乌鲁木齐市拟投1亿元改造100公里老旧热力管网

Електрична напруга
Батаре? ? джерелами електрично? напруги у багатьох електричних колах
Символи:	U
Одиниц? вим?рювання
SI	вольт (В, V)
СГСЕ	статвольт (статВ, statV)
У базових величинах SI:	кг?м2?с?3?A?1
Розм?рн?сть:	L2MT-3I-1
Електрична напруга у В?к?сховищ?

Електри?чна напру?га (U) на д?лянц? електричного кола (поля) — це скалярна ф?зична величина, яка чисельно дор?вню? робот?, яку треба виконати для перем?щення одиничного позитивного заряду з одн??? точки кола (поля) в ?ншу точку.

Символом величини зазвичай ? латинська л?тера $U$. Напруга в систем? SI вим?рю?ться у вольтах (позначення одиниц?: B, м?жнародне: V).

Напруга може бути визначена з? сп?вв?дношення:

$U={\frac {W}{Q}}$,

де W — робота сторонн?х ? кулон?вських сил з перем?щення заряду, Q — величина електричного заряду.

Для потенц?ального поля напруга в?дпов?да? р?зниц? потенц?ал?в м?ж двома точками електричного поля: U = φ₁-φ₂.

?з закону Ома для неповного кола:

$U=I\cdot R$,

де I — електричний струм, що проходить по пров?днику, R — електричний оп?р пров?дника.

Для вим?рювання напруги можуть використовувати прилади, як? називаються вольтметрами, м?л?вольтметрами тощо.

Напруга може являти собою або джерело енерг?? (електроруш?йну силу), або втрачену, використану чи збережену енерг?ю (спад напруги).

Схож?сть з г?дравл?кою

Простою под?бн?стю для електричного кола ? вода, яка тече в замкненому контур? трубопроводу, що керу?ться механ?чним насосом. Це можна назвати ?водним колом?. Р?зниця потенц?ал?в м?ж двома точками, в?дпов?да? р?зниц? тиск?в м?ж ними. Якщо насос створю? р?зницю тиск?в м?ж двома точками, то вода, котра тече з одн??? точки до ?ншо?, зможе виконувати роботу, наприклад, керувати турб?ною. Так само, робота може бути виконана електричним струмом, який створю?ться р?зницею потенц?ал?в, що скаж?мо забезпечу?ться акумулятором. Наприклад, напруга, надана достатньо зарядженою автомоб?льною батаре?ю, може ?штовхати? великий струм кр?зь обвитки стартерного двигуна автомоб?ля. Коли водяний насос не працю?, в?н не виробля? р?зниц? тиск?в, отже турб?на не оберта?ться. Точно так само, якщо акумулятор автомоб?ля ? дуже слабким або ?мертвим?, то в?н не зможе ув?мкнути стартер.

Пор?вняння з г?дравл?кою, ? корисним способом розум?ння багатьох електричних тверджень. У так?й систем? робота, проведена для пересування води, дор?вню? тиску, помноженому на обсяг перем?щено? води. Под?бно-й в електричн?й схем? робота, проведена для перем?щення електрон?в або ?нших нос??в заряду, дор?вню? ?електричному тиску?, помноженому на к?льк?сть електричних заряд?в, котр? пересуваються. Що стосу?ться ?потоку?, то чим б?льш ?в?дм?нний нап?р? м?ж двома точками (р?зниця потенц?ал?в або р?зниця тиск?в води), тим б?льший пот?к виника? м?ж ними (електричний струм або теч?я води).

Г?дравл?чний контур (л?воруч) ? електричне коло (праворуч): р?зниця електричних потенц?ал?в м?ж двома точками А ? В електричного кола под?бна р?зниц? тиск?в м?ж двома точками А ? В в?дпов?дного водного контуру. На малюнку також показано наступн? пристро?, под?бн? один одному: 1 — водяний насос / джерело напруги; 2 — турб?на / лампочка; 3 — клапан регулювання / резистор; 4 — зап?рний клапан / вимикач.

Зв'язок м?ж напругою та напружен?стю електричного поля

Електричну напругу можна визначити, знаючи напружен?сть електричного поля:

$U_{AB}={\frac {W_{A\longrightarrow B}}{q}}=\int \limits _{A}^{B}{\vec {E}}\cdot \;d{\vec {l}}.$

?нтегрування в?дбува?ться м?ж точками A ? B, ? значення ?нтеграла не залежить в?д вибору шляху. Зв?дси виплива?, що напруга м?ж двома точками може бути додатною (+), в?д'?мною (-), а в окремих випадках дор?внювати нулю.

Напруга роз?мкненого джерела струму

Електрична напруга ялового джерела струму (без навантаження) дор?вню? електроруш?йн?й сил? (ЕРС) цього джерела, що виплива? з? сп?вв?дношення:

$U=\varepsilon -IR_{w},$

де:

$U$ — напруга на виводах джерела,

$\varepsilon$ — електроруш?йна сила,

$R_{w}$ — внутр?шн?й оп?р джерела,

$I$ — струм, отриманий в?д джерела.

Для холостого ходу: $I=0,$ отже

$U=\varepsilon .$

Одиниця вим?рювання

Вольт (символ: укр. В, англ. V) — пох?дна одиниця для електричного потенц?алу, електрично? р?зниц? потенц?ал?в та електроруш?йно? сили. Назву Вольт прийнято на честь ?тал?йського ф?зика Алессандро Вольта (1745—1827), який винайшов ?вольтову купу?, а можливо, й першу х?м?чну батарею.

М?ж двома точками електричного поля ?сну? напруга 1 В, якщо для перем?щення заряду 1 Кл м?ж цими точками потр?бна робота 1 Дж.

$\mathrm {1V={\frac {1J}{1C}}} ,$

? розм?рн?сть вольта

$\mathrm {V={\frac {kg\cdot m^{2}}{s^{3}\cdot A}}} .$

Напруга в колах зм?нного струму

У колах зм?нного струму напруга може бути означена дек?лькома терм?нами, а саме: митт?ва, середньоквадратична, середня та максимальна (найб?льша).

Середньоквадратичне значення $U_{sk}$ (електротехн?чн? найменування: чинна, ефективна напруга що визнача?ться за весь пер?од коливань) пер?одично? електрично? напруги з пер?одом $T$ визнача?ться як:

$U_{sk}={\sqrt {{\frac {1}{T}}\int \limits _{0}^{T}u^{2}(t)\ dt}}.$

Середн? значення напруги $U_{sr}$ визнача?ться як:

$U_{sr}={\frac {1}{T}}\int \limits _{0}^{T}u(t)\ dt.$

Для синусо?дально? зм?нно? напруги, хвилю яко? можна означити вираженням:

$u(t)=U_{max}\sin(\omega \cdot t+\varphi ),$

середньоквадратичне значення напруги:

$U_{sk}={\frac {1}{\sqrt {2}}}\ U_{max}$

середн? значення дор?вню? 0, а середня величина  абсолютного значення:

$U_{sr}={\frac {2}{\pi }}\ U_{max}\approx 0{,}637U_{max},$

де:

$U(t)$ — митт?ва залежн?сть напруги в?д часу $t,$

$U_{max}$ — найб?льша напруга, що дор?вню? ?? ампл?туд?,

$U_{sk}$ — середньоквадратична напруга,

$U_{sr}$ — середня напруга,

$\omega$ — пульсац?я,

$\varphi$ — початкова фаза.

У мережах низько? напруги Укра?ни, фазна середньоквадратична напруга (вим?ряна м?ж фазним пров?дником, тобто тим, що знаходиться п?д напругою, ? нулем/землею) становить 230 В, а м?жфазна напруга (вим?ряна м?ж двома фазними пров?дниками) дор?вню? 400 В, що в?дпов?да? таким ампл?тудам: $U_{max}$ ≈ 325 В i 563 В. М?ж фазною напругою $U_{f}$ та л?н?йною (м?жфазною) напругою $U_{p}$ у трифазн?й симетричн?й з?ркопод?бн?й систем?, наявне таке сп?вв?дношення:

$U_{p}={\sqrt {3}}\,U_{f},$ тобто л?н?йна напруга в 1,73 рази б?льша за фазну.

Р?вн? напруги

У р?зних напрямках д?яльност? людини використовують в?дм?нн? стандартн? р?вн? напруги. Часто це визнача?ться узвича?ним для дано? галуз? значенням, як, наприклад, 12 В для звичайного автомоб?льного акумулятора або використання в побутов?й електромереж?. В Укра?н? побутова електромережа ма? напругу 220…230 В зм?нного струму.

Високовольтн? електричн? мереж?

Попереджувальний знак ?Висока напруга?

Потужн?сть електрично? енерг??, насамперед, дор?вню? напруз? помножен?й на струм, тож чим вище електрична напруга в мереж?, тим менший потр?бен струм (отже нижч? втрати електроенерг??), досить тонших дрот?в ЛЕП або жил кабелю (заощадження кольорових метал?в), для передавання певно? електрично? потужност? на велик? в?дстан?.

Стандартними для Укра?ни ? — 6, 10, 35, 110, 150, 220, 330, 400, 500, 750 кВ зм?нно? напруги та 800 кВ пост?йно? напруги (± 400 кВ).

У ?вроп? — 33, 132, 150, 220, 300—330, 380—400, 500, 750 кВ зм?нно? напруги. В деяких кра?нах використовують нестандартн? р?вн?, наприклад 275 кВ у Велик?й Британ?? або 450 кВ для м?ждержавних л?н?й, що пов'язують скандинавськ? кра?ни з континентальною ?вропою.

У США — 33, 115, 138, 161, 230, 345, 500 кВ зм?нно? напруги

У так зван?й рос?йськ?й федерац??, стандартними ? високовольтн? напруги — 6, 10, 20, 35, 110, 150, 230, 330, 500, 750, 1150 кВ зм?нно? напруги та 400 ? 800 кВ пост?йно? напруги.

Загалом, головною причиною в?дм?нних стандартних р?вн?в напруги в окремих кра?нах, ? р?зний ступ?нь ?? зб?льшення, з розвитком електротехн?ки п?д час початково? ?зольованост? енергетичних систем. Сл?д зазначити, що зважаючи на сум?сну д?ю багатьох електричних систем та досить великий час ?х роботи, можливе використання у певних рег?онах клас?в напруги притаманних сус?дн?м системам. Як приклади, в Укра?н?, можна навести Донецьку та Закарпатську област?.

Побутова розпод?льна мережа

Побутов? р?вн? напруги та частоти у св?т?

Найб?льш поширеною побутовою напругою у Св?т? (зокрема ? в Укра?н?) ? 230 В. Водночас, у П?вн?чн?й Америц?, Тайван? та п?вн?чних частинах П?вденно? Америки, використовують напругу 120 В або м?жфазну 210 В на в?дм?ну в?д нашо? — 400 вольт.

Автомоб?льн? системи

В ус?х легкових автомоб?лях цив?льного призначення використовують акумулятори з ном?нальною пост?йною напругою 12 В. Для в?йськових модиф?кац?й автомоб?л?в та вантаж?вок, деяких л?тальних апарат?в, ном?нальною ? напруга 24 В, яко? досягають посл?довним з'?днанням двох звичайних акумулятор?в. Характерним прикладом, ? автомоб?ль Хаммер H1 у якого дв? 12-вольтов? батаре?, при?днано до бортово? мереж? паралельно, для отримання б?льшо? ?мност?, на в?дм?ну в?д в?йськового HMMWV, де дв? батаре? з'?днан? посл?довно, для забезпечення подво?но? напруги — 24 вольти.^{[джерело?]}

Одн??ю з можливих причин використання 12-вольтово? мереж?, ? досл?ди з першими автомоб?льними акумуляторами, як? показали, що у раз? застосування кислотних акумулятор?в, економ?чно найб?льш виг?дно використання акумулятор?в напругою 12 В з 6 банками, залитими кислотним електрол?том.^{[джерело?]}

Л?таки

На б?льшост? сучасних великих л?так?в для основного живлення використовують трифазн? генератори зм?нного струму з обвитками розташованими так, що кожна фаза зм?щена в?дносно ?ншо? на 120 градус?в. Виводи генератора з'?днан? так званим способом з?рки, коли початки трьох фазних обвиток обвитки об'?днан? докупи, щоб утворити нейтральну точку яка заземлена. За допомогою такого з'?днання можна отримати два показники напруги — фазну та л?н?йну. Отже у л?таку мережева напруга становить 200 вольт, фазна напруга — приблизно 115 вольт, а частота — 400 Гц.

М?жнародна косм?чна станц?я

Напруга в?д американських сонячних батарей становить близько 160 вольт пост?йного струму (що б?льше напруга, то вища потужн?сть). Коробка на МКС п?д назвою DDCU (блок перетворювача пост?йного струму) знижу? напругу до 124 вольт для використання в сегмент? США. За потреби напругу знову зменшують для застосування в модулях м?жнародних партнер?в. Японськ? модул? мають мережу 50 вольт, а рос?йськ? працюють на 28 вольтах. Для окремих частин обладнання, може знадобитися додаткове зниження напруги.

Висока напруга

Робота на високовольтн?й ЛЕП

М?жнародна електротехн?чна ком?с?я та низка нац?ональних ? м?жнародних стандарт?в (IET, IEEE, VDE тощо) визначають високу напругу, як ту що ? вище 1000 В для зм?нного струму, ? принаймн? 1500 В для пост?йного струму, ? в?др?зняють ?? в?д низько? напруги (50-1000 В зм?нного струму або 120—1500 В пост?йного) ? занизько? напруги (<50 В зм?нного струму або <120 В пост?йного). Цей под?л використовують задля створення нормативних документ?в стосовно проводки ? безпеки електрообладнання.

Розг?нна напруга для застар?лих телев?з?йних електронно-променевих трубок або осцилограф?в (цей р?вень напруги лежить у межах в?д > 5 кВ до 27 кВ), може бути визначена за IEC 60038, як середня (1 — 35 кВ) напруга (англ. medium voltage), пор?вняно з ?ншими напругами живлення (висока напруга, (англ. high voltage) 35 — 230 кВ, надвисока напруга (англ. extra-high voltage) 245—1200 кВ).

Додатки

Р?зниця електричних потенц?ал?в м?ж точками, може бути отримана накопиченням електричного заряду (скаж?мо, конденсатором) та електроруш?йною силою (наприклад, електромагн?тною ?ндукц??ю в генератор?,

Напруги в кол? RLC: U, U_R, U_L ? U_C (посл?довне з'?днання).

котушках ?ндуктивност? чи трансформаторах). У макроскоп?чному вим?р? р?зниця потенц?ал?в може бути викликана електрох?м?чними процесами (наприклад, в елементах та батареях), п'?зоелектричним ефектом, спричиненим тиском, та термоелектричним ефектом.

Якщо м?ж двома точками ? електрична напруга, завжди ?сну? електричне поле, яке вплива? на нос?? заряду. Якщо точки розташовано на електропров?дному матер?ал?, в якому нос?? заряду ? рухомими, напруга виклика? ?х спрямований рух, ? електричний струм тече.

Зазвичай, терм?н ?напруга? використовують для опису спаду напруги на електричному пристро? (наприклад як резистор). Спад напруги на пристро? можна визначити як р?зницю м?ж вим?рами на кожному вивод? цього пристрою, в?дносно загально? опорно? точки (або земл?). Спад напруги — це р?зниця м?ж двома показаннями. Дв? точки в електричному кол?, як? з'?днано зразковим пров?дником без опору ? котр? не перебувають всередин? зм?нного магн?тного поля, матимуть нульову напругу. Будь-як? дв? точки з однаковим потенц?алом може бути з'?днано пров?дником, ? м?ж ними не прот?катиме струм. Коли йдеться про зм?нний струм (AC), ?сну? р?зниця м?ж митт?вою напругою ? середн?м значенням напруги.

Мультиметр налаштований на вим?рювання пост?йно? напруги DC

В електричному кол?, що живиться в?д зразкового генератора напруги, р?зниця електричних потенц?ал?в м?ж двома полюсами генератора, дор?вню? електроруш?йн?й сил?. Якщо розглядати звичайний генератор, напруга на його виводах буде нижчою, через спад напруги на внутр?шньому опор? генератора.

Вим?рювальн? прилади

Приладами для вим?рювання напруги, ?: вольтметр, потенц?ометр ? осцилограф. В?дпов?дно до закону Ома, вольтметр працю? завдяки вим?рюванню спаду напруги на одиниц? опору. Потенц?ометр д?? за способом пор?вняння у мостовому кол?, нев?домо? (вим?рювано?) напруги з в?домою (зразковою) напругою. Катодно-променевий осцилограф вим?рю? завдяки посиленню напруги ? використанню ?? для в?дхилення електронного променя в?д прямо? л?н??, тобто в?дхилення променя пропорц?йне вим?рюван?й напруз?.

Стосовно зм?нного струму, прилади показують чинне значення напруги. Чинне значення, виявля? енергетичн? властивост? сигналу на в?дм?ну в?д митт?вого значення, яке визнача? його показов? (?нформац?йн?) ознаки.

Див. також

• Електрика
• Спад напруги
• Под?льник напруги
• Зсув фаз
• Електротехн?ка
• Зм?нний струм
• Джерело напруги
• Електрох?м?чний потенц?ал
• Електростатичний потенц?ал
• Електромагн?тний потенц?ал
• Крокова напруга
• Перенапруга
• Електротравма
• Побутова електрична мережа
• Фантомне живлення
• Електричний струм

Джерела

• Кучерук ?. М., Горбачук ?. Т., Луцик П. П. Загальний курс ф?зики : навч. пос?бник у 3-х т. — Ки?в : Техн?ка, 2006. — Т. 2 : Електрика ? магнетизм.
• Сивухин Л. В. Общий курс физики. Том III. Электричество. — Москва : Наука, 1977.
• Буд?щев М. С. Електротехн?ка, електрон?ка та м?кропроцесорна техн?ка. П?дручник. — Льв?в : Аф?ша, 2001. — 424 с.
• ДСТУ 2843-94. Електротехн?ка. Основн? поняття. Терм?ни та визначення. Чинний в?д 2025-08-07. — Ки?в : Держспоживстандарт Укра?ни, 1995. — 65 с.