Pinge (elekter)

Pinge on see, mis paneb elektrilaengud liikuma. See on "tõukejõud", mis paneb laengud juhtmes või muus elektrijuhis liikuma. Seda võib pidada jõuks, mis laenguid lükkab, kuid see ei ole jõud. Pinge võib panna laengud liikuma ja kuna laengute liikumine on vool, siis võib pinge põhjustada voolu.

Elektriline potentsiaalierinevus on tõeline teaduslik termin, kuid seda nimetatakse tavaliselt pingeks. Mitteametlikult nimetatakse pinget või elektrilist potentsiaali erinevust mõnikord "potentsiaali erinevuseks". Teatud tingimustel nimetatakse pinget ka elektromotoorseks jõuks (EMF).

Pinge on elektriline potentsiaali erinevus, elektrilise potentsiaali erinevus kahe koha vahel. Elektrilise potentsiaalierinevuse ehk pinge mõõtühikuks on volt. Volt on nime saanud Alessandro Volta mälestuseks. Üks volt võrdub ühe džauli ja ühe kuuliga. Ühiku volt sümbol kirjutatakse suure V-ga, nagu näiteks (9V). Vastavalt rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi reeglitele kirjutatakse isiku pärisnimest tuletatud nime kandva ühiku sümbol suurtähtedega.

Pange tähele, et volt ja pinge on kaks erinevat asja. Volt on ühik, millega me midagi mõõdame. Nii elektriline potentsiaal kui ka pinge on asjad, mida me mõõdame, ja volt on mõlema mõõtühik. Ühiku volt sümbol kirjutatakse V-ga (9 volti või 9 V). Kui valemites kasutatakse pinget, võib seda kirjutada kursiivis, nt V = 9 V {\displaystyle V=9\,{\text{V}} $V=9\,{\text{V}}$ või kirjutada kursiiviga. Kui on ainult ühe tähega sümbol, võib kasutada väiketähtedega v, nt pinge = vool × takistus {\displaystyle {\text{voltage}}={\text{current}}\times {\text{resistance}}} ${\text{voltage}}={\text{current}}\times {\text{resistance}}$ või v = ir {\displaystyle {\text{v}}={\text{ir}}}}. ${\text{v}}={\text{ir}}$ . Elektrotehnikud kasutavad pinge jaoks sümbolit e {\displaystyle e} $e$ , nt e = i r {\displaystyle e=ir}. $e=ir$ , et teha pinge ja volti vahe väga selgeks.

Tehniliselt on pinge elektrilise potentsiaali erinevus kahe punkti vahel ja seda mõõdetakse alati kahe punkti vahel. nt patarei positiivse ja negatiivse otsa vahel, juhtme ja maa vahel või juhtme või vooluahela punkti ja vooluahela teise osa punkti vahel. Igapäevases kasutuses on USAs koduelektri puhul pinge kõige sagedamini 120 V. Seda pinget mõõdetakse elektrijuhtmest kuni maanduseni.

Pange tähele, et võimsuse (energia) ülekandmiseks peab olema nii pinge kui ka vool. Näiteks võib juhtmel olla kõrge pinge, kuid kui see ei ole ühendatud, ei toimu midagi. Linnud võivad maanduda kõrgepingeliinidele, näiteks 12kV ja 16kV, ilma et nad sureksid, sest vool ei voola läbi linnu.

On olemas kahte tüüpi pinge, alalis- ja vahelduvpinge. Alalisvoolu pinge (alalisvoolu pinge) on alati sama polaarsusega (positiivne või negatiivne), näiteks patarei. Vahelduvvoolu pinge (vahelduvvoolu pinge) on vaheldumisi positiivne ja negatiivne. Näiteks pistikupesast tulev pinge muudab polaarsust 60 korda sekundis (Ameerikas) või 50 korda sekundis (Ühendkuningriigis ja Euroopas). Alalisvoolu kasutatakse tavaliselt elektroonikas ja vahelduvvoolu mootorite puhul.

Kõrgepingekaabli ühendamine

Määratlus

Pinge on elektrilise potentsiaali muutus kahe koha vahel
või elektrilise potentsiaali energia muutus ühe kuulibiga kahe koha
vahel.

V = Δ ( E P E / q ) = ( E P E / q ) 2 - ( E P E / q ) 1 {\displaystyle V=\Delta (EPE/q)=(EPE/q)_{2}-(EPE/q)_{1}} $V=\Delta (EPE/q)=(EPE/q)_{2}-(EPE/q)_{1}$

Kus V=pinge, EPE=elektriline potentsiaalne energia, q=laeng, ∆=erinevus.

Maanduspinge

Pinge mõõdetakse alati kahe punkti vahel ja ühte neist nimetatakse sageli "maanduseks" või nullvoldi (0V) punktiks. Enamikus vahelduvvoolu elektripaigaldistes on ühendus maaga. Ühendus tegeliku maaga toimub veetoru, maa sisse maetud või aetud maandusvarda või maa alla maetud sobiva metalljuhtme (mitte gaasitoru) kaudu. See ühendus tehakse elektrisüsteemi sisenemiskohas hoonesse, iga posti juures, kus on trafo tänava ääres (sageli elektripostil), ja muudes kohtades süsteemis. Pinge mõõtmisel kasutatakse võrdluspunktina kogu planeeti Maa. Hoones viiakse see maa iga elektriseadmesse kahe juhtmega. Üks neist on "maandusjuhe" (roheline või paljas juhe) ja seda kasutatakse ohutusmaandusena, et ühendada seadmete metallosad maaga. Teist kasutatakse süsteemi vooluahelate ühe elektrijuhina ja seda nimetatakse "neutraalseks juhiks". See maanduspotentsiaalil olev juhe ühendab kõik vooluahelad, juhtides voolu mis tahes elektriseadmetest tagasi süsteemi sisenemispunkti hoonetes ja seejärel tavaliselt tänaval asuvasse trafosse. Paljudes kohtades väljaspool hooneid ei ole vaja juhtmeid, mis lõpetavad vooluahelaid ja kannavad voolu hoonetest generaatoritesse. Tagasitee, mis kannab kogu voolu tagasi, on maa ise.
Alalisvooluahelates nimetatakse generaatori või aku negatiivset otsa sageli "maanduseks" või nullvoldi (0V) punktiks, kuigi ühendus maaga võib olla või mitte olla. Samal trükkplaadil (PCB) võib olla mitu maandust, näiteks tundlike analoogahelate puhul võib see osa vooluahelast kasutada "analoogmaandust" ja digitaalne osa, millel on " digitaalne maa".
Elektriseadmetes võib 0-voldine punkt olla metallkere, mida nimetatakse šassiimaanduseks, või ühendus tegeliku maaga, mida nimetatakse maandusmaanduseks, mõlemal neist on oma sümbol, mida kasutatakse elektriskeemijoonistel (vooluahela joonistel).

Mõõtmisvahendid

Mõned pinge mõõtmise vahendid on voltmeeter ja ostsilloskoop.

Voltmeeter mõõdab kahe punkti vahelist pinget ja seda saab seadistada alalisvoolu või vahelduvvoolu režiimile. Voltmeeter võib mõõta näiteks patarei alalispinget (tavaliselt 1,5 V või 9 V) või vahelduvpinget seinapistikupesast (tavaliselt 120 V).

Keerulisemate signaalide puhul võib kasutada ostsilloskoopi alalis- ja/või vahelduvpinge mõõtmiseks, näiteks kõlari pinge mõõtmiseks.

Potentsiaalvahe

Pinge ehk potentsiaalierinevus punktist a punkti b on energiakogus džaulides (elektrivälja tulemusena), mis on vajalik, et liigutada 1 kuulib positiivset laengut punktist a punkti b. Negatiivne pinge punktide a ja b vahel on pinge, mille puhul on vaja 1 kuulib energiat, et liigutada negatiivset laengut punktist a punkti b. Kui laetud objekti ümber on ühtlane elektriväli, tõmbuvad negatiivselt laetud objektid suurema pinge poole ja positiivselt laetud objektid madalama pinge poole. Kahe punkti vaheline potentsiaalierinevus/pinge ei sõltu teekonnast punktist a punkti b. Seega on pinge punktist a punkti b + pinge punktist b punkti c alati võrdne pingega punktist a punkti c. Seega on pinge punktist a punkti c alati võrdne pingega.

Küsimused ja vastused

K: Mis on pinge?

V: Pinge on elektriline potentsiaalierinevus, elektrilise potentsiaali erinevus kahe koha vahel. Seda võib pidada jõuks, mis sunnib laenguid juhtmes või muus elektrijuhis liikuma.

K: Millist ühikut kasutatakse pinge mõõtmiseks?

V: Pinge mõõtmise ühik on volt. Selle ühiku sümbol kirjutatakse suure V-ga (9V).

K: Kuidas tekitab pinge voolu?

V: Pinge võib põhjustada laengute liikumist ja kuna liikuvad laengud tekitavad voolu, võib pinge põhjustada voolu.

K: Kes oli Alessandro Volta ja miks nimetati volt tema järgi?

V: Alessandro Volta oli Itaalia füüsik, kes leiutas 1800. aastal esimese patarei. Volt sai tema järgi nime, et avaldada austust tema panuse eest teaduses.

K: Kas volt ja pinge on kaks erinevat asja?

V: Jah, volti on mõõtühikud, millega me midagi mõõdame, samas kui pinge viitab sellele, mida me nende mõõtühikute abil mõõdame.

K: Millised on kaks tüüpi pingeid?

V: Pinge on kahte liiki - alalisvool (alalisvool) ja vahelduvvool (vahelduvvool). Alalisvoolul on alati sama polaarsus, samas kui vahelduvvoolul vahelduvad positiivsed ja negatiivsed polaarsused.

K: Kas lindudel on võimalik maanduda kõrgepingeliinidele, ilma et nad kannataksid?

V: Jah, linnud võivad maanduda kõrgepingeliinidele, näiteks 12kV ja 16kV, ilma, et nad sureksid, sest seal peab olema nii pinge kui ka vool, et võimsus (energia) saaks läbi nende üle kanduda - kui on olemas ainult üks element, siis ei juhtu midagi.