Spenningsdefinisjon i fysikk

CC0 / Public Domain

Spenning er en representasjon av den elektriske potensielle energien per ladningsenhet. Hvis en enhet av elektrisk ladning ble plassert på et sted, indikerer spenningen potensiell energi av det på det tidspunktet. Med andre ord er det en måling av energien som finnes i en elektrisk felt , eller en elektrisk krets, på et gitt punkt. Det er lik arbeidet som må gjøres per enhetsladning mot det elektriske feltet for å flytte ladningen fra ett punkt til et annet.

Spenning er en skalar størrelse; den har ikke retning. Ohms lov sier at spenning er lik strøm ganger motstand.

Spenningsenheter

De JA enhet av spenning er volt, slik at 1 volt = 1 joule/coulomb. Den er representert ved V. Volten er oppkalt etter den italienske fysikeren Alessandro Volta som oppfant et kjemisk batteri.

Dette betyr at en coulomb med ladning vil få en joule potensiell energi når den flyttes mellom to steder der den elektriske potensialforskjellen er en volt. For en spenning på 12 mellom to steder vil en coulomb med ladning få 12 joule potensiell energi.

Et seks-volts batteri har et potensial for én coulomb ladning for å få seks joule potensiell energi mellom to steder. Et ni-volts batteri har et potensial for én coulomb ladning for å få ni joule potensiell energi.

Hvordan spenning fungerer

Et mer konkret eksempel på spenning fra det virkelige liv er en vanntank med en slange som strekker seg fra bunnen. Vann i tanken representerer lagret ladning. Det krever arbeid å fylle tanken med vann. Dette skaper et vannlager, slik separerende ladning gjør i et batteri. Jo mer vann i tanken, jo mer trykk er det og vannet kan komme ut gjennom slangen med mer energi. Hvis det var mindre vann i tanken, ville den gått ut med mindre energi.

Dette trykkpotensialet tilsvarer spenning. Jo mer vann i tanken, jo mer trykk. Jo mer ladning som er lagret i et batteri, jo mer spenning.

Når du åpner slangen, flyter vannstrømmen. Trykket i tanken avgjør hvor fort det renner ut av slangen. Elektrisk strøm måles i ampere eller ampere. Jo flere volt du har, jo flere ampere for strømmen, det samme som jo mer vanntrykk du har, jo raskere vil vannet strømme ut av tanken.

Men strømmen påvirkes også av motstand. Når det gjelder slangen, er det hvor bred slangen er. En bred slange lar mer vann passere på kortere tid, mens en smal slange motstår vannstrømmen. Med en elektrisk strøm kan det også være motstand, målt i ohm.

Ohms lov sier spenning er lik strøm ganger motstand. V = I * R. Hvis du har et 12-volts batteri, men motstanden er to ohm, vil strømmen din være seks ampere. Hvis motstanden var én ohm, ville strømmen din vært 12 ampere.