Електрична напруга

Електрична напруга визначається як різниця електричних потенціалів між двома точками електричного поля.

Використовуючи аналогію з водопровідною трубою, ми можемо візуалізувати напругу як різницю висот, через яку вода тече вниз.

V = φ₂ - φ₁

V — напруга між точками 2 і 1 у вольтах (В) .

φ ₂ — електричний потенціал у точці №2 у вольтах (В).

φ ₁ — електричний потенціал у точці №1 у вольтах (В).

В електричному ланцюзі електрична напруга V у вольтах (В) дорівнює споживанню енергії E у джоулях (Дж)

поділений на електричний заряд Q у кулонах (C).

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

V - напруга, виміряна у вольтах (В)

E - енергія, виміряна в джоулях (Дж)

Q - електричний заряд, виміряний у кулонах (C)

Послідовна напруга

Загальна напруга кількох джерел напруги або спади напруги послідовно є їх сумою.

V_T = V₁+ V₂+ V₃+...

V _T - еквівалентна напруга джерела або падіння напруги у вольтах (В).

V ₁ - джерело напруги або падіння напруги у вольтах (В).

V ₂ - джерело напруги або падіння напруги у вольтах (В).

V ₃ - джерело напруги або падіння напруги у вольтах (В).

Напруга паралельно

Джерела напруги або паралельні перепади напруги мають однакову напругу.

V_T = V₁= V₂= V₃=...

V _T - еквівалентна напруга джерела або падіння напруги у вольтах (В).

V ₁ - джерело напруги або падіння напруги у вольтах (В).

V ₂ - джерело напруги або падіння напруги у вольтах (В).

V ₃ - джерело напруги або падіння напруги у вольтах (В).

Дільник напруги

Для електричного кола з резисторами (або іншим імпедансом), з’єднаними послідовно, падіння напруги V _i на резисторі R _i становить:

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

Закон напруги Кірхгофа (KVL)

Сума падінь напруги в петлі струму дорівнює нулю.

∑ V_k = 0

Коло постійного струму

Постійний струм (DC) генерується джерелом постійної напруги, таким як акумулятор або джерело постійної напруги.

Падіння напруги на резисторі можна обчислити за опором резистора та струмом резистора за законом Ома:

Розрахунок напруги за законом Ома

V_R = I_R × R

V _R - падіння напруги на резисторі вимірюється у вольтах (В)

I _R - струм, що протікає через резистор, вимірюється в амперах (А)

R - опір резистора, виміряний в Омах (Ом)

Коло змінного струму

Змінний струм створюється джерелом синусоїдальної напруги.

Закон Ома

V_Z = I_Z × Z

V _Z - падіння напруги на навантаженні вимірюється у вольтах (В)

I _Z - струм, що протікає через навантаження, вимірюється в амперах (А)

Z - опір навантаження, виміряний в Омах (Ом)

Моментальна напруга

v(t) = V_max × sin(ωt+θ)

v(t) - напруга в момент часу t, вимірюється у вольтах (В).

V _max - максимальна напруга (=амплітуда синуса), виміряна у вольтах (В).

ω - кутова частота, виміряна в радіанах за секунду (рад/с).

t - час, що вимірюється в секундах (с).

θ - фаза синусоїди в радіанах (рад).

Середньоквадратична (ефективна) напруга

V_rms = V_eff = V_max/ √2 ≈ 0.707 V_max

V _rms - середньоквадратична напруга, виміряна у вольтах (В).

V _max - максимальна напруга (=амплітуда синуса), виміряна у вольтах (В).

Напруга від піку до піку

V_p-p = 2V_max

Падіння напруги

Падіння напруги - це падіння електричного потенціалу або різниці потенціалів на навантаженні в електричному ланцюзі.

Вимірювання напруги

Електрична напруга вимірюється вольтметром.Вольтметр підключається паралельно вимірюваному компоненту або ланцюгу.

Вольтметр має дуже високий опір, тому він майже не впливає на вимірювану ланцюг.

Напруга за країною

Напруга живлення змінного струму може відрізнятися для кожної країни.

Європейські країни використовують 230 В, тоді як країни Північної Америки використовують 120 В.

Країна	Напруга [Вольт]	Частота [Герц]
Австралія	230В	50 Гц
Бразилія	110В	60 Гц
Канада	120В	60 Гц
Китай	220В	50 Гц
Франція	230В	50 Гц
Німеччина	230В	50 Гц
Індія	230В	50 Гц
Ірландія	230В	50 Гц
Ізраїль	230В	50 Гц
Італія	230В	50 Гц
Японія	100В	50/60 Гц
Нова Зеландія	230В	50 Гц
Філіппіни	220В	60 Гц
Росія	220В	50 Гц
Південна Африка	220В	50 Гц
Таїланд	220В	50 Гц
Великобританія	230В	50 Гц
США	120В	60 Гц

Електричний струм ►