Pinge on see, mis paneb elektrilaengud liikuma. See on nagu "tõukejõud" või energiaühiku kohta langev töö, mis paneb laengud juhtmes või muus elektrijuhis liikuma. Kuigi pinge toimib laengute liikumise algatajana, ei ole pinge ise jõud jõud tinglikus mõttes — füüsikaliselt on tegemist elektrilise potentsiaalierinevusega, mis väljendab energiat laenguühiku kohta.
Elektriline potentsiaalierinevus on teaduslik termin, mida tavakeeles sageli nimetatakse lihtsalt pingeks. Mõnikord kasutatakse ka mõisteid "potentsiaali erinevus" või teatud olukordades "elektromotoorne jõud" (EMF), kui räägitakse pingest, mida tekitab patarei või generaator.
Pinge on kahe punkti vahelise elektrilise potentsiaali erinevus. Pinget mõõdetakse ühikuga volt. Volt on nime saanud Alessandro Volta järgi. Üks volt on ühe džauli jagatud ühe kuuliga (1 V = 1 J/C). Ühiku sümbol on suur täht V (näiteks 9 V). Vastavalt rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi reeglitele kirjutatakse ühikud, mis on tuletatud isikunimest, sümbolitena suurtähtedega.
Pange tähele, et volt ja pinge on erinevad asjad: volt on mõõtühik, millega pinget väljendatakse, pinge ise on füüsikaline suurus (elektriline potentsiaalierinevus). Elektrilise potentsiaali ja pinge mõõtühik on voltid; näiteks "9 volti" või "9 V". Kui pinget tähistatakse valemites, võib seda kirjutada kursiivselt kui V = 9 V V = 9 V {\displaystyle V=9\,{\text{V}} 
. Mõnikord kasutatakse väiksemaid tähiseid (nt v) või erimärke elektrotehnikas; Ohmi seaduse lihtsustatud kujul võib näha v = ir v = ir {\displaystyle {\text{v}}={\text{ir}}}}. 
Elektrotehnikud kasutavad pinge tähistamiseks vahel ka tähte e {\displaystyle e}
, näiteks e = i r e = i r {\displaystyle e=ir} 
, et rõhutada pinget kui potentsiaalierinevust võrreldes üksnes mõõtühikuga.
Tehniliselt toimub pingemõõtmine alati kahe punkti vahel — näiteks patarei positiivse ja negatiivse klemmiga, juhtme ja maa vahel või vooluahela kahe erineva punktiga. Igapäevases elus on koduelektri pinge eri riikides erinev: USAs on tavaline nimipingeks umbes 120 V (juhtmest maanduseni mõõdetuna), samas paljudes Euroopa riikides on levinud 230 V (faasist nullini).
Pinge iseenesest ei kanna energiat — energia kandmiseks peab voolama ka elektrivool. Näiteks võib olla kõrge pinge takistusega juhtmel, mille korral ilma suletud vooluringita voolu ei teki ning seetõttu ei toimu ka võimsuse ülekanne. Seetõttu võivad linnud istuda kõrgepingeliinidel (nt 12 kV või 16 kV) ja jääda elusaks, kui nad ei ühenda kahte erinevat potentsiaali vahetult läbi oma kehaga, st voolu ei voola läbi linnu maa või teise juhtme suunas.
On kaks põhilist pingetüüpi: alalis- ja vahelduvpinge. Alalisvoolu pinge (DC) on aja jooksul konstantse polaarsusega (positiivne või negatiivne), nagu patareidel. Vahelduvvoolu pinge (AC) muutub aja jooksul: selle polaarsus ja väärtus vahelduvad perioodiliselt (Ameerikas 60 korda sekundis ehk 60 Hz, Euroopas tavaliselt 50 Hz). AC-pinge puhul kasutatakse tihti RMS‑(ruutkeskmise) väärtust, mis näitab püsiva alalisvooluga võrreldavat soojustoodangut; näiteks 230 V AC on tavaliselt 230 V RMS, mille tegelik tipu (peak) väärtus on umbes 325 V (230 × √2). Samuti võib AC-pinget iseloomustada tipu‑tipp (peak-to-peak) väärtusega või faasorienteeritud (phasor) esitusega keerukamatel analüüsidel.
Kuidas pinget mõõdetakse
Pinge mõõtmiseks kasutatakse voltmeetrit või multimeetrit, mis ühendatakse mõõdetava kahe punkti vahele (pinget mõõdetakse paralleelselt mõõdetava elemendiga). Oluline on, et mõõteriista sisetakistus oleks piisavalt suur, et see ei mõjutaks mõõdetavat ahelat märkimisväärselt (eelkõige elektroonikaseadmetes). Koos ajas muutuva (AC) pinge uurimiseks kasutatakse ostsilloskoope, mis kuvavad pingelainekuju ja võimaldavad mõõta amplituudi, sagedust ning faasinihet.
Mõned praktilised näpunäited mõõtmisel:
- Kalkuleerige, kas mõõtmiseks vajalik on DC- või AC‑režiim.
- Pinge mõõdetakse alati kahe punkti vahel — sageli on üks neist "maa" (GND) või nulljuhe.
- Avatud ahela (ilma koormuseta) all on allika avastarduspinge (open‑circuit), aga kui allikale ühendatakse koormus, võib pinget mõjutada sisetakistus ja pinge langeda.
- Elektriohutuse tagamiseks kasutage sobiva pingetihendi ja isoleeritud mõõtevahendeid ning järgige ohutusjuhiseid, eriti kõrgepinge korral.
Seosed voolu ja takistusega
Üks lihtsamaid seoseid on Ohmi seadus: v = ir v = ir {\displaystyle {\text{v}}={\text{ir}}}}. See seos kehtib lineaarse takistuse korral ning näitab, et antud takistuse korral tekitab vool i pinge v. Patarei või muu pingeallika sisetakistus võib põhjustada seda, et koormuse all on pingelang pingeallikale väiksem kui avatud ahela pinge.
Vooluahela ehituses kehtivad järgmised põhimõtted:
- Seeriakaitsel (jadamises) liidetakse pinged: kahe allika järjest ühendamisel liituvad nende pinged.
- Rõngasühenduses (paralleelselt) on pinged ühised ja vool jaguneb takistuste vahel.
Mõned täiendavad mõisted
EMF (elektromotoorne jõud) – pingeallika, näiteks patarei või generaatori, pinge avatud ahela tingimustes. Praktikas tähendab see allika maksimaalset potentsiaalierinevust enne koormust.
RMS‑väärtus – AC‑pingete puhul kasutatakse sageli ruutkeskmist (root mean square), et väljendada pinget, mis tekitaks samasuguse soojusmõju takistuses nagu võrdne DC‑pinge. Näiteks 230 V RMS vastab ~325 V tipuväärtusele.
Ohutus
Pinge võib olla ohtlik, eriti kui tegemist on kõrge pingega või kui on olemas teekond voolu läbimiseks läbi inimkeha. Mõned üldised ohutuspõhimõtted:
- Ärge puutu lahtisi elektrijuhtmeid ega komponente pingelise vooluahela juures ilma sobiva isikukaitseta.
- Kasutage tööriistu ja mõõteriistu, mis on ettenähtud konkreetse pingetaseme jaoks.
- Maandus ja kaitseõlised (kaitsmed, MCB, RCD) aitavad vähendada ohtu elektrilöögist ja õnnetustest.
Kui teil on huvi spetsiifiliste näidete või mõõtmiste kohta (nt kuidas mõõta patareid, kuidas lugeda osciloskoobi näitu, RMS vs amplitude või kuidas käsitleda sisetakistust), võin lisada samm‑sammulised juhised ja praktilised soovitused.
