Spänningsdefinition i fysik

Spänning är en representation av den elektriska potentiella energin per enhetsladdning. Om en enhet med elektrisk laddning placerades på en plats, indikerar spänningen den potentiella energin på den punkten. Med andra ord är det en mätning av energin i ett elektriskt fält eller en elektrisk krets vid en given punkt. Det är lika med det arbete som måste göras per enhetsladdning mot det elektriska fältet för att flytta laddningen från en punkt till en annan.

Spänning är en skalmängd; det har inte riktning. Ohms lag säger att spänningen är lika med motståndet i nuvarande tider.

Spänningsenheter

SI-spänningsenheten är spänningen, så att 1 volt = 1 joule / coulomb. Den representeras av V. Spänningen är uppkallad efter den italienska fysikern Alessandro Volta som uppfann ett kemiskt batteri.

Detta innebär att en laddningskolomb får en joule potentiell energi när den flyttas mellan två platser där den elektriska potentialskillnaden är en volt. För en spänning på 12 mellan två platser kommer en laddningskolomb att få 12 joule potentiell energi.

Ett sex-volt batteri har en potential för en laddning för att få sex joule potentiell energi mellan två platser. Ett batteri med nio volt har potential att en laddning kan få nio joule potentiell energi.

Hur spänningen fungerar

Ett mer konkret exempel på spänning från det verkliga livet är en vattentank med en slang som sträcker sig från botten. Vatten i tanken representerar lagrad laddning. Det krävs arbete för att fylla tanken med vatten. Detta skapar en butik med vatten, som att separera laddningen gör i ett batteri. Ju mer vatten i tanken, desto mer tryck finns det och vattnet kan gå ut genom slangen med mer energi. Om det fanns mindre vatten i tanken skulle den gå ut med mindre energi.

Denna tryckpotential motsvarar spänningen. Ju mer vatten i tanken, desto mer tryck. Ju mer laddning som lagras i ett batteri, desto mer spänning.

När du öppnar slangen flyter sedan vattenströmmen. Trycket i tanken avgör hur snabbt det rinner ut ur slangen. Elektrisk ström mäts i ampere eller ampere. Ju fler volt du har, desto fler ampere för strömmen, samma som ju mer vattentryck du har, desto snabbare rinner vattnet ur tanken.

Strömmen påverkas dock också av motstånd. När det gäller slangen är det hur bred slangen är. En bred slang tillåter att mer vatten passerar på kortare tid, medan en smal slang motstår vattenflödet. Med en elektrisk ström kan det också finnas motstånd, uppmätt i ohm.

Ohms lag säger att spänningen är lika med motståndet i nuvarande tider. V = I * R. Om du har ett 12-volts batteri men ditt motstånd är två ohm kommer din ström att vara sex ampere. Om motståndet var en ohm skulle din ström vara 12 ampere.