ولتاژ چیست ؟!

ولتاژ چیست به زبان ساده ؟ ولتاژ که به اختلاف پتانسیل الکتریکی یا فشار برق هم مشهور است در واقع یک نیرو یا انرژی الکتریکی است که وظیفه آن جابجا کردن بار الکتریکی از یک نقطه به نقطه دیگر است و می توان اینگونه گفت که ولتاژ به زبان ساده، نیرویی است که موجب ایجاد جریان الکتریکی در سیم یا مدار می شود.

اگر بخواهیم یک مقدار عمیق تر به اصطلاحات برق و کلمات رایج در این حوزه بپردازیم  باید بیان کنیم که اختلاف پتانسیل الکتریکی می تواند باعث برقراری جریان الکتریکی شود و برای یک میدان الکترواستاتیک، voltage برابر است با اختلاف پتانسیل الکتریکی، اما در حالت کلی میدان الکتریکی و مغناطیسی با زمان تغییر می کنند و این نشان دهنده این است که این دو معادل هم نیستند. واحد اندازه گیری ولتاژ در مدارهای الکتریکی و در کل در صنعت برق، ولت است که با نماد V نمایش داده می شود و به زبان عامیانه سرعت حرکت الکتریسیته یا فشار وارد شده برای حرکت الکترون ها است.

به طور مثال یک وسیله برقی را در نظر بگیرید. برای روشن کردن این وسیله برقی باید آن را بین دو نقطه که هر دو دارای اختلاف پتانسیل الکتریکی است، وصل کنیم. بر فرض مثال اگر بخواهید یک لامپ را روشن کنید بایستی آن را بین قطب های یک باطری که اختلاف پتانسیل بین آنها یک و نیم ولت است، وصل کنید تا این قدرت را داشته باشد که این لامپ کوچک را روشن کند.

نکته ای که قابل ذکر است این است که ما اکثراً در ساختمان با ولتاژ 220 ولت سر و کار داریم اما برق آسانسور، موتورخانه ها و حتی چیلرها با برق سه فاز کار می کنند. در کشورهای مختلف voltage برق متفاوت از هم هستند. به طور مثال به جز کشورهایی مانند ژاپن، فیلیپین و عربستان که ۱۱۰ ولت و ۶۰ هرتز می باشد، در قاره آسیا، اروپا، آفریقا و استرالیا voltage برق ۲۲۰ ولت و ۵۰ هرتز است. به خاطر همین اگر از کشورهایی که ذکر کردیم یک وسیله برقی خریداری کردید حتماً به ولت آن توجه کنید که مبادا تفاوتی با ولت داخل کشور داشته باشد.

تفاوت ولتاژ و جریان

همان طوری که در بالا هم به این موضوع اشاره کردیم الکتریسیته همان حرکت و جابجایی الکترون ها در یک جسم رسانا است و اگر بتوانیم این حرکت را به صورت کاملاً هدفمند تحت کنترل خودمان داشته باشیم به راحتی می توانیم از آن برای رسیدن به اهداف خود استفاده کنیم. به طور مثال وسایلی مانند لپ تاپ، کامپیوتر، گوشی های تلفن همراه، چراغ های مطالعه، یخچال، تلویزیون و خیلی از وسایل و تجهیزات الکتریکی و برقی که امکان دارد هر کدام با voltage خاصی کار کند، فقط به وسیله همین مفهوم کنترل و جابجایی حرکت الکترون ها در یک جسم رسانا، آماده این هستند تا نیازهای شما را برآورده کنند.

در این میان هر بار الکتریکی موجب می شود تا یک میدان الکتریکی در اطراف خودش ایجاد کند که به میدان الکتریکی مشهور است و گاهاً دیده می شود در برخی از نقاط این میدان قوی تر و در برخی از نقاط هم این میدان ضعیف تر می شود که این قوی بودن یا ضعیف بودن میدان الکتریکی به یک عامل ایجاد کننده که همان بار الکتریکی است، وابسته است. به اختلاف پتانسیل الکتریکی بین این دو نقطه voltage گفته می شود. این یعنی، به وجود آمدن یک اختلاف سطح پتانسیل الکتریکی یک نقطه نسبت به یک نقطه دیگر.

در بالا به این موضوع اشاره کردیم که واحد اندازه گیری voltage که آن را با نماد V و بعضاً هم با نماد E نشان می دهند، ژول بر کولن (J/C) است که به افتخار یکی از دانشمندهای به نام و مشهور ایتالیایی به نام الساندرو ولتا (Alessandro Volta) که برای اولین بار باتری شیمیایی را اختراع نمود، نام ولت (Volt) را روی این کمیت قرار دادند.

رابطه ولتاژو جریان و توان

برای اینکه این موضوع بیشتر قابل درک باشد تصویر زیر را در نظر بگیرید. این تصویر یکی از ساده ترین روش ها برای درک مفاهیمی مانند الکتریسیته و voltage است. تصویر زیر از یک تانکر و یک باریکه یا شاهراه کوچک تشکیل شده است. آبی که در این تصویر مشاهده می کنید معادل بار، ولتاژ برابر است با اختلاف فشار آب و در نهایت جریان آب عبوری از باریکه یا شاهراه کوچک هم معادل جریان الکتریکی است.

با این مثال ساده به راحتی می توانید متوجه شوید که هرگاه مقدار آب موجود در تانکر افزایش پیدا کند به طبع فشار آب و همچنین جریان آب عبوری از باریکه هم افزایش پیدا می کند و این نشان دهنده این است که جریان الکتریکی یک رابطه مستقیم با بار الکتریکی دارد. (I∝Q)

از آن طرف هم می توان به این نتیجه دست پیدا کرد که با افزایش ارتفاع تانکر (نه افزایش مقدار آب)، جریان عبوری از باریکه هم به علت اینکه فشاری بیشتری پشت آن است، افزایش پیدا می کند و این نشان دهنده این است که جریان الکتریکی با voltage الکتریکی یک رابطه مستقیم دارد. (I∝V)

فرمول محاسبه آمپر و ولتاژ

فرمول ولتاژ یعنی توان بر حسب وات برابر است با voltage ضربدر جریان (P=V*I)

ولتاژ منفی چیست؟

در واقع ولتاژ کمتر از ولتاژ مرجع یا همان اِرت (زمین) به ولتاژ منفی مشهور است.

انواع ولتاژ

ولتاژ را می توان به سه دسته متفاوت دسته بندی کرد:

دسته اول: ولتاژ یک سو شونده و یا DC

جهت جریان در این نوع ولتاژ ثابت است و تغییری در آن وجود ندارد. این یعنی جریان از صفر به مثبت و یا از صفر به منفی تغییر جهت نمی دهد و یک ولتاژ ثابت را در جعبه فیوز نشان می دهد.

دسته دوم: ولتاژ متناوب و یا AC

جهت جریان در این ولتاژ به صورت مرتب در هر ثانیه چندین بار به سمت مثبت و چندین بار هم به سمت منفی حرکت می کند که تعداد این تغییرات در هر ثانیه به سیکلیا هرتز مشهور است.

دسته سوم: ولتاژ موثر و یا RMS

در واقع ولت مترهای عقربه ای و دیجیتال این نوع voltage را نشان می دهند که در برقی شهری از آن استفاده می شود. به طور مثال اگر برق شهری را به وسیله دستگاه اسیلوسکوپ (به این نکته دقت کنید که این دستگاه به صورت مستقیم نمی تواند به برق شهری وصل شود و این موردی که بیان می کنیم فقط در حد یک مثال ساده است) اندازه گیری کنیم چیزی در حدود 310 ولت را اندازه می گیرد که مقدار موثر آن، همان 220 ولت است. در حقیقت voltage موثر یعنی اگر شما پیک یک ولتاژ AC را مشاهده نمایید در برق شهری از کل ولتاژ پیک استفاده نمی شود و قطعاً پایین تر و کمتر از آن را استفاده می کنیم.

 از ولتاژ چه می‌دانید؟

ولتاژ یکی از کلیدی ترین پارامترهای مرتبط با مدارهای الکتریکی و الکترونیکی است. این واژه به طور گسترده ای در مشخصات و محاسبات طیف گسترده ای از اقلام الکتریکی از باتری گرفته تا رادیو و لامپ ها دیده می شود و در بالای همه معیار‌ها این ولتاژ است که در مدارها نیز اندازه گیری می شود.

این معیار برای کارکرد یک وسیله بسیار مهم است، زیرا اتصال وسایل الکتریکی و الکترونیکی به ولتاژ صحیح ضروری است. به عنوان مثال اگر یک لامپ 240 ولت را به یک باتری 12 ولت متصل کنید قطعا روشن نمی شود.

بر عکس اگر یک دستگاه 5 ولت USB را به یک منبع 240 ولت وصل کنید با عبور بیش از حد جریان سوخته و آسیب جبران ناپذیری به مجموعه وارد می شود. علاوه بر این، سطح ولتاژ درون یک مدار کلید عملکرد آن است. به یاد داشته باشید اگر ولتاژ نادرستی وجود داشته باشد، ممکن است نشانه رویداد Mal-function باشد. به همین دلایل ولتاژ الکتریکی یک پارامتر اصلی است و دانستن اینکه ولتاژ چیست می تواند یک نیاز اصلی در هر شرایطی باشد.

اصول ولتاژ و مقادیر ولتاژی لازم

ولتاژ در حقیقت فشاری است که الکترونهای دارای بار را مجبور به جریان یافتن در یک مدار الکتریکی می کند. این جریان الکترون ها، در حقیقت همان جریان الکتریکی است. اگر پتانسیل مثبتی در یک انتهای هادی قرار گیرد، در این صورت بارهای منفی به سمت آن جذب می شود، زیرا بر خلاف بارها جلب می شود.

هرچه پتانسیل جذب بارها بیشتر باشد، جریان نیز بیشتر خواهد بود.
در حقیقت، ولتاژ فشار الکتریکی است و آن را در ولت اندازه گیری می کنیم که می تواند با حرف V نشان داده شود. به طور معمول حرف V برای معادلاتی مانند قانون اهم برای ولت استفاده می شود، اما گاهی ممکن است از حرف E استفاده شود که مخفف EMF (Electromotive Force) یا نیروی تحرک الکتریکی است. برای داشتن دیدی واضح تر درباره مقادیر ولتاژی لازم و اندازه گیری ولتاژ و تأثیر آن ها بر روی مدارهای الکتریکی و الکترونیکی، مکانیزم حرکت آب در لوله و حتی سیستم لوله کشی، معمولاً به عنوان یک شبیه سازی اساسی به کار می رود.

مخزن آب برای تأمین فشار (ولتاژ) برای فشار آوردن به جریان آب (جریان) از طریق لوله ها، بالا قرار می گیرد. هرچه فشار بیشتر باشد، جریان آب بیشتر می شود.

ولت چیست؟

واحد اندازه گیری ولتاژ ولت است ( به نام دانشمند ایتالیایی، الساندرو ولتا) که برخی از باتری های اولیه را ساخت و آزمایشهای زیادی مبتنی بر برق انجام داد. برای ایجاد یک ایده در مورد ولتاژهایی که وجود دارند، یک رادیوی معمولی را که از منبع حدود 12 ولت استفاده می کند، در نظر می گیریم.

سلول هایی که در باتری های خانگی قرار دارد ولتاژی در حدود 1.5 ولت دارند. سلول های نیکل کادمیوم قابل شارژ ولتاژی کمتر از 1.2 ولت دارند، اما به طور معمول می توان آنها را به جای انواع غیر قابل شارژ نیز استفاده کرد.

روش های مختلفی برای اندازه گیری ولتاژ وجود دارد، اما یکی از رایج ترین آنها استفاده از مولتی متر است. در سنجش ولتاژ های مختلف از مولتی مترهای آنالوگ یا دیجیتال می توان استفاده کرد.

این روزها از مولتی مترهای دیجیتال بهره بیشتری برده می شود، زیرا دقیق تر بوده و با قیمت های بسیار مناسبی در دسترس عموم هستند.ولتاژ باتری یا تک سلول نیز به عنوان Voltage بیان می شود. با این وجود مشخص شده است که وقتی باتری استفاده می شود ولتاژ آن کاهش می یابد. ، دلیل این امر وجود مقداری مقاومت در داخل سلول است.

با تــــِـک لایـــــت همراه باشید …