Διαφορά δυναμικού
Η τάση είναι αυτό που κάνει τα ηλεκτρικά φορτία να κινούνται. Είναι η "ώθηση" που αναγκάζει τα φορτία να κινηθούν σε ένα καλώδιο ή άλλο ηλεκτρικό αγωγό. Μπορεί να θεωρηθεί ως η δύναμη που ωθεί τα φορτία, αλλά δεν είναι δύναμη. Η τάση μπορεί να κάνει τα φορτία να κινηθούν, και αφού η κίνηση των φορτίων είναι ρεύμα, η τάση μπορεί να προκαλέσει ρεύμα.
Η διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού είναι ο πραγματικός επιστημονικός όρος, αλλά συνήθως ονομάζεται τάση. Ανεπίσημα, η τάση ή η διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού ονομάζεται μερικές φορές "Διαφορά δυναμικού". Η τάση ονομάζεται επίσης, σε ορισμένες περιπτώσεις, ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF).
Η τάση είναι μια διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού, η διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ δύο σημείων. Η μονάδα της διαφοράς ηλεκτρικού δυναμικού ή της τάσης είναι το βολτ. Το βολτ πήρε το όνομά του στη μνήμη του Αλεσάντρο Βόλτα. Ένα βολτ ισούται με ένα τζάουλ ανά κουλόμπ. Το σύμβολο της μονάδας βολτ γράφεται με κεφαλαίο V όπως στο (9V). Σύμφωνα με τους κανόνες του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων, το σύμβολο για μια μονάδα με όνομα που προέρχεται από το όνομα ενός προσώπου είναι κεφαλαίο.
Σημειώστε ότι το βολτ και η τάση είναι δύο διαφορετικά πράγματα. Το βολτ είναι μια μονάδα με την οποία μετράμε κάτι. Τόσο το ηλεκτρικό δυναμικό όσο και η τάση είναι πράγματα που μετράμε και το βολτ είναι η μονάδα μέτρησης και για τα δύο. Το σύμβολο για τη μονάδα βολτ γράφεται με ένα V (9 βολτ ή 9 V). Όταν η τάση χρησιμοποιείται σε έναν τύπο, μπορεί να πληκτρολογηθεί με πλάγια γράμματα, π.χ. V = 9 V {\displaystyle V=9\,{\text{V}} 
, ή γραμμένο με καλλιγραφικά γράμματα. Αν υπάρχει μόνο ένα σύμβολο με ένα γράμμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα πεζό v, π.χ. τάση = ρεύμα × αντίσταση {\displaystyle {\text{voltage}}={\text{current}}\times {\text{resistance}}} 
ή v = ir {\displaystyle {\text{v}}={\text{ir}}} 
. Οι ηλεκτρολόγοι μηχανικοί χρησιμοποιούν το σύμβολο e {\displaystyle e}
για την τάση, π.χ. e = i r {\displaystyle e=ir} 
, για να γίνει πολύ σαφής η διαφορά μεταξύ τάσης και βολτ.
Τεχνικά, η τάση είναι η διαφορά του ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ δύο σημείων και μετράται πάντα μεταξύ δύο σημείων. π.χ. μεταξύ του θετικού και του αρνητικού άκρου μιας μπαταρίας, μεταξύ ενός καλωδίου και της γης ή μεταξύ ενός καλωδίου ή ενός σημείου ενός κυκλώματος και ενός σημείου σε ένα άλλο τμήμα του κυκλώματος. Στην καθημερινή χρήση με το οικιακό ηλεκτρικό ρεύμα στις ΗΠΑ η τάση είναι συχνότερα 120V. Η τάση αυτή μετράται από το ηλεκτρικό καλώδιο έως τη γείωση.
Σημειώστε ότι πρέπει να υπάρχει τόσο τάση όσο και ρεύμα για να μεταφερθεί ισχύς (ενέργεια). Για παράδειγμα, ένα καλώδιο μπορεί να έχει υψηλή τάση, αλλά αν δεν συνδεθεί, δεν θα συμβεί τίποτα. Τα πουλιά μπορούν να προσγειωθούν σε γραμμές υψηλής τάσης, όπως 12kV και 16kV, χωρίς να πεθάνουν, επειδή το ρεύμα δεν διαρρέει το πουλί.
Υπάρχουν δύο τύποι τάσης, η τάση συνεχούς ρεύματος και η τάση εναλλασσόμενου ρεύματος. Η τάση συνεχούς ρεύματος (τάση συνεχούς ρεύματος) έχει πάντα την ίδια πολικότητα (θετική ή αρνητική), όπως σε μια μπαταρία. Η τάση AC (τάση εναλλασσόμενου ρεύματος) εναλλάσσεται μεταξύ θετικού και αρνητικού. Για παράδειγμα, η τάση από την πρίζα τοίχου αλλάζει πολικότητα 60 φορές ανά δευτερόλεπτο (στην Αμερική) ή 50 φορές ανά δευτερόλεπτο (στο Ηνωμένο Βασίλειο και την Ευρώπη). Το συνεχές ρεύμα χρησιμοποιείται συνήθως για τα ηλεκτρονικά και το εναλλασσόμενο ρεύμα για τους κινητήρες.
Σύνδεση καλωδίου υψηλής τάσης
Ορισμός
Τάση είναι η μεταβολή του Ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ δύο θέσεων
ή η μεταβολή της Ενέργειας Ηλεκτρικού δυναμικού ανά κουλούμπιο μεταξύ δύο θέσεων.
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}} 
Όπου V=Τάση, EPE=Ενέργεια ηλεκτρικού δυναμικού, q=φορτίο, ∆=διαφορά σε.
Τάση γείωσης
Η τάση μετριέται πάντα μεταξύ δύο σημείων, και το ένα από αυτά ονομάζεται συχνά "γείωση" ή σημείο μηδενικών βολτ (0V). Στις περισσότερες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις εναλλασσόμενου ρεύματος υπάρχει σύνδεση με τη γη. Η σύνδεση με την πραγματική γη γίνεται μέσω ενός σωλήνα νερού, μιας ράβδου γείωσης που θάβεται ή οδηγείται στη γη ή ενός κατάλληλου μεταλλικού αγωγού (όχι σωλήνα αερίου) που θάβεται στο υπέδαφος. Η σύνδεση αυτή γίνεται στο σημείο εισόδου του ηλεκτρικού συστήματος σε ένα κτίριο, σε κάθε στύλο όπου υπάρχει μετασχηματιστής στο δρόμο (συχνά σε ηλεκτρικό στύλο) και σε άλλα σημεία του συστήματος. Όλος ο πλανήτης Γη χρησιμοποιείται ως σημείο αναφοράς για τη μέτρηση της τάσης. Σε ένα κτίριο αυτή η γείωση μεταφέρεται σε κάθε ηλεκτρική συσκευή με δύο καλώδια. Το ένα είναι ο "αγωγός γείωσης" (το πράσινο ή γυμνό καλώδιο) και χρησιμοποιείται ως γείωση ασφαλείας για τη σύνδεση των μεταλλικών μερών του εξοπλισμού με τη γη. Το άλλο χρησιμοποιείται ως ένας από τους ηλεκτρικούς αγωγούς στα κυκλώματα του συστήματος και ονομάζεται "ουδέτερος αγωγός". Αυτό το καλώδιο που βρίσκεται στο δυναμικό γείωσης ολοκληρώνει όλα τα κυκλώματα μεταφέροντας το ρεύμα από κάθε ηλεκτρικό εξοπλισμό πίσω στο σημείο εισόδου του συστήματος στα κτίρια και στη συνέχεια στον μετασχηματιστή που βρίσκεται συνήθως στον δρόμο. Σε πολλά σημεία εκτός των κτιρίων καθίσταται περιττή η ύπαρξη ενός καλωδίου για την ολοκλήρωση των κυκλωμάτων και τη μεταφορά του ρεύματος από τα κτίρια στις γεννήτριες. Το μονοπάτι επιστροφής που μεταφέρει όλο το ρεύμα πίσω είναι η ίδια η γη. Στα
κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, το αρνητικό άκρο μιας γεννήτριας ή μιας μπαταρίας ονομάζεται συχνά "γείωση" ή σημείο μηδενικής τάσης (0V), παρόλο που μπορεί να υπάρχει ή να μην υπάρχει σύνδεση με τη γη. Μπορεί να υπάρχουν διάφορες γειώσεις στην ίδια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB), για παράδειγμα σε ευαίσθητα αναλογικά κυκλώματα, το τμήμα αυτό του κυκλώματος μπορεί να χρησιμοποιεί μια "αναλογική γείωση" και το ψηφιακό τμήμα, να έχει μια "ψηφιακή γείωση".
Στον ηλεκτρικό εξοπλισμό το σημείο 0 volt μπορεί να είναι το μεταλλικό πλαίσιο που ονομάζεται γείωση πλαισίου ή μια σύνδεση με την πραγματική γη που ονομάζεται γείωση γείωσης, το καθένα με το δικό του σύμβολο που χρησιμοποιείται στα ηλεκτρικά σχηματικά σχέδια (σχέδια κυκλωμάτων).
Εργαλεία μέτρησης
Μερικά από τα εργαλεία για τη μέτρηση της τάσης είναι το βολτόμετρο και ο παλμογράφος.
Το βολτόμετρο μετρά την τάση μεταξύ δύο σημείων και μπορεί να ρυθμιστεί στη λειτουργία DC ή AC. Το βολτόμετρο μπορεί να μετρήσει την τάση συνεχούς ρεύματος μιας μπαταρίας για παράδειγμα (τυπικά 1,5V ή 9V) ή την τάση εναλλασσόμενου ρεύματος από την πρίζα στον τοίχο (τυπικά 120V).
Για πιο σύνθετα σήματα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί παλμογράφος για τη μέτρηση της τάσης συνεχούς ή/και εναλλασσόμενου ρεύματος, για παράδειγμα για τη μέτρηση της τάσης σε ένα ηχείο.
Διαφορά δυναμικού
Η τάση ή η διαφορά δυναμικού από το σημείο α στο σημείο β είναι η ποσότητα ενέργειας σε τζάουλ (ως αποτέλεσμα του ηλεκτρικού πεδίου) που απαιτείται για να μετακινηθεί 1 κουλόμπ θετικού φορτίου από το σημείο α στο σημείο β. Μια αρνητική τάση μεταξύ των σημείων α και β είναι εκείνη στην οποία απαιτείται 1 κουλόμπ ενέργειας για να μετακινηθεί ένα αρνητικό φορτίο από το σημείο α στο β. Εάν υπάρχει ένα ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο γύρω από ένα φορτισμένο αντικείμενο, τα αρνητικά φορτισμένα αντικείμενα θα έλκονται προς υψηλότερες τάσεις και τα θετικά φορτισμένα αντικείμενα θα έλκονται προς χαμηλότερες τάσεις. Η διαφορά δυναμικού/τάση μεταξύ δύο σημείων είναι ανεξάρτητη από τη διαδρομή που ακολουθείται για να φτάσει από το σημείο α στο β. Έτσι, η τάση από το α στο β + η τάση από το β στο γ θα είναι πάντα ίση με την τάση από το α στο γ.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι η τάση;
A: Η τάση είναι μια διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού, η διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ δύο σημείων. Μπορεί να θεωρηθεί ως η δύναμη που ωθεί τα φορτία να κινηθούν σε ένα καλώδιο ή άλλο ηλεκτρικό αγωγό.
Ερ: Ποια μονάδα χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της τάσης;
Α: Η μονάδα μέτρησης της τάσης είναι το βολτ. Το σύμβολο αυτής της μονάδας γράφεται με κεφαλαίο V (9V).
Ε: Πώς η τάση προκαλεί ρεύμα;
Α: Η τάση μπορεί να προκαλέσει την κίνηση φορτίων, και αφού τα κινούμενα φορτία δημιουργούν ρεύμα, η τάση μπορεί να προκαλέσει ρεύμα.
Ερ: Ποιος ήταν ο Αλεσάντρο Βόλτα και γιατί το βολτ πήρε το όνομά του;
Α: Ο Αλεσάντρο Βόλτα ήταν ένας Ιταλός φυσικός που εφηύρε την πρώτη μπαταρία το 1800. Το βολτ πήρε το όνομά του ως ένας τρόπος να τιμηθεί η συμβολή του στην επιστήμη.
Ερ: Τα βολτ και η τάση είναι δύο διαφορετικά πράγματα;
Α: Ναι, τα βολτ είναι μονάδες με τις οποίες μετράμε κάτι, ενώ η τάση αναφέρεται σε αυτό που μετράμε χρησιμοποιώντας αυτές τις μονάδες.
Ερ: Ποιοι είναι οι δύο τύποι τάσης;
Α: Υπάρχουν δύο τύποι τάσης - DC (συνεχές ρεύμα) και AC (εναλλασσόμενο ρεύμα). Το συνεχές ρεύμα έχει πάντα την ίδια πολικότητα, ενώ το εναλλασσόμενο ρεύμα εναλλάσσεται μεταξύ θετικής και αρνητικής πολικότητας.
Ερ: Είναι δυνατόν τα πτηνά να προσγειώνονται σε γραμμές υψηλής τάσης χωρίς να πάθουν ζημιά;
Α: Ναι, τα πουλιά μπορούν να προσγειωθούν σε γραμμές υψηλής τάσης, όπως 12kV και 16kV, χωρίς να πεθάνουν, επειδή πρέπει να υπάρχει τόσο τάση όσο και ρεύμα για να μεταφερθεί δύναμη (ενέργεια) μέσω αυτών - αν υπάρχει μόνο το ένα στοιχείο τότε δεν θα συμβεί τίποτα.
