A feszültség az elektromos áramkör áramforrásából származó nyomás, amely a töltött elektronokat (áramot) egy vezető hurokon keresztül tolja, lehetővé téve számukra, hogy munkát végezzenek, például világítsanak egy fényt.
Röviden, a feszültség = nyomás, és azt voltban (V) mérik. A kifejezés Alessandro Volta olasz fizikus (1745-1827), a voltaikus cölöp – a mai háztartási akkumulátor elődjének – feltalálója nevét viseli.
Az elektromosság korai időszakában a feszültséget elektromotoros erőnek (emf) nevezték. Ezért az olyan egyenletekben, mint például Ohm törvénye, a feszültséget az E szimbólummal ábrázolják.
Példa a feszültségre egy egyszerű egyenáramú (DC) áramkörben:
- Ebben az egyenáramú áramkörben a kapcsoló zárva van (bekapcsolva).
- A feszültség az áramforrásban – az akkumulátor két pólusa közötti “potenciálkülönbség” – aktiválódik, ami nyomást hoz létre, ami arra kényszeríti az elektronokat, hogy áramként áramoljanak ki az akkumulátor negatív pólusán.
- Az áram eléri a lámpát, amitől az világítani kezd.
- Az áram visszatér az áramforrásba.
A feszültség vagy váltóáram (ac) feszültség vagy egyenáram (dc) feszültség. Különbségük módja:
Váltakozó áramú feszültség (digitális multiméteren jelöli):
- Egyenletesen hullámzó, mivel hullámok formájában folyik, ahogy az alább látható:
- Az iránya szabályos időközönként megfordul.
- A közművek által általában generátorokon keresztül állítják elő, ahol a mechanikus energiát – áramló víz, gőz, szél vagy hő által működtetett forgó mozgást – elektromos energiává alakítják át.
- Az egyenfeszültségnél gyakoribb. A közművek váltakozó feszültséget szállítanak az otthonokba és a vállalkozásokba, ahol a készülékek többsége váltakozó feszültséget használ.
- A primer feszültségellátás országonként változik. Az Egyesült Államokban például 120 volt.
- Egyes háztartási eszközök, például a televíziók és a számítógépek egyenfeszültségű áramot használnak. Ezek egyenirányítókkal (mint például az a vaskos blokk a laptop számítógép kábelében) alakítják át a váltakozó feszültséget és áramot egyenárammá.
egyenáramú feszültség (digitális multiméteren és jelöli):
- Egyenes vonalban és csak egy irányban halad.
- Gyakran tárolt energiaforrásokkal, például akkumulátorokkal állítják elő.
- Az egyenfeszültségforrásoknak pozitív és negatív kapcsa van. A terminálok határozzák meg a polaritást egy áramkörben, és a polaritás segítségével meghatározható, hogy egy áramkör egyen- vagy váltakozó áramú-e.
- Az akkumulátorral működő hordozható berendezésekben (autók, zseblámpák, fényképezőgépek) gyakran használják.
Mi a potenciálkülönbség?
A feszültség és a “potenciálkülönbség” kifejezést gyakran felváltva használják. A potenciálkülönbség talán jobban definiálható, mint egy áramkör két pontja közötti potenciális energiakülönbség. A különbség összege (voltban kifejezve) határozza meg, hogy mennyi potenciális energia áll rendelkezésre ahhoz, hogy az elektronok egy adott pontból egy másikba mozogjanak. Ez a mennyiség határozza meg, hogy potenciálisan mennyi munka végezhető el az áramkörön keresztül.
Egy háztartási AA lúgos elem például 1,5 V-ot kínál. A tipikus háztartási konnektorok 120 V-ot kínálnak. Minél nagyobb a feszültség egy áramkörben, annál több elektront képes “tolni” és munkát végezni.
A feszültség/potenciál különbség egy tartályban tárolt vízhez hasonlítható. Minél nagyobb a tartály, és minél nagyobb a magassága (és így a potenciális sebessége), annál nagyobb a víz azon képessége, hogy egy szelep kinyitásakor hatást tud kifejteni, és a víz (az elektronokhoz hasonlóan) áramolni tud.
Miért hasznos a feszültség mérése
A technikusok a legtöbb hibaelhárítási helyzetet úgy közelítik meg, hogy tudják, hogyan kell egy áramkörnek általában működnie.
Az áramköröket arra használják, hogy energiát juttassanak el egy terheléshez – egy kis készüléktől kezdve egy háztartási készüléken át egy ipari motorig. A terhelések gyakran viselnek névtáblát, amely azonosítja a szabványos elektromos referenciaértékeket, beleértve a feszültséget és az áramot. A névtábla helyett egyes gyártók részletes kapcsolási rajzot (műszaki rajzot) adnak a terhelés áramköreiről. A kézikönyvek tartalmazhatnak szabványos értékeket.
Ezek a számok megmondják a technikusnak, hogy milyen értékekre számíthat, amikor a terhelés normálisan működik. A digitális multiméter leolvasása objektíven azonosíthatja a normálistól való eltéréseket. Ennek ellenére a technikusnak tudást és tapasztalatot kell felhasználnia az ilyen eltéréseket okozó tényezők meghatározásához.