ولتاژ (اختلاف پتانسیل) چیست؟ ( بررسی کامل + تفاوت ولتاژ با جریان )

ولتاژ

از جمله اصول اولیه برق دانستن مفهوم ولتاژ است. در واقع اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه، ولتاژ بین آن دو نقطه است. اختلاف پتانسیل الکتریکی نیروی محرکه الکتریکی است که مسئول حرکت الکترون‌ها یا جریان الکتریکی در سراسر سیم می‌باشد. اختلاف پتانسیل یک میدان ساکن الکتریکی ایجاد می‌کند که هرچه افزایش پیدا کند، میدان الکتریکی ساکن شدیدتر خواهد شد. در واقع دو نوع اختلاف پتانسیل اصلی داریم که متناوب و مستقیم نام دارند.

ولتاژ متناوب : اختلاف پتانسیلی که جهت و بزرگی آن به طور دائم در طول زمان متغیر است، را ولتاژ متناوب می‌گوییم و با AC نمایش می دهیم. دینام ها می‌توانند اختلاف پتانسیل متناوب تولید کنند. ولتاژ مستقیم : اختلاف پتانسیل مستقیم یا  DC مقدار ثابتی دارد، که قطبش در طول زمان تغییر نمی‌کند. سلول‌های الکتروشیمیایی و باتری‌ها می‌توانند اختلاف پتانسیل مستقیم تولید کنند.

جریان 

در مدارهای الکتریکی، جریان در واقع به جریان بار الکتریکی اطلاق می‌شود. جریان الکتریکی الکترون‌ها یا ذرات باردار منفی هستند که در طول مدار‌‌‌ها حرکت می کنند. بنابراین زمانی که جریان در جهتی در مدار جاری می‌شود، در واقع الکترون‌ها در جهت مخالف حرکت می‌کنند.که جریان با نماد “I” نشان داده می‌شود. واحد SI جریان آمپر است که با A  مشخص می‌شود. اگر یک بار کولن در یک ثانیه از یک نقطه‌ی رسانا عبور کند، مقدار جریان آن یک آمپر خواهد بود.  به طور عمده دو نوع جریان وجود دارد که AC و DC (جریان متناوب و جریان مستقیم) می‌باشند. جریان متناوب : جریانی که در طول زمان به طور مداوم جهت و مقدار خود را تغییر می دهد، جریان متناوب نامیده می شود. جریان DC : جریانی که مقدار ثابتی دارد و در طول زمان قطبیت یا جهت خود را تغییر نمی‌دهد، جریان مستقیم نامیده می‌شود

جریان بدون اختلاف پتانسیل وجود ندارد، چرا که عامل اصلی جریان به جز ابررسانای نظری است. اختلاف پتانسیل می تواند بدون جریان وجود داشته باشد، زیرا علت جریان بار است. وجود داشت. رابطه بین اختلاف پتانسیل، جریان و مقاومت در یک مدار الکتریکی توسط قانون اهم توضیح داده شده است:  i = v/r که در این فرمول جریان نسبت مستقیم با اختلاف پتانسیل دارد.

جدول راهنما برای مقایسه جریان و اختلاف پتانسیل

نحوه اندازه گیری اختلاف پتانسیل

در هر سیم برق در واقع جریانی در یک مدار وجود دارد. هر مدار یک دستگاه الکترونیکی است که دارای اختلاف پتانسیل از پیش تعیین شده ای است که برای کار کردن با آن لازم است، زیرا اختلاف پتانسیل‌های بالاتر می توانند باعث خرابی تجهیزات شود. در عین حال، مدارها اگر با اختلاف پتانسیل خیلی کم تغذیه شوند، کار نخواهند کرد، بنابراین زمانی یک دستگاه الکترونیکی درست کار نمی‌کند لازم است بررسی کنیم که آیا مدار اختلاف پتانسیل صحیحی را تغذیه می‌کند.   ابزارهای مختلفی برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل استفاده می شود. 

روش ولت متر

اختلاف پتانسیل بین دو نقطه در یک سیستم را می توان با استفاده از یک ولت متر اندازه گیری کرد. برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل، یک ولت متر باید موازی با قطعه ای که باید اختلاف پتانسیل آن اندازه گیری شود، وصل شود. یک سیم ولت متر باید به نقطه اول و یکی به نقطه دوم متصل شود. 

روش مولتی متر

امروزه یکی از رایج ترین روش های اندازه گیری اختلاف پتانسیل استفاده از مولتی متر است. مولتی متر می تواند آنالوگ یا دیجیتال باشد، اما مولتی متر دیجیتال به دلیل دقت بالاتر و هزینه کم، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. می توان اختلاف پتانسیل هر تجهیزاتی را به سادگی با اتصال پروب های مولتی متر در دو نقطه ای که اختلاف پتانسیل اندازه گیری می شود، اندازه گیری کرد. اندازه گیری اختلاف پتانسیل باتری، با استفاده از مولتی متر، در تصویر زیر نشان داده شده است.

روش پتانسیومتر

پتانسیومتر بر اساس اصل تکنیک تعادل تهی کار می کند. اختلاف پتانسیل را با مقایسه اختلاف پتانسیل مجهول با اختلاف پتانسیل مرجع اندازه گیری می کند. مدار پتانسیومتر برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل در شکل زیر نشان داده شده است.