آموزش های پایه ای برق, مقالات
ولت (V) در مهندسی برق چیست؟
بهمن
ولت (V) چیست؟ تعریف، فرمول، اندازه گیری، تبدیل و محاسبه
ولت چیست؟
واحد مشتق‌شده ولتاژ، پتانسیل الکتریکی یا اختلاف پتانسیل و نیروی الکتروموتور (EMF) ولت است. نام آن از فیزیکدان ایتالیایی الساندرو ولتا (که باتری الکتریکی را اختراع کرد) گرفته‌است و در فیزیک و مهندسی برق و الکترونیک به عنوان واحد مشتق شده در SI (سیستم بین المللی) برای اندازه گیری ولتاژ و EMF استفاده می‌شود.
واحد ولت که با نماد “V” مشخص می‌شود برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل یا پتانسیل بین دو نقطه استفاده‌می‌شود. ولت به صورت زیر تعریف می‌شود:
اگر یک ژول (J) انرژی برای حرکت یک کولن بار (C) از یک نقطه به نقطه دیگر استفاده‌شود، مقدار اختلاف پتانسیل بین این دو نقطه یک ولت (V)است.
ولت = 1 ژول ÷ 1 کولن … (V = J ÷ C)
به طور مشابه، معادله مصرف انرژی را به صورت زیر تشکیل‌می‌دهد:
V = W ÷ Q
که:
- W = کار انجام شده در ژول
- V = یا اختلاف پتانسیل
- Q = شارژ در کولن
یک ولت را می‌توان به صورت فشاری بیان کرد که جریان الکترون ها را در یک مسیر رسانا مانند یک هادی یا مدار الکتریکی بسته ممکن‌می‌کند.
به عبارت دیگر، 1v به عنوان اختلاف پتانسیل بین دو نقطه بیان می‌شود که اجازه می‌دهد یک آمپر جریان جریان داشته‌باشد و در طول فرآیند بین این دو نقطه یک وات توان را تلف می‌کند.
V = P ÷ I
V = W ÷ A
ولت = وات ÷ آمپر
که:
P.D = V یا ولتاژ
P = توان بر حسب وات
I = جریان بر حسب آمپر
طبق قانون اهم، اگر یک آمپر جریان در مقاومتی با مقدار مقاومت یک اهم جریان داشته‌باشد، مقدار اختلاف پتانسیل در مقاومت 1v خواهد‌بود.
V = I x R
که:
V = ولتاژ یا P.D بر حسب v
I = جریان بر حسب آمپر
R = مقاومت بر حسب اهم (Ω)
خوب است بدانید:
اختلاف پتانسیل یا فشار الکتریکی (معمولاً به عنوان ولتاژ) برای امکان‌پذیر کردن جریان بار در یک ماده رسانا مورد نیاز‌است. این پتانسیل الکتریکی را می‌توان از یک منبع ولتاژ مانند ژنراتورها و باتری‌ها و غیره به دست‌آورد.
معادلات ولت مورد استفاده برای تبدیل به مقادیر مرتبط
1-ولت از وات و آمپر
- V = W ÷ A
- ولت = وات ÷ آمپر … (V = P ÷ I)
2-ولت از ژول و کولن
- V = J ÷ C
- ولت = ژول ÷ کولن
3-ولت از آمپر و مقاومت
- V = I x R …(قانون اهم)
- ولت = آمپر x اهم (Ω)
4-ولت از Electronvolt & Electron Charge
- V = eV ÷ e
- ولت = الکترون ولت ÷ بار الکترون (e)
جایی که بار الکترون
کولن “e” = 1.60217662 × 10-19
چگونه ولت را اندازه‌گیری کنیم؟
ابزاری که برای اندازه‌گیری ولتاژ یا v در مدار (یا اختلاف پتانسیل بین دو نقطه) استفاده‌می‌شود به عنوان ولت متر شناخته‌می‌شود. در هر دو مولتی متر آنالوگ و دیجیتال حالت v برای اندازه گیری ولتاژ AC و DC وجود‌دارد. همچنین از پتانسیومتر برای اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل بین دو نقطه استفاده می‌شود.
برای اندازه‌گیری ولتاژ بر حسب v در یک عنصر الکتریکی مانند مقاومت، خازن، سلف، دیود و غیره، به سادگی دو سیم مولتی متر را (به صورت موازی) قرار دهید تا نمایشگر مقدار دقیق ولتاژ را بر حسب v نشان‌دهد. شما میتوانید راهنمای گام به گام نوشته‌شده در مقاله قبلی را دنبال کنید “چگونه ولتاژ را با استفاده از مولتی متر دیجیتال و آنالوگ اندازه‌گیری کنیم؟”
چگونه ولت را محاسبه کنیم؟
بر اساس فرمول داده‌شده در بالا و معادلات ولتاژ بر حسب v (برای سناریوهای مختلف)، ممکن‌است مقدار اختلاف پتانسیل درv را به صورت زیر محاسبه کنیم.
مثال 1:
اگر مقدار جریان جاری در یک مقاومت 12Ω – 2A باشد، افت ولتاژ را بر حسب v بیابید.
راه حل:
طبق قانون اهم:
V = I x R
قرار دادن مقادیر
V = 2A x 12Ω
V = 24 V
مثال 2:
اگر جریان 0.5 آمپر در یک لامپ 30 وات جریان داشته‌باشد، مقدار ولتاژ منبع تغذیه را بر حسب v محاسبه کنید.
راه حل:
ما آن را میدانیم
V = P ÷ I
قرار دادن مقادیر:
V = 30W ÷ 0.5A
V = 60
مثال 3:
مقدار ولتاژ مورد نیاز را بر حسب v برای درخشش یک لامپ LED با مقاومت 45 وات و 5 Ω تعیین کنید.
راه حل:
معادله مشتق شده از P = V x I که در آن I = V ÷ R قرار می گیرد.
V = √ (P x R)
قرار دادن مقادیر:
V = √ (45W x 5Ω)
و
V = √(225)
و
V = 15 V
مثال 4:
اگر 50 ژول انرژی برای جابجایی 10 کولن بار از یک نقطه به نقطه دیگر استفاده‌شود، مقدار ولتاژ بر حسب v چقدر‌است.
راه حل:
میدانیم که V = J ÷ C یا V = W ÷ Q فقط مقادیر را قرار‌دهید.
V = 50 Joules ÷ 10 Coulombs
V = 5 v