Co je to napětí?

Napětí je tlak ze zdroje elektrického obvodu, který protlačuje nabité elektrony (proud) vodivou smyčkou a umožňuje jim vykonat práci, například rozsvítit světlo.

Stručně řečeno, napětí = tlak a měří se ve voltech (V). Tímto termínem se označuje italský fyzik Alessandro Volta (1745-1827), vynálezce voltaické kupy – předchůdce dnešní domácí baterie.

V počátcích elektřiny se napětí označovalo jako elektromotorická síla (emf). Proto se v rovnicích, jako je Ohmův zákon, napětí označuje symbolem E.

Příklad napětí v jednoduchém stejnosměrném (DC) obvodu:

1. V tomto DC obvodu je spínač sepnutý (zapnutý).
2. Napětí ve zdroji energie – „rozdíl potenciálů“ mezi oběma póly baterie – se aktivuje a vytvoří tlak, který nutí elektrony proudit jako proud ze záporného pólu baterie.
3. Proud dosáhne světla a způsobí jeho rozsvícení.
4. Proud se vrací do zdroje energie.

Napětí je buď střídavé (ac) napětí, nebo stejnosměrné (dc) napětí. Jak se liší:

Střídavé napětí (na digitálním multimetru reprezentované ):

• Plyne v rovnoměrně zvlněných od vlnách, jak je znázorněno níže:
  

  

• V pravidelných intervalech mění směr.
• Obvykle se vyrábí ve veřejných službách prostřednictvím generátorů, kde se mechanická energie – otáčivý pohyb poháněný proudící vodou, párou, větrem nebo teplem – přeměňuje na elektrickou energii.
• Častější než stejnosměrné napětí. Energetické podniky dodávají střídavé napětí do domácností a podniků, kde většina zařízení používá střídavé napětí.
• Primární dodávky napětí se v jednotlivých zemích liší. Například ve Spojených státech je to 120 V.
• Některá domácí zařízení, jako jsou televizory a počítače, využívají stejnosměrné napětí. K přeměně střídavého napětí a proudu na stejnosměrné se používají usměrňovače (například ten robustní blok v kabelu přenosného počítače).

Přímý proud napětí (na digitálním multimetru reprezentovaný a ):

• Proudí v přímce, a to pouze v jednom směru.
• Běžně se vyrábí ze zdrojů akumulované energie, jako jsou baterie.
• Zdroje stejnosměrného napětí mají kladné a záporné svorky. Svorky určují polaritu v obvodu a podle polarity lze určit, zda je obvod stejnosměrný nebo střídavý.
• Obvykle se používá v přenosných zařízeních napájených z baterií (auta, svítilny, fotoaparáty).

Co je to rozdíl potenciálů?

Napětí a pojem „rozdíl potenciálů“ se často používají zaměnitelně. Rozdíl potenciálů by se dal lépe definovat jako rozdíl potenciální energie mezi dvěma body v obvodu. Velikost rozdílu (vyjádřená ve voltech) určuje, kolik potenciální energie existuje pro přesun elektronů z jednoho konkrétního bodu do druhého. Tato veličina určuje, jak velkou práci lze potenciálně vykonat prostřednictvím obvodu.

Například domácí alkalická baterie AA nabízí napětí 1,5 V. Běžné domácí elektrické zásuvky nabízejí 120 V. Čím větší je napětí v obvodu, tím větší je jeho schopnost „protlačit“ více elektronů a vykonat práci.

Rozdíl napětí a potenciálu lze přirovnat k vodě uložené v nádrži. Čím větší je nádrž a čím větší je její výška (a tedy i rychlost potenciálu), tím větší je schopnost vody vytvořit náraz, když se otevře ventil a voda (stejně jako elektrony) může proudit.

Proč je měření napětí užitečné

Technici přistupují k většině situací při řešení problémů s vědomím, jak by měl obvod obvykle fungovat.

Obvody se používají k dodávce energie do zátěže – od malého zařízení přes domácí spotřebič až po průmyslový motor. Zátěže jsou často opatřeny výrobním štítkem, který identifikuje jejich standardní elektrické referenční hodnoty, včetně napětí a proudu. Někteří výrobci místo výrobního štítku uvádějí podrobné schéma (technické schéma) zapojení zátěže. Příručky mohou obsahovat standardní hodnoty.

Tato čísla říkají technikovi, jaké hodnoty může očekávat při normálním provozu zátěže. Údaj na digitálním multimetru může objektivně identifikovat odchylky od normy. I tak musí technik využít znalosti a zkušenosti, aby určil faktory, které tyto odchylky způsobují.