Napięcie jest reprezentacją energii potencjalnej elektrycznej na jednostkę ładunku. Jeśli jednostka ładunku elektrycznego została umieszczona w miejscu, napięcie wskazuje energia potencjalna tego w tym momencie. Innymi słowy, jest to pomiar energii zawartej w pole elektrycznelub obwód elektryczny w danym punkcie. Jest to równe pracy, jaką należałoby wykonać na ładunek jednostkowy względem pola elektrycznego, aby przenieść ładunek z jednego punktu do drugiego.
Napięcie jest wielkością skalarną; nie ma kierunku. Prawo Ohma mówi, że napięcie jest równe prądowi razy rezystancja.
Jednostki napięcia
The Jednostka SI napięcia to wolt, taki że 1 wolt = 1 dżul / kulomb. Jest reprezentowany przez V. Volt został nazwany na cześć włoskiego fizyka Alessandra Volty, który wynalazł baterię chemiczną.
Oznacza to, że jeden kulomb ładunku zyska jedną dżul energii potencjalnej, gdy zostanie przemieszczony między dwoma miejscami, w których różnica potencjałów elektrycznych wynosi jeden wolt. Dla napięcia 12 między dwoma lokalizacjami jeden kulomb ładunku zyska 12 dżuli energii potencjalnej.
Sześciowoltowa bateria ma potencjał, by jeden kulomb ładunku uzyskał sześć dżuli energii potencjalnej między dwoma lokalizacjami. Dziewięciowoltowa bateria ma potencjał, by jeden kulomb naładowania zyskał dziewięć dżuli energii potencjalnej.
Jak działa napięcie
Bardziej konkretnym przykładem napięcia z prawdziwego życia jest zbiornik na wodę z wężem rozciągającym się od dołu. Woda w zbiorniku reprezentuje zmagazynowany ładunek. Napełnianie zbiornika wodą wymaga pracy. Tworzy to zapas wody, podobnie jak oddzielanie ładunku w akumulatorze. Im więcej wody w zbiorniku, tym większe jest ciśnienie i woda może wydostawać się przez wąż z większą energią. Gdyby w zbiorniku było mniej wody, opuściłby ją mniej energii.
Ten potencjał ciśnienia jest równoważny napięciu. Im więcej wody w zbiorniku, tym większe ciśnienie. Im więcej ładunku jest przechowywane w akumulatorze, tym większe napięcie.
Po otwarciu węża płynie prąd wody. Ciśnienie w zbiorniku określa szybkość wypływu z węża. Prąd elektryczny mierzy się w amperach lub amperach. Im więcej masz woltów, tym więcej amperów prądu, tak samo jak wyższe ciśnienie wody, tym szybciej woda wypłynie ze zbiornika.
Jednak na prąd wpływa również opór. W przypadku węża jest to szerokość węża. Szeroki wąż pozwala na przepływ większej ilości wody w krótszym czasie, a wąski wąż zapobiega przepływowi wody. Prąd elektryczny może również powodować rezystancję mierzoną w omach.
Prawo Ohma mówi, że napięcie jest równe prądowi i oporności. V = I * R. Jeśli masz akumulator 12 V, ale twoja rezystancja wynosi dwa omy, twój prąd wyniesie sześć amperów. Gdyby rezystancja wynosiła jeden om, Twój prąd wyniósłby 12 amperów.