Elektrické napětí

Z Multimediaexpo.cz

Informace uvedené v tomto článku je potřeba ověřit.
Prosíme, pomozte vylepšit tento článek doplněním věrohodných zdrojů.

Elektrické napětí je určeno jako práce vykonaná elektrickými silami při přemísťování kladného jednotkového elektrického náboje mezi dvěma body v prostoru. Elektrické napětí lze také vyjádřit jako rozdíl elektrických potenciálů v obou bodech v prostoru.

Značení

Symbol veličiny: \(U\)
Jednotka je odvozena z jednotek soustavy SI: značka jednotky V(volt) = m²·kg·s⁻³·A⁻¹

Definice

Napětí 1 V je takové napětí, které je mezi konci vodiče, do kterého konstantní proud 1 A dodává výkon 1 W. V takovém případě má vodič odpor 1 Ω.

Výpočet

Elektrické napětí mezi dvěma body s polohovými vektory \(\mathbf{r}_1\) a \(\mathbf{r}_2\) lze vyjádřit vztahem

\(U = \int_{\mathbf{r}_1}^{\mathbf{r}_2} \mathbf{E}\cdot\mathrm{d}\mathbf{l} = \varphi(\mathbf{r}_1)-\varphi(\mathbf{r}_2)\),

kde \(\mathbf{E}\) je intenzita elektrického pole a \(\varphi\) je potenciál elektrického pole. Pomocí předchozího vztahu lze práci vykonanou při přemísťování kladného náboje \(Q\) vyjádřit jako

\(W = Q \cdot U \,\)

Rozdělení napětí podle změn polarity

Stejnosměrné napětí je takové napětí, které nemění v čase svojí polaritu, velikost měnit může.
Střídavé napětí je napětí, které se v čase mění s určitou periodou, přičemž jeho střední hodnota nemusí být nulová. Časový průběh (tvar) napětí může být libovolný, nejčastěji se můžeme setkat se sinusovým průběhem. Dalšími průběhy mohou být pilovité, obdélníkové nebo libovolné jiné.

V praxi se mohou vyskytovat napětí, která mají jak střídavou, tak stejnosměrnou složku. Efektivní hodnota střídavého napětí je takové napětí stejnosměrného proudu, při kterém se ve stejném vodiči vytvoří stejné množství tepla.

Využití

Elektrické články, baterie

Běžně prodáváné samostatné elektrické články (monočlánky) poskytují stejnosměrné napětí přibližně 1,5 V. Olověné články v autobateriích mají napětí přibližně 2 V. Články bývají často sdružovány do baterií, v nichž se napětí jednotlivých článků, zapojených sériově, sčítá. Lze koupit baterie o napětí 3 V, 4,5 V nebo 9 V. Autobaterie obvykle složené ze 6 nebo 12 olověných článků mají napětí 12 nebo 24 V.

Elektrická síť v České republice a ve světě

V české elektrické síti nízkého napětí nalezneme střídavé napětí o frekvenci 50 Hz a efektivním napětím 230 V. Maximální napětí (amplituda) během periody trvající 0,02 s je asi 325 V. Tato napětí jsou vztažena vůči zemi (pracovnímu vodiči).

Efektivní napětí v třífázové soustavě.

Udávané napětí třífázové soustavy je efektivní napětí mezi jejími každými dvěma fázemi, tzv. sdružené napětí. Např. běžná soustava nn má sdružené napětí 400 V. Každá fáze přitom má efektivní napětí vůči střednímu vodiči (tzv. fázové napětí) právě 230 V. V Evropě je normalizován kmitočet 50 Hz, ve Spojených státech, Kanadě, Mexiku, Brazílii a v několika dalších zemích se používá v rozvodné soustavě kmitočet 60 Hz. Navíc je napětí v domácnostech např. ve Spojených státech zhruba poloviční (120 V) oproti Evropě (230 V). Elektrotechnické normy a předpisy dělí elektrické napětí podle velikosti do následujících napěťových stupňů:

Malé napětí, značka mn, do 50 V
Nízké napětí, značka nn, 50 V až 1000 V
Vysoké napětí, vn, 1000 V až 75 kV
Velmi vysoké napětí, vvn 75 kV až 400 kV
Zvláště vysoké napětí, zvn 400 kV až 800 kV
Ultra vysoké napětí, uvn více než 800 kV

Z uvedených rozsahů se v ČR používají napětí v rozvodných soustavách:

0,4 kV - DS (to je 400 V sdružené a odpovídající 230 V fázové)
22 kV - DS
110 kV - DS, PS
220 kV - PS
400 kV - PS,

kde

DS je distribuční soustava,
PS je přenosová soustava.

Historicky existují na části našeho území různé soustavy 35 kV, 3 kV, 6 kV, 10 kV atd. V průmyslu se používají i jiná napětí (5,25 kV, 6kV, 6,3 kV, 950 V, 690 V, 500 V ).

Změna elektrického napětí

Střídavé napětí při přechodu mezi jednotlivými napěťovými hladinami se obvykle mění transformací v transformátorech.

Související články

Náklady na energie a provoz naší encyklopedie prudce vzrostly. Potřebujeme vaši podporu... Kolik ?? To je na Vás. Náš FIO účet — 2500575897 / 2010
Informace o článku. Článek je převzat z Wikipedie, otevřené encyklopedie, do které přispívají dobrovolníci z celého světa. Tento text je dostupný za podmínek Creative Commons 3.0 Unported – creativecommons.org. Originální článek na české Wikipedii