Napięcie elektryczne

Napięcie elektryczne definiuje się jako różnicę potencjałów elektrycznych między dwoma punktami pola elektrycznego.

Korzystając z analogii do fajki wodnej, możemy zwizualizować napięcie jako różnicę wysokości, która powoduje, że woda spływa w dół.

V = φ₂ - φ₁

V to napięcie między punktem 2 a 1 w woltach (V) .

φ ₂ to potencjał elektryczny w punkcie #2 w woltach (V).

φ ₁ to potencjał elektryczny w punkcie #1 w woltach (V).

W obwodzie elektrycznym napięcie elektryczne V w woltach (V) jest równe zużyciu energii E w dżulach (J)

podzielone przez ładunek elektryczny Q w kulombach (C).

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

V to napięcie mierzone w woltach (V)

E to energia mierzona w dżulach (J)

Q to ładunek elektryczny mierzony w kulombach (C)

Napięcie szeregowe

Suma napięć kilku źródeł napięcia lub spadków napięć w szeregu to ich suma.

V_T = V₁+ V₂+ V₃+...

V _T - równoważne źródło napięcia lub spadek napięcia w woltach (V).

V ₁ - źródło napięcia lub spadek napięcia w woltach (V).

V ₂ - źródło napięcia lub spadek napięcia w woltach (V).

V ₃ - źródło napięcia lub spadek napięcia w woltach (V).

Napięcie równolegle

Źródła napięcia lub spadki napięcia połączone równolegle mają równe napięcie.

V_T = V₁= V₂= V₃=...

V _T - równoważne źródło napięcia lub spadek napięcia w woltach (V).

V ₁ - źródło napięcia lub spadek napięcia w woltach (V).

V ₂ - źródło napięcia lub spadek napięcia w woltach (V).

V ₃ - źródło napięcia lub spadek napięcia w woltach (V).

Dzielnik napięcia

Dla obwodu elektrycznego z szeregowo połączonymi rezystorami (lub inną impedancją) spadek napięcia V _i na rezystorze R _i wynosi:

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

Prawo napięciowe Kirchhoffa (KVL)

Suma spadków napięcia w pętli prądowej wynosi zero.

∑ V_k = 0

Obwód prądu stałego

Prąd stały (DC) jest generowany przez źródło stałego napięcia, takie jak bateria lub źródło napięcia stałego.

Spadek napięcia na rezystorze można obliczyć z rezystancji rezystora i prądu rezystora, korzystając z prawa Ohma:

Obliczanie napięcia z prawa Ohma

V_R = I_R × R

V _R - spadek napięcia na rezystorze mierzony w woltach (V)

I _R - przepływ prądu przez rezystor mierzony w amperach (A)

R - rezystancja rezystora mierzona w omach (Ω)

Obwód prądu przemiennego

Prąd przemienny jest generowany przez sinusoidalne źródło napięcia.

Prawo Ohma

V_Z = I_Z × Z

V _Z - spadek napięcia na obciążeniu mierzony w woltach (V)

I _Z - przepływ prądu przez obciążenie mierzony w amperach (A)

Z - impedancja obciążenia mierzona w omach (Ω)

Chwilowe napięcie

v(t) = V_max × sin(ωt+θ)

v(t) - napięcie w czasie t, mierzone w woltach (V).

V _max - maksymalne napięcie (=amplituda sinusa), mierzone w woltach (V).

ω - częstotliwość kątowa mierzona w radianach na sekundę (rad/s).

t - czas mierzony w sekundach (s).

θ - faza sinusoidy w radianach (rad).

Napięcie skuteczne (RMS).

V_rms = V_eff = V_max/ √2 ≈ 0.707 V_max

V _rms - napięcie RMS mierzone w woltach (V).

V _max - maksymalne napięcie (=amplituda sinusa), mierzone w woltach (V).

Napięcie międzyszczytowe

V_p-p = 2V_max

Spadek napięcia

Spadek napięcia to spadek potencjału elektrycznego lub różnicy potencjałów na obciążeniu w obwodzie elektrycznym.

Pomiar napięcia

Napięcie elektryczne jest mierzone za pomocą woltomierza.Woltomierz jest podłączony równolegle do mierzonego elementu lub obwodu.

Woltomierz ma bardzo dużą rezystancję, więc prawie nie wpływa na mierzony obwód.

Napięcie według kraju

Zasilanie prądem zmiennym może się różnić w zależności od kraju.

Kraje europejskie używają 230 V, podczas gdy kraje Ameryki Północnej używają 120 V.

Kraj	Napięcie [wolty]	Częstotliwość [Herc]
Australia	230V	50 Hz
Brazylia	110V	60 Hz
Kanada	120 V	60 Hz
Chiny	220 V	50 Hz
Francja	230V	50 Hz
Niemcy	230V	50 Hz
Indie	230V	50 Hz
Irlandia	230V	50 Hz
Izrael	230V	50 Hz
Włochy	230V	50 Hz
Japonia	100V	50/60 Hz
Nowa Zelandia	230V	50 Hz
Filipiny	220 V	60 Hz
Rosja	220 V	50 Hz
Afryka Południowa	220 V	50 Hz
Tajlandia	220 V	50 Hz
Wielka Brytania	230V	50 Hz
USA	120 V	60 Hz

Prąd elektryczny ►