SI-enheder | volt (V) |
---|---|
Dimension | M · L 2 · T -3 · I -1 |
SI base | kg ⋅ m 2 ⋅ s −3 ⋅ A −1 |
Natur | Størrelse skalar omfattende |
Sædvanligt symbol | U , U AB , AV ... |
Konjugat | Elektrisk opladning |
Den spænding er cirkulationen af den elektriske felt langs en elektrisk kredsløb målt i volt ved en voltmeter . Det betegnes V ved terminalerne på en dipol .
Begrebet elektrisk spænding forveksles ofte med begrebet "forskellen i elektrisk potentiale " (DDP) mellem to punkter i et elektrisk kredsløb. De to begreber er ækvivalente i et stationært regime (uafhængig af tid). Ikke desto mindre er cirkulationen i det elektriske felt i længere tid (i f.eks. Skiftende strømme ) ikke længere konservativ på grund af fænomenet elektromagnetisk induktion , spændingen og potentialforskellen er ikke længere synonyme. I dette generelle tilfælde mister den potentielle forskel sin fysiske betydning og skal erstattes af begrebet spænding.
Begrebet elektrisk spænding betegnes også med anglisisme : "spænding", da det er muligt at finde udtrykket "strømstyrke" for at betegne elektrisk intensitet . Imidlertid betragtes disse vilkår som forkerte, selvom nogle betragter dem som ækvivalente.
Mere generelt er eksistensen af en spænding i et elektrisk kredsløb, der består af modstandselementer, der ikke er nul , et bevis på eksistensen i dette kredsløb af en elektrisk generator, der opretholder en spænding ved sine terminaler.
Der er forskellige spændingstyper:
I det generelle tilfælde, den standard symbol er af spændingen U målt i volt , enhed, hvis symbolet er V .
På et elektrisk diagram kan spændingen suppleres med pile eller + og - for at indikere dens retning. Disse forskelle er kun konventionelle forskelle (se billede 1).
At skelne mellem de forskellige spændinger i et kredsløb, den store bogstaver U kan ledsages af et indeks brev beskriver hvilket element af kredsløbet denne spænding er knyttet til. I en RLC-kredsløb, er der derfor 4 spændinger: U (spænding ved terminalerne af generatoren), U R (spænding ved terminalerne af modstanden ), U L (spænding ved terminalerne af induktor ) og U C (spænding ved terminalerne på kapacitansen ). (se billede 2)
I fase , der er de fasespændinger (spændinger mellem faserne ) U og spændinger (fasespændinger og neutral ) V . I tilfælde af trefasestrøm er der derfor 6 spændinger:
Billede 1 - Konventioner om repræsentation af strøm og spænding på en modtagende dipol .
a: Konvention anbefalet i henhold til den internationale standard IEC / CEI 60375 ed2.0
b: Konvention i brug i USA
c: Konvention i brug i Frankrig .
Billede 2 - Spændinger i en RLC kredsløb : U, U R , U L og U C .
Billede 3: Fresnel-gengivelse af fase-til-fase og fase-til-fase spændinger til et direkte afbalanceret system.
Spændingen kan måles ved hjælp af et voltmeter tilsluttet parallelt / bypass på kredsløbet. Denne foranstaltning blev opdaget af Alessandro Count of the Volta .
Den elektriske spænding ved en dipols terminaler er altid lig cirkulationen af det elektriske felt inde i denne dipol.
Med andre ord repræsenterer den elektriske spænding arbejdet med den elektriske kraft (der hersker inden for dipolen) på en ladet partikel divideret med værdien af ladningen (i tilfælde af en jævnstrømsgenerator, et batteri for eksempel nej -belastning elektrisk spænding i denne celle, kaldet elektromotorisk kraft (emf), er arbejdet med den elektrostatiske fremdrivningskraft på elektronerne).
Vi vil derfor tale om udvekslet energi pr. Enhedsopladning, som, hvis vi ikke tager enhederne i betragtning, kan sammenlignes med den energi, der udveksles mod en opladning på 1 coulomb .
Dens enhed er derfor den af en energi divideret med en elektrisk ladning, det vil sige joule pr. Coulomb , hvilket svarer til volt.
Enhver dipol i et elektrisk kredsløb udvikler en spænding ved sine terminaler, hvilket svarer til at sige, at den vil udveksle en vis energi med de bevægelige ladninger, der passerer igennem den, som i et stort antal tilfælde er elektroner. Denne spænding er lig med energien pr. Enhedsopladning, udvekslet mellem hver ladet partikel, der passerer gennem dipolen og selve dipolen.
I tilfælde af at passere gennem en energigenerator konverteres den energi, der modtages af ladningerne, til en elektrostatisk ubalance (volumendensitet af ladning forskellig fra et punkt til et andet), hvilket skaber spændingen ved generatorens terminaler. Med andre ord omdannes den energi, der opnås ved en belastning i generatoren, til potentiel energi, der vil blive transformeret i resten af kredsløbet.
W / q modtaget i generator = generator spænding
I tilfælde af krydsning af en energimodtager har den energi, der er taget fra de ladede partikler af dipolen, den virkning at "tilbageholde" ved terminalerne på modtageren en del (mere eller mindre stor alt efter antallet af receptorer) af generator spænding. Denne spænding har den effekt, at den leverer den energi, der er nødvendig for, at afgifterne krydser den modtagende dipol.
W / q tabt i modtageren = modtagerspænding
Hvis vi ved e betegner den elektriske ladning af en elektron i coulombs og u spændingen af en dipol i volt, så vil hver elektron, der krydser sidstnævnte, vinde eller tabe (afhængigt af tegnet på u ) en energi lig med W = u * e joules.
Ifølge Kirchhoffs anden lov , også kaldet mesh-loven, og gyldig i tilnærmelsen af kvasistationelle regimer (det vil sige når spredningens spredning fra den ene ende til den anden af kredsløbet er ubetydelig sammenlignet med tidskarakteristikken af variationen i generatorens spænding) kan vi sige, at summen af spændingerne (med deres tegn i henhold til dipolens natur) i en celle i et kredsløb er nul. Vi betegner her med maske, en sti, der tillader de gratis elektriske ladninger at bevæge sig, for at foretage en komplet drejning (det vil sige at starte fra et punkt og være i stand til at vende tilbage der). Til anvendelse af denne lov tildeles et tegn til kredsløbets spændinger: positivt for generatorerne og negativt for modtagerne.
Det vigtige er at klart skelne, at passagen gennem en generator giver energi, mens modtageren trækker den tilbage. Den energi, der modtages af de forskellige modtagere i kredsløbet, er naturligvis lig med den, der leveres af generator (erne).
Strengt taget er netloven ikke længere anvendelig i et hurtigt variabelt regime, spændingerne er ikke længere konservative, og deres sum på et lukket kredsløb ikke længere er nul.
Den elektriske spænding i termiske eller atomkraftværker hæves ved hjælp af transformere . Den elektriske energi transporteres derefter ved høj spænding ved spændinger over 100 kV , op til 1.200 kV . Derefter sænkes den. Husholdninger leveres med lav spænding ( 230 V / 400 V for eksempel i Frankrig, Belgien og Tyskland eller 120 V / 240 V i Canada).
Under billedet af de forskellige spændingsområder efter det franske dekret nr . 88-1056 af14. november 1988 : dette dekret omhandler beskyttelsen af arbejdere i virksomheder, der er underlagt arbejdskodeksen (bog 2, titel 3), der bruger elektriske strømme .
Forkortelser | TBT | BTA | BTB | HTA | HTB |
Valører | Meget lav spænding | Lavspænding A | Lavspænding B | Højspænding A | Højspænding B |
Skiftende strøm | U ≤ 50 volt | 50 <U ≤ 500 volt | 500 <U ≤ 1000 volt | 1000 <U ≤ 50 kV | U> 50 kV |
Kontinuerlig strøm | U ≤ 120 volt | 120 <U ≤ 750 volt | 750 <U ≤ 1500 volt | 1500 <U ≤ 75 kV | U> 75 kV |
Kvarterafstand (sikkerhedsafstand) |
Ingen fare | D ≥ 30 cm | D ≥ 30 cm | D ≥ 2 meter | D ≥ 3 meter |
Dekretet fra 1988 blev erstattet af et dekret fra 1995. Den nye klassificering af spændingsdomæner skelner ikke længere mellem BTA og BTB. Kun LV- feltet har eksisteret siden da for at dække felterne fra 50 V til 1000 V i alternerende tilstand og fra 120 V til 1500 V i direkte spænding.