Электрическое напряжение

Электрическое напряжение определяется как разность электрических потенциалов между двумя точками электрического поля.

Используя аналогию с водопроводной трубой, мы можем визуализировать напряжение как разницу высот, которая заставляет воду течь вниз.

V = φ₂ - φ₁

V — напряжение между точками 2 и 1 в вольтах (В) .

φ ₂ — электрический потенциал в точке № 2 в вольтах (В).

φ ₁ — электрический потенциал в точке №1 в вольтах (В).

В электрической цепи электрическое напряжение V в вольтах (В) равно потреблению энергии Е в джоулях (Дж).

деленное на электрический заряд Q в кулонах (Кл).

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

V - напряжение, измеренное в вольтах (В)

E — энергия, измеряемая в джоулях (Дж).

Q - электрический заряд, измеренный в кулонах (Кл)

Напряжение последовательно

Суммарное напряжение нескольких источников напряжения или последовательных падений напряжения является их суммой.

V_T = V₁+ V₂+ V₃+...

V _T - эквивалентное напряжение источника или падение напряжения в вольтах (В).

V ₁ - источник напряжения или падение напряжения в вольтах (В).

V ₂ - источник напряжения или падение напряжения в вольтах (В).

V ₃ - источник напряжения или падение напряжения в вольтах (В).

Напряжение параллельно

Источники напряжения или падения напряжения параллельно имеют одинаковое напряжение.

V_T = V₁= V₂= V₃=...

V _T - эквивалентное напряжение источника или падение напряжения в вольтах (В).

V ₁ - источник напряжения или падение напряжения в вольтах (В).

V ₂ - источник напряжения или падение напряжения в вольтах (В).

V ₃ - источник напряжения или падение напряжения в вольтах (В).

Делитель напряжения

Для электрической цепи с последовательными резисторами (или с другим импедансом) падение напряжения V _i на резисторе R _i равно:

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

Закон напряжения Кирхгофа (KVL)

Сумма падений напряжения в токовой петле равна нулю.

∑ V_k = 0

Цепь постоянного тока

Постоянный ток (DC) генерируется источником постоянного напряжения, таким как батарея или источник постоянного напряжения.

Падение напряжения на резисторе можно рассчитать по сопротивлению резистора и току резистора, используя закон Ома:

Расчет напряжения по закону Ома

V_R = I_R × R

V _R - падение напряжения на резисторе, измеряемое в вольтах (В)

I _R - ток, протекающий через резистор, измеряется в амперах (А)

R - сопротивление резистора, измеряемое в омах (Ом)

Цепь переменного тока

Переменный ток генерируется источником синусоидального напряжения.

Закон Ома

V_Z = I_Z × Z

V _Z - падение напряжения на нагрузке, измеряемое в вольтах (В)

I _Z - ток, протекающий через нагрузку, измеряется в амперах (А)

Z - полное сопротивление нагрузки, измеряемое в омах (Ом)

Мгновенное напряжение

v(t) = V_max × sin(ωt+θ)

v(t) - напряжение в момент времени t, измеряемое в вольтах (В).

V _max - максимальное напряжение (=амплитуда синуса), измеренное в вольтах (В).

ω - угловая частота, измеряемая в радианах в секунду (рад/с).

t - время, измеряемое в секундах (с).

θ - фаза синусоиды в радианах (рад).

Среднеквадратичное (эффективное) напряжение

V_rms = V_eff = V_max/ √2 ≈ 0.707 V_max

_{Vrms - среднеквадратичное} напряжение, измеряемое в вольтах (В).

V _max - максимальное напряжение (=амплитуда синуса), измеренное в вольтах (В).

Размах напряжения

V_p-p = 2V_max

Падение напряжения

Падение напряжения — это падение электрического потенциала или разности потенциалов на нагрузке в электрической цепи.

Измерение напряжения

Электрическое напряжение измеряется вольтметром.Вольтметр подключается параллельно измеряемому компоненту или цепи.

Вольтметр имеет очень большое сопротивление, поэтому почти не влияет на измеряемую цепь.

Напряжение по странам

Напряжение питания переменного тока может варьироваться в зависимости от страны.

В европейских странах используется 230 В, а в странах Северной Америки — 120 В.

Страна	Напряжение [Вольт]	Частота [Герц]
Австралия	230В	50 Гц
Бразилия	110В	60 Гц
Канада	120В	60 Гц
Китай	220В	50 Гц
Франция	230В	50 Гц
Германия	230В	50 Гц
Индия	230В	50 Гц
Ирландия	230В	50 Гц
Израиль	230В	50 Гц
Италия	230В	50 Гц
Япония	100В	50/60 Гц
Новая Зеландия	230В	50 Гц
Филиппины	220В	60 Гц
Россия	220В	50 Гц
Южная Африка	220В	50 Гц
Таиланд	220В	50 Гц
Великобритания	230В	50 Гц
США	120В	60 Гц

Электрический ток ►