„Elektromos feszültség” változatai közötti eltérés

a (→‎Hasznos képletek: stílus, kiegészítés)
Ha egy elektromos áramkör két pontja „ideális vezetővel” van összekötve, azaz a vezetőnek nincsen ellenállása, és nem változtatja meg a [[mágneses tér|mágneses teret]], akkor nulla a potenciálkülönbség a két összekötött pont között. Ha két ilyen pontot összekötünk egy „valódi” vezetővel (amelyek között nincsen potenciálkülönbség), akkor a vezetőben sem fog áram folyni.
 
=== Feszültségek összeadása ===
A feszültség additív a következő értelemben: az ''A'' és ''C'' közötti feszültség megegyezik az ''A'' és ''B'' pontok közötti, és a ''B'' és ''C'' pontok közötti feszültségek összegével. Egy áramkörön belüli különféle feszültségek [[Kirchhoff-törvények|Kirchhoff-törvénye]] alapján határozhatók meg.
 
Abban az esetben, ha [[váltakozó áram]]ról (AC – Alternate Current) van szó, akkor különbséget kell tenni a pillanatnyi és az átlagos feszültség között. A pillanatnyi feszültségek ugyanúgy összeadhatók, mint [[egyenáram]] (DC – Direct Current) esetében, azonban az átlagfeszültségek összeadása csak abban az esetben ad értelmes eredményt, ha a jelalakok, a frekvenciák és a fázisai azonosak.
 
=== Hidraulikus analógia ===
Ha elképzelünk egy csővezetékből felépített hálózatot, amelyben a folyadékot a [[gravitáció]] ellenében egy pumpa mozgatja (keringeti), akkor ez az elrendezés [[Analógia (nyelvészet)|analóg]] egy elektromos hálózattal. A potenciálkülönbség két pont között megfelel a két pont között mérhető folyadék [[nyomás]]nak, az áramerősség pedig a térfogatáramnak. Ha a két pont között a nyomás nullától különböző, akkor a két pont között a folyadék áramlik, amivel munkát végez, például meghajt egy turbinát.
 
Ez a ''hidraulikus analógia'' segít megérteni az elektromos elvet: egy hidraulikus rendszerben a folyadék teljesítménye<ref>{{Cite web|url=https://neutrium.net/equipment/pump-power-calculation/|title=Pump Power Calculation – Neutrium|accessdate=2017-06-01|work=neutrium.net}}</ref> egyenlő a [[nyomás]] és a mozgó folyadék térfogatáramának szorzatával. Hasonlóan, egy elektromos áramkörben a mozgó elektronok vagy más töltéshordozók [[teljesítmény]]e nem más, mint az 'elektromos nyomás' (a feszültség) és elektromos változás (az áram) mennyiségének a szorzata. A feszültség megfelel a munkavégző képességnek. Az elektromos áram szempontjából a hasonlóság az, hogy (feszültség vagy nyomás) változása arányos áramváltozással jár (azonos és állandó ellenállást feltételezve).
 
=== Matematikai meghatározás ===
A villamos potenciálkülönbség meghatározható, mint annak az [[energia|energiának]] (munkának) a mennyisége, ami egy [[elektromos töltés]]nek egyik helyről egy másik helyre mozgatásához szükséges, vagy ami ezzel egyenértékű: az a munka, amit az adott töltés egy egyik pontból a másik pontba való mozgása során végez. A két pont (a és b pontok) közötti potenciálkülönbség az '''E''' elektromos térben:
 
: <math>U_a - U_b = \int _a ^b \mathbf{E}\cdot d\mathbf{l}.</math>
 
== Hasznos összefüggések ==
=== Egyenáramú hálózatok esetében ===
 
:<math> R = \frac{U}{I} </math>
:
:<math> U = \frac{P}{I} = \frac{W}{Q} = E \cdot s = \sqrt{PR} </math>
:
:<math> I = \frac{U}{R} = \frac{P}{U} </math>
:
:<math> P = U \cdot I = I^2 \cdot R = \frac{U^2}{R} </math>
 
ahol ''U''=feszültség (potenciálkülönbség), ''I''=áramerősség, ''R''=ellenállás, ''P''=teljesítmény
 
=== Váltakozóáramú hálózatok esetében ===
 
:<math> U = \frac{P}{I\cos\phi}</math>
:<math> U = \frac{\sqrt{PZ}}{\sqrt{\cos\phi}} \!\ </math>
:<math> U = \frac{IR}{\cos\phi}</math>
 
ahol ''U''=feszültség, ''I''=áram, ''R''=ellenállás, ''P''=teljesítmény, ''Z''=impedancia, ''φ''=az ''I'' és ''U'' közötti fázis-szög
 
=== Átszámítások váltakozó áram esetén ===
 
:<math> U_{atl} = 0,637\,U_{cs} = \frac{2}{\pi} U_{cs} = \frac{\omega}{\pi}\int_0^{\pi/\omega} U_{cs} \sin(\omega t - k x) {\rm{d}}x \!\ </math>
 
:<math> U_{eff} = 0,707\,U_{cs} = \frac{1}{\sqrt{2}} U_{cs} = U_{cs} \sqrt{\langle \sin^2(\omega t - k x) \rangle} \!\ </math>
 
:<math> U_{cs} = 0,5\,U_{ppk} \!\ </math>
 
:<math> U_{atl} = 0,319\,U_{ppk}\!\ </math>
 
:<math> U_{eff} = 0,354\,U_{ppk} = \frac{1}{2 \sqrt{2}} U_{ppk}\!\ </math>
 
:<math> U_{atl} = 0,900\,U_{eff} = \frac{2 \sqrt{2}}{\pi} U_{eff}\!\ </math>
 
ahol ''U''<sub>cs</sub>=csúcsfeszültség, ''U''<sub>ppk</sub>=csúcstól csúcsig (peak-to-peak)feszültség, ''U''<sub>atl</sub>=egy fél ciklus átlagfeszültsége, ''U''<sub>eff</sub>=effektív feszültség, szinuszhullámú feszültséget feltételezve <math> U_{cs} \sin(\omega t - k x) </math>, <math> T = 2\pi/\omega </math> periódussal, és a négyzetgyökjel alatti "kacsacsőr" zárójelben lévő kifejezés az egy periódusra jutó átlagidőt jelenti.
 
=== Teljes feszültség ===
 
Soros feszültségforrások vagy feszültségesések esetében:
 
:<math> U_T = U_1 + U_2 + U_3 + ... + U_n \!\ </math>
 
Párhuzamos feszültségforrások vagy feszültségesések esetében:
 
:<math> U_T = U_1 = U_2 = U_3 = ... = U_n \!\ </math>
 
ahol <math> U_n </math> az n. feszültségforrás vagy feszültségesés
 
=== Feszültségesés ===
* [[egyenáram]] (DC)
* [[Ohm-törvény]]
* [[feszültségesés|fasz,geci]]
*
* [[elektromos hálózatok és csatlakozók listája]]