SI-enheter | volt (V) |
---|---|
Dimensjon | M · L 2 · T -3 · I -1 |
SI-base | kg ⋅ m 2 ⋅ s −3 ⋅ A −1 |
Natur | Størrelse skalar omfattende |
Vanlig symbol | U , U AB , AV ... |
Konjugert | Elektrisk ladning |
Den spenning er sirkulasjonen av den elektriske felt langs en elektrisk krets målt i volt ved et voltmeter . Det er betegnet V over en dipol .
Begrepet elektrisk spenning forveksles ofte med begrepet "forskjellen i elektrisk potensial " (DDP) mellom to punkter i en elektrisk krets. De to begrepene er ekvivalente i et stasjonært regime (uavhengig av tid). I generelt tilfelle, i variabelt regime (for eksempel: vekselstrømmer ), er sirkulasjonen i det elektriske feltet ikke lenger konservativ på grunn av fenomenet elektromagnetisk induksjon , spenningen og potensialforskjellen er ikke lenger synonymt. I dette generelle tilfellet mister potensialforskjellen sin fysiske betydning og må erstattes av begrepet spenning.
Begrepet elektrisk spenning er også betegnet av anglisisme : "spenning", da det er mulig å finne uttrykket "strømstyrke" for å betegne elektrisk intensitet . Imidlertid anses disse vilkårene som uriktige selv om noen anser dem for å være likeverdige.
Mer generelt er eksistensen av en spenning i en elektrisk krets som består av motstandselementer som ikke er null , bevis på at det i denne kretsen eksisterer en elektrisk generator som holder en spenning ved terminalene.
Det finnes forskjellige typer spenning:
I det generelle tilfellet, den standard symbol av spenningen U målt i volt , enhet hvis symbol er V .
På et elektrisk diagram kan spenningen suppleres med piler, eller + og - for å indikere retning. Disse forskjellene er bare konvensjonsforskjeller (se bilde 1).
For å skille de forskjellige spenninger i en krets, den store bokstaver U kan være ledsaget av en subindeks brev som beskriver hvilken del av kretsen denne spenning er festet til. I en RLC-krets, er det derfor 4. spenninger: U (spenningen over klemmene på generatoren), U R (spenningen ved klemmene på motstanden ), U L (spenning ved klemmene til induktoren ) og U C (spenning ved terminalene på kapasitansen ). (se bilde 2)
I fase , er det den fasespenning (spenninger mellom faser ) U og spenninger (fasespenninger og nøytral ) V . Når det gjelder trefasestrøm, er det derfor 6 spenninger:
Bilde 1 - Konvensjoner for representasjon av strøm og spenning på en mottaksdipol .
a: Konvensjon anbefalt i henhold til den internasjonale standarden IEC / CEI 60375 ed2.0
b: Konvensjon i bruk i USA
c: Konvensjon i bruk i Frankrike .
Bilde 2 - Strekk i en RLC-krets : U, U R , U L og U C .
Bilde 3: Fresnel-representasjon av fase-til-fase og fase-til-fase spenninger for et direkte balansert system.
Spenningen kan måles ved hjelp av et voltmeter koblet parallelt / forbi på kretsen. Dette tiltaket ble oppdaget av Alessandro Count of the Volta .
Den elektriske spenningen ved terminalene til en dipol er alltid lik sirkulasjonen til det elektriske feltet inne i denne dipolen.
Med andre ord representerer den elektriske spenningen arbeidet til den elektriske kraften (som hersker i dipolen) på en ladet partikkel , delt på verdien av ladningen (i tilfelle en DC-spenningsgenerator, et batteri for eksempel nei -belastning av elektrisk spenning i denne cellen, kalt elektromotorisk kraft (emf), er arbeidet med den elektrostatiske fremdriftskraften på elektronene).
Vi vil derfor snakke om utvekslet energi per enhetsladning, som kan sammenlignes, hvis vi ikke tar enhetene i betraktning, med energien som byttes mot en ladning på 1 coulomb .
Enheten er derfor en energi delt på en elektrisk ladning, det vil si joule per coulomb , som tilsvarer volt.
Enhver dipol i en elektrisk krets utvikler en spenning ved terminalene, som tilsvarer å si at den vil utveksle en viss energi med de bevegelige ladningene som passerer gjennom den, som i et stort antall tilfeller er elektroner. Denne spenningen er lik energien per enhetsladning, utvekslet mellom hver ladede partikkel som passerer gjennom dipolen og selve dipolen.
Ved passering gjennom en energigenerator blir energien mottatt av ladningene omgjort til en elektrostatisk ubalanse (volumtetthet av ladning forskjellig fra ett punkt til et annet) som skaper spenningen ved terminalene til generatoren. Med andre ord konverteres energien som oppnås ved en belastning i generatoren til potensiell energi som vil bli transformert i resten av kretsen.
W / q mottatt i generator = generatorspenning
I tilfelle kryssing av en energimottaker har energien som er tatt fra de ladede partiklene av dipolen, den effekten at den "holder" på terminalene på mottakeren en del (mer eller mindre stor i henhold til antall reseptorer) av generator spenning. Denne spenningen har den effekten at den tilfører energien som er nødvendig for at ladningene skal krysse den mottakende dipolen.
W / q tapt i mottakeren = mottakerspenning
Hvis vi med e betegner den elektriske ladningen til et elektron i coulomb og u spenningen til en dipol i volt, vil hvert elektron som krysser sistnevnte få eller miste (avhengig av tegnet på u ) en energi lik W = u * e joules.
I følge Kirchhoffs andre lov , også kalt maskeloven, og gyldig i tilnærmingen av kvasi-stasjonære regimer (det vil si når spredningens spredning fra den ene enden til den andre av kretsen er ubetydelig sammenlignet med tidskarakteristikken av variasjonen i generatorens spenning), kan vi si at summen av spenningene (med deres tegn i henhold til dipolens natur) i en celle i en krets er null. Vi betegner her med maske, en bane som tillater de gratis elektriske ladningene å bevege seg, for å gjøre en fullstendig sving (det vil si å starte fra et punkt og å kunne komme tilbake dit). For anvendelse av denne loven tildeles et tegn til kretsens spenninger: positivt for generatorene og negativt for mottakerne.
Det viktige er å tydelig se at passasjen gjennom en generator gir energi mens mottakeren trekker den ut. Energien mottatt av de forskjellige mottakerne i kretsen er selvfølgelig lik den som tilføres av generatoren (e).
Strengt tatt gjelder ikke maskeloven lenger i et raskt varierende regime, spenningene er ikke lenger konservative og summen på en lukket krets er ikke lenger null.
Den elektriske spenningen til termiske eller kjernekraftverk økes ved hjelp av transformatorer . Den elektriske energien blir deretter transportert ved høy spenning , ved spenninger over 100 kV , opp til 1200 kV . Deretter senkes den. Husholdninger leveres med lav spenning ( 230 V / 400 V for eksempel i Frankrike, Belgia og Tyskland eller 120 V / 240 V i Canada).
Under bilde av de forskjellige områder av spenning etter den franske resolusjon n o 88-1056 av14. november 1988 : Dette dekretet omhandler beskyttelse av arbeidstakere i virksomheter underlagt arbeids kode (bok 2, tittel 3) som bruker elektrisk strøm .
Forkortelser | TBT | BTA | BTB | HTA | HTB |
Valører | Veldig lav spenning | Lavspenning A | Lavspenning B | Høyspenning A | Høyspenning B |
Vekslende 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 |
Omgivelsesavstand (sikkerhetsavstand) |
Ingen fare | D ≥ 30 cm | D ≥ 30 cm | D ≥ 2 meter | D ≥ 3 meter |
Dekretet fra 1988 ble erstattet av et dekret fra 1995. Den nye klassifiseringen av spenningsdomener skiller ikke lenger mellom BTA og BTB. Bare LV- feltet har eksistert siden for å dekke feltene fra 50 V til 1000 V i vekselvis modus og fra 120 V til 1500 V i likspenning.