Ω)

מעגל AC

זרם חילופין נוצר על ידי מקור מתח סינוסואידי.

חוק אוהם

V_Z = I_Z × Z

V _Z - נפילת מתח על העומס הנמדד בוולט (V)

I _Z - זרם זרם דרך העומס הנמדד באמפר (A)

Z - עכבה של העומס נמדדת באוהם (Ω)

מתח רגעי

v(t) = V_max × sin(ωt+θ)

v(t) - מתח בזמן t, נמדד בוולט (V).

V _max - מתח מקסימלי (=משרעת של סינוס), נמדד בוולט (V).

ω - תדר זוויתי נמדד ברדיאנים לשנייה (רד/s).

t - זמן, נמדד בשניות (שניות).

θ - שלב של גל סינוס ברדיאנים (רד).

מתח RMS (יעיל).

V_rms = V_eff = V_max/ √2 ≈ 0.707 V_max

V _rms - מתח RMS, נמדד בוולט (V).

V _max - מתח מקסימלי (=משרעת של סינוס), נמדד בוולט (V).

מתח שיא לשיא

V_p-p = 2V_max

נפילת מתח

נפילת מתח היא ירידת הפוטנציאל החשמלי או הפרש הפוטנציאל על העומס במעגל חשמלי.

מדידת מתח

מתח חשמלי נמדד באמצעות מד מתח. מד המתח מחובר במקביל לרכיב או למעגל הנמדד.

למד המתח יש התנגדות גבוהה מאוד, כך שהוא כמעט ואינו משפיע על המעגל הנמדד.

מתח לפי מדינה

אספקת מתח AC עשויה להשתנות בכל מדינה.

מדינות אירופה משתמשות ב-230V בעוד שמדינות צפון אמריקה משתמשות ב-120V.

מדינה	מתח [וולט]	תדירות [הרץ]
אוֹסטְרַלִיָה	230V	50 הרץ
בְּרָזִיל	110V	60 הרץ
קנדה	120V	60 הרץ
חרסינה	220V	50 הרץ
צָרְפַת	230V	50 הרץ
גֶרמָנִיָה	230V	50 הרץ
הוֹדוּ	230V	50 הרץ
אירלנד	230V	50 הרץ
ישראל	230V	50 הרץ
אִיטַלִיָה	230V	50 הרץ
יפן	100V	50/60 הרץ
ניו זילנד	230V	50 הרץ
פיליפינים	220V	60 הרץ
רוּסִיָה	220V	50 הרץ
דרום אפריקה	220V	50 הרץ
תאילנד	220V	50 הרץ
בְּרִיטַנִיָה	230V	50 הרץ
ארה"ב	120V	60 הרץ

זרם חשמלי ◄