Berapakah tegangan pada bagian rangkaian ini? Cara mencari tegangan
Ketika rangkaian listrik dibuat, muatan bebas (elektron) dibiarkan bergerak. Gerakan ini disebut arus listrik, atau sebaliknya aliran listrik. Pergerakan tersebut mirip dengan pergerakan zat cair di dalam pipa berongga, namun tidak semuanya serupa; terdapat juga perbedaan yang nyata.
Kekuatan pergerakan muatan bebas ditentukan oleh tegangan, yang merupakan indikator spesifik energi potensial. Tegangan selalu dikarakterisasi dua poin dalam suatu rangkaian listrik, oleh karena itu lebih tepat berbicara bukan tentang tegangan, tetapi tentang jatuh tegangan antara dua titik dalam rangkaian. Biasanya kata fall dihilangkan, artinya “ketegangan” - penurunan tegangan pada bagian tertentu dari rangkaian listrik. Artinya ketika menggunakan istilah “tegangan” yang kami maksud selalu adalah dua titik pada suatu bagian rangkaian, titik awal dan akhir. Untuk satu titik, konsep penurunan tegangan tidak masuk akal; selalu ada dua titik dan satu titik tertentu bagian rantai.
Muatan bebas, dan dalam konduktor jenis pertama (logam dan paduan) mereka adalah elektron, cenderung bergerak melalui konduktor dengan tingkat gesekan tertentu, memberikan resistensi terhadap pergerakannya di bawah aksi sumber arus (EMF). Konfrontasi ini disebut - perlawanan.
Besarnya arus dalam rangkaian bergantung pada tegangan yang mempercepat elektron bebas, dan pada hambatan bagian rangkaian. Sama seperti jatuh tegangan (voltase), hambatan adalah suatu nilai yang menjadi ciri suatu bagian suatu rangkaian, yaitu hambatan selalu berada di antara dua titik dalam suatu rangkaian.
Arus ada dalam suatu rangkaian listrik, dan penurunan tegangan serta hambatan selalu merupakan bagian dari rangkaian, selalu antara dua titik.
Untuk dapat bekerja dengan parameter rangkaian listrik ini, seseorang harus dapat mendeskripsikannya secara kuantitatif, seperti halnya menjelaskan massa, volume, panjang, dan besaran fisika lainnya.
Berikut adalah satuan standar pengukuran untuk arus listrik, tegangan dan hambatan:
"Simbol" adalah sebutan besaran fisis dalam persamaan aljabar, pada diagram, tabel, dokumentasi teknis, dalam disiplin ilmu fisika dan teknik. Sebutan ini umumnya diakui secara internasional.
"Singkatan"- Merupakan simbol alfabet yang digunakan untuk menyingkat besaran dalam satuan ukuran. Semacam tapal kuda Ω - ini adalah huruf Yunani "omega", yang merupakan singkatan dari hambatan dalam teknik elektro.
Setiap unit pengukuran diberi nama sesuai nama peneliti kelistrikan terkenal. Kekuatan saat ini adalah untuk menghormati orang Prancis Andre Marie Ampere, tegangan untuk menghormati Alessandro Volta, dan perlawanan untuk menghormati penjelajah Jerman Georg Simon Ohm.
Hukum Ohm - hubungan tiga besaran
Ketiga besaran: tegangan, arus dan hambatan saling berhubungan. Hubungan ini ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan diterbitkan dalam sebuah artikel pada tahun 1827. Dia secara matematis mempelajari rangkaian listrik galvanik.
Penemuan utama Ohm adalah bahwa jumlah arus yang melewati suatu penghantar logam berbanding lurus dengan tegangan, yang dinyatakannya dalam bentuk notasi matematika – persamaan (rumus).
Dalam ekspresi aljabar ini, tegangan ( V) sama dengan kekuatan saat ini ( SAYA) dikalikan dengan resistensi ( R). Dengan menggunakan metode aljabar, kita dapat memanipulasi persamaan ini dan menuliskannya dalam dua versi lagi, misalnya SAYA dan untuk R masing-masing:
Rumusan Hukum Ohm untuk suatu bagian rangkaian mempunyai isi sebagai berikut:
Kuat arus yang mengalir pada suatu bagian rangkaian berbanding lurus dengan jatuh tegangan pada bagian tersebut, dan berbanding terbalik dengan hambatan pada bagian tersebut.
Penting untuk mengingat hal itu kekuatan saat ini selalu pada suatu bagian rangkaian (cabang), dan jatuh tegangan serta hambatannya selalu pada bagian rangkaian tersebut.
Tidak boleh ada kuat arus pada suatu bagian rangkaian, atau jatuhnya tegangan dan hambatan pada suatu bagian rangkaian, karena hal ini tidak logis dan tidak masuk akal. Penggunaan kata depan “in” dan “on” yang tidak tepat dalam berbicara dan menulis menunjukkan kurangnya pemahaman tentang hakikat besaran dasar listrik: tegangan, arus, dan hambatan oleh penutur atau penulis.
Tanpa pemahaman yang benar tentang esensi fenomena fisik dan besaran yang menjadi ciri suatu rangkaian listrik, mustahil melakukan pekerjaan kelistrikan secara profesional, apalagi melakukan perhitungan teknik.
Proporsionalitas langsung menunjukkan hal itu seiring dengan meningkatnya tegangan V V N kali, saat ini SAYA juga akan meningkat sebesar N kali, hal yang sama berlaku untuk mengurangi nilai tegangan.
Tegangan pada suatu bagian tertentu dari suatu rangkaian listrik dipahami sebagai beda potensial antara titik-titik ekstrim pada bagian tersebut.
Pada Gambar. Gambar 13 menunjukkan bagian rangkaian yang terdapat resistor dan tidak ada EMF. Poin ekstrim area ini ditandai dengan huruf A Dan B . Biarkan arus mengalir dari titik tersebut A ke titik B .
Beras. 13. Bagian rangkaian listrik
Pada bagian tanpa EMF, arus mengalir dari potensial yang lebih tinggi ke potensial yang lebih rendah. Oleh karena itu, potensi intinya A potensi titik di atas B dengan jumlah yang sama dengan produk arus dan hambatan:
.
Menurut definisinya, tegangan antar titik A Dan B
Dengan kata lain, tegangan pada suatu resistor sama dengan hasil kali arus yang mengalir melalui resistor tersebut dikalikan dengan nilai resistansi dari resistor tersebut.
Dalam teknik kelistrikan, beda potensial pada ujung-ujung resistor biasanya disebut “tegangan melintasi resistor” atau “jatuh tegangan”. Kedua definisi ini muncul dalam literatur.
Sekarang mari kita perhatikan pertanyaan tentang tegangan pada bagian rangkaian yang tidak hanya mengandung resistor, tetapi juga sumber EMF.
Pada Gambar. 14 A Dan B bagian dari beberapa sirkuit yang melaluinya aliran arus ditampilkan . . Mari kita cari tegangan antar titik A Dan C untuk area ini.
a) b)
Beras. 14. Bagian-bagian rangkaian listrik
A-priori
.
(9)
Mari kita ungkapkan potensi suatu hal A melalui potensi titik tersebut C . Saat berpindah dari suatu titik C ke titik B (Gbr. 14, A) kita melawan EMF, jadi potensi intinya B ternyata kurang dari potensi titik tersebut C dengan besarnya EMF, mis.
.
(10)
Pada Gambar. 14, B ketika berpindah dari suatu titik C ke titik B kita berjalan sesuai dengan EMF dan oleh karena itu potensi titiknya B ternyata lebih besar dari potensi titik tersebut C dengan besarnya EMF, mis.
.
(11)
Telah dikatakan sebelumnya bahwa pada suatu bagian rangkaian tanpa EMF, arus mengalir dari potensial yang lebih tinggi ke potensial yang lebih rendah. Oleh karena itu, dalam kedua skema Gambar. Potensi 14 poin A lebih tinggi dari potensi titiknya B dengan jumlah penurunan tegangan pada resistor dengan resistansi:
. (12)
Jadi, untuk Gambar. 14, A kita punya
, atau
.
(13)
Dan untuk gambar. 14, B kita punya
, atau
.
(14)
Arah tegangan positif ditunjukkan oleh panah pada diagram. Panah harus diarahkan dari huruf pertama indeks ke huruf kedua. Jadi, arah tegangan positif diwakili oleh panah yang diarahkan dari A Ke C .
Dari definisi tegangan itu sendiri juga demikian 
. Itu sebabnya 
. Dengan kata lain, mengubah pergantian indeks sama dengan mengubah tanda tegangan ini. Dari penjelasan di atas jelas bahwa tegangan bisa positif dan negatif.
Hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang tidak mengandung ggl.
Hukum Ohm menetapkan hubungan antara arus dan tegangan pada bagian tertentu dari rangkaian. Jadi, sehubungan dengan bagian rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar. 13 kita punya
.(15)
Hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang mengandung ggl.
Hukum Ohm untuk suatu bagian rangkaian yang mengandung ggl memungkinkan seseorang untuk menemukan arus bagian ini dari beda potensial yang diketahui di ujung-ujung bagian ini dan ggl yang ada di bagian ini. Jadi dari persamaan (13) kita mempunyai rangkaian pada Gambar. 14, A
.(16)
Demikian pula, dari persamaan (14) untuk rangkaian pada Gambar. 14, B sebaiknya
.(17)
Persamaan (16) dan (17) menyatakan hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang mengandung EMF, untuk berbagai kasus penyalaan EMF.
Tegangan pada suatu bagian tertentu dari suatu rangkaian listrik dipahami sebagai beda potensial antara titik-titik ekstrim pada bagian tersebut.
Pada Gambar. Gambar 1-13 menunjukkan bagian rangkaian yang memiliki resistor dan tidak ada EMF. Titik ekstrim pada bagian ini ditunjukkan dengan huruf A Dan B . Biarkan arus mengalir dari titik tersebut A ke titik B .
Beras. 1-13. Bagian rangkaian listrik
Pada bagian tanpa EMF, arus mengalir dari potensial yang lebih tinggi ke potensial yang lebih rendah. Oleh karena itu, potensi intinya A potensi titik di atas B dengan jumlah yang sama dengan produk arus dan hambatan:
.
Menurut definisinya, tegangan antar titik A Dan B
. (1-8)
Dengan kata lain, tegangan pada suatu resistor sama dengan hasil kali arus yang mengalir melalui resistor tersebut dikalikan dengan nilai resistansi dari resistor tersebut.
Dalam teknik kelistrikan, beda potensial pada ujung-ujung resistor biasanya disebut “tegangan melintasi resistor” atau “jatuh tegangan”. Kedua definisi ini muncul dalam literatur.
Sekarang mari kita perhatikan pertanyaan tentang tegangan pada bagian rangkaian yang tidak hanya mengandung resistor, tetapi juga sumber EMF.
Pada Gambar. 1-14 A Dan B bagian dari beberapa sirkuit yang melaluinya aliran arus ditampilkan . . Mari kita cari tegangan antar titik A Dan C untuk area ini.
a) b)
Beras. 1-14. Bagian dari rangkaian listrik
A-priori
.
(1-9)
Mari kita ungkapkan potensi suatu hal A melalui potensi titik tersebut C . Saat berpindah dari suatu titik C ke titik B (Gbr. 1-14, A) kita melawan EMF, jadi potensi intinya B ternyata kurang dari potensi titik tersebut C dengan besarnya EMF, mis.
.
(1-10)
Pada Gambar. 1-14, B ketika berpindah dari suatu titik C ke titik B kita berjalan sesuai dengan EMF dan oleh karena itu potensi titiknya B ternyata lebih besar dari potensi titik tersebut C dengan besarnya EMF, mis.
.
(1-11)
Telah dikatakan sebelumnya bahwa pada suatu bagian rangkaian tanpa EMF, arus mengalir dari potensial yang lebih tinggi ke potensial yang lebih rendah. Oleh karena itu, dalam kedua skema Gambar. Potensi 1-14 poin A lebih tinggi dari potensi titiknya B dengan jumlah penurunan tegangan pada resistor dengan resistansi:
. (1-12)
Jadi, untuk Gambar. 1-14, A kita punya
, atau
.
(1-13)
Dan untuk gambar. 1-14, B kita punya
, atau
.
(1-14)
Arah tegangan positif ditunjukkan oleh panah pada diagram. Panah harus diarahkan dari huruf pertama indeks ke huruf kedua. Jadi, arah tegangan positif diwakili oleh panah yang diarahkan dari A Ke C .
Dari definisi tegangan itu sendiri juga demikian . Itu sebabnya . Dengan kata lain, mengubah pergantian indeks sama dengan mengubah tanda tegangan ini. Dari penjelasan di atas jelas bahwa tegangan bisa positif dan negatif.
Hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang tidak mengandung ggl
Hukum Ohm menetapkan hubungan antara arus dan tegangan pada bagian tertentu dari rangkaian. Jadi, sehubungan dengan bagian rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar. 1-13 kita punya
.(1-15)
Saat mulai menentukan ekspresi numerik tegangan arus, Anda harus menentukan terminologinya. Tegangan pada suatu bagian rangkaian listrik mencirikan pekerjaan yang dilakukan untuk mentransfer muatan satuan positif (atau energi yang dilepaskan ketika muatan ini dipindahkan) dari satu titik ke titik lainnya. Titik awal dan titik akhir berbeda potensial, sehingga tegangan disebut juga beda potensial atau gaya gerak listrik. Nilainya dilambangkan dengan huruf U dan diukur dalam volt (B). Menentukan voltase dengan voltmeter di tangan tidaklah sulit. Namun, jika perangkat ini tidak tersedia, maka pengetahuan tentang hubungan antara karakteristik lain dari rangkaian listrik dan tegangan akan membantu menentukan nilai yang diinginkan.
Cari tahu tegangan arus menggunakan hukum Ohm
Memiliki data numerik tentang arus (I) dan hambatan (R), hukum Ohm akan membantu Anda menemukan komponen yang tidak diketahui, yaitu tegangan. Rumusnya adalah I=U/R. Ini mencerminkan hubungan berbanding lurus antara tegangan dan arus, dan hubungan berbanding terbalik antara tegangan dan hambatan pada bagian tertentu dari rangkaian. Pola yang ditetapkan berlaku untuk bagian arus searah dan bolak-balik. Hubungan U=I*R bukanlah hukum fundamental. Ini hanya menunjukkan hubungan empiris antar besaran dalam kondisi tertentu.
Hukum tidak selalu berlaku dalam kasus seperti ini:
- Di beberapa perangkat heterogen (dioda, transistor).
- Dalam kasus frekuensi tinggi.
- Pada suhu rendah(untuk superkonduktor).
- Ketika suatu elemen terasa panas ketika arus melewatinya (seperti dalam kasus lampu pijar).
- Dalam tabung elektronik yang berisi vakum atau gas (tabung neon).
- Menyentuh konduktor atau dielektrik dengan tegangan tinggi, mengakibatkan kerusakan.
Penguraian fisik hukum Ohm untuk mengetahui tegangan
Representasi hukum “klasik” tidak memperhitungkan beberapa sifat bahan konduktif, sehingga hanya benar dari sudut pandang matematika. Penafsiran lain dari hukum ini memungkinkan kita untuk memperhitungkan karakteristik fisik konduktor: U=I*ℓ*ρ/S, di mana
saya – kekuatan saat ini,
ρ – resistivitas konduktor,
ℓ – panjang,
S – penampang material (luas). 
Penentuan tegangan menggunakan pengetahuan nilai daya
Georg Simon Ohm menetapkan hubungan berikut antara hambatan dan daya: R=P/I 2 dan R=U 2 /P, oleh karena itu P=I*U. Oleh karena itu U=P/I.
Hubungan dengan pekerjaan (A)
Berdasarkan definisi tegangan, dimungkinkan untuk menentukan ekspresi numeriknya, mengetahui besarnya usaha. Hubungan antara sifat-sifat tersebut dinyatakan dengan rumus U=A/q. Ini menentukan rasio kerja yang dilakukan oleh arus terhadap muatan yang melewati suatu bagian rangkaian tertentu.
Semua karakteristik yang diperlukan untuk menghitung tegangan dapat diperoleh baik dari petunjuk peralatan listrik atau menggunakan alat ukur yang sesuai.