ولتاژ: تفاوت میان نسخه‌ها

|caption=[[باتری]]‌ها areمنابع sourcesولتاژ ofدر voltageبسیاری in manyاز [[مدار الکتریکی]] هستند.

'''ولتاژ''' یا '''اختلاف پتانسیل''' '''الکتریکی''' یا '''فشار برق''' کارِ لازم برای جابه‌جا کردن واحد [[بار الکتریکی]] از نقطه‌ای به نقطهٔ دیگر است.<ref>"To find the electric potential difference between two points A and B in an electric field, we move a test charge ''q₀'' from A to B, always keeping it in equilibrium, and we measure the work ''W_AB'' that must be done by the agent moving the charge. The electric potential difference is defined from ''V_B − V_A = W_AB/q₀''" Halliday, D. and Resnick, R. (1974). ''[[مبانی فیزیک|Fundamentals of Physics]]''. New York: John Wiley & Sons. p. 465.</ref> اختلاف پتانسیل الکتریکی می‌تواند منجر به برقراری جریان الکتریکی شود. برای میدان [[الکترواستاتیک]]، ولتاژ معادل با [[اختلاف پتانسیل الکتریکی]] است، ولی در حالت کلی که [[میدان الکتریکی]] و [[مغناطیس|مغناطیسی]] با زمان تغییر می‌کنند. این دو معادل یکدیگر نیستند.<ref>Demetrius T. Paris and F. Kenneth Hurd, ''Basic Electromagnetic Theory'', Mc Graw Hill, New York 1969, page 546</ref> در این حالت پتانسیل مغناطیسی نیز مطرح می‌شود.{{سخ}}یکای آن در [[دستگاه بین‌المللی یکاها]]، [[ولت]] (V) یا [[ژول]] بر [[کولن]] (j/c) است. یکای پایه‌اش نیز [[کیلوگرم]] در مجذور [[متر]]، بر مجذور [[ثانیه]] در [[کولن]] (Kg .m^۲/s^۲ .c) است.

اختلافات پتانسیل الکتریکی بین نقاط می‌تواند در اثر بار الکتریکی، جریان الکتریکی از طریق یک میدان مغناطیسی، توسط میدان‌های مغناطیسی متغیر با زمان و یا ترکیبی از این سه ایجاد شود.<ref>Demetrius T. Paris and F. Kenneth Hurd, Basic Electromagnetic Theory, McGraw-Hill, New York 1969, ISBN 0-07-048470-8, pp. 512, 546</ref><ref>P. Hammond, Electromagnetism for Engineers, p. 135, Pergamon Press 1969 OCLC 854336.</ref> یک ولت‌متر می‌تواند برای اندازه‌گیری ولتاژ (یا اختلاف پتانسیل) بین دو نقطه در یک سیستم استفاده شود. اغلب از پتانسیل مرجع مشترک مانند زمین سیستم به عنوان یکی از نقاط اندازه‌گیری استفاده می‌شود. یک ولتاژ ممکن است نشان دهنده منبع انرژی (نیروی برقمحرکه الکتریکی) یا تلفات، انرژی مصرف شده یا ذخیره شده (افت ولتاژپتانسیل) باشد.

یک قیاس ساده برای یک [[مدار الکتریکی]]، آب در مدار بسته [[لوله‌کشی]] است که توسط یک پمپ مکانیکی هدایت می‌شود. این را می‌توان «مدار آب» نامید. اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه با [[اختلاف فشار]] (ناشی از [[ارتفاع]] یا فشار پمپ) بین دو نقطه مطابقت دارد. اگر پمپ اختلاف فشار را بین دو نقطه ایجاد کند، آنگاه آب از یک نقطه به نقطه دیگر می‌تواند جابجا شود. به‌طور مشابه، این کار را می‌توان با [[جریان الکتریکی]] [[رانده شده]] توسط اختلاف پتانسیل ارائه شده توسط [[باتری]] انجام داد. به عنوان مثال، ولتاژ تأمین شده توسط یک باتری خودرو می‌تواند جریان زیادی را از طریقدوسر سیم پیچ‌های استارت اتومبیل ایجاد کند. اگر [[پمپ]] کار نکند، اختلاف فشار ایجاد نمی‌کند و پرهٔ پمپ نمی‌چرخد. به همین ترتیب، اگر باتری خودرو بسیار ضعیف یا خوابیده باشد، ماشین استارت نمی‌خورد.

قیاس با آب یک روش مفید برای درک بسیاری از مفاهیم برقی است. در چنین سیستمی، کارهایی که برای جابجایی آب انجام می‌شود برابر با فشار ضرب شده با حجم آب منتقل شده‌است. به‌طور مشابه، در یک مدار الکتریکی، کار انجام شده برای جابجایی الکترون‌ها یا سایر [[حامل‌های بار]] برابر است با «فشار الکتریکی» ضرب شده بادر مقدار بارهای الکتریکی منتقل شده. در رابطه با «جریان»، هرچه «اختلاف فشار» بین دو نقطه بزرگتربزرگ‌تر باشد (اختلاف پتانسیل یا اختلاف فشار آب)، جریان بین آن‌ها بیشتر می‌شود (جریان الکتریکی یا جریان آب). (به [[نیرویتوان الکتریکی]] مراجعه کنید).

اصطلاح نیروی الکتریکی اولین بار توسط [[آلساندرو ولتا|ولتا]] در نامه اینامه‌ای به Giovanni[[جووانی Aldiniآلدینی]] در سال ۱۷۹۸ استفاده شد، و اولین بار در سال ۱۸۰۱ در مقاله ایمقاله‌ای منتشر شده در Annales''سالنامه deشیمی chimieو et de physiqueفیزیک'' ظاهر شد.<ref name=Varney/>{{rp|408}} ولتامنظور (Volta)[[آلساندرو بهولتا|ولتا]] معنایاز این نیرو بود که نبود.یک نیروی الکترواستاتیک،[[الکترواستاتیک]] نبود، به‌طور خاص، یک نیروی [[الکتروشیمی|الکتروشیمیایی]] است.<ref name=Varney>Robert N. Varney, Leon H. Fisher, [https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.12115 "Electromotive force: Volta's forgotten concept"], ''American Journal of Physics'', vol. 48, iss. 5, pp. 405–408, May 1980.</ref>{{rp|405}} این اصطلاح توسط [[مایکل فارادی]] در رابطه با [[القای الکترومغناطیسی]] در دهه ۱۸۲۰ مطرح شد. با این حال، تعریف روشنی از ولتاژ و روش اندازه‌گیری آن در آن زمان ارائه نشده بود.<ref>C. J. Brockman, [https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed005p549?journalCode=jceda8 "The origin of voltaic electricity: The contact vs. chemical theory before the concept of E. M. F. was developed"], ''Journal of Chemical Education'', vol. 5, no. 5, pp. 549–555, May 1928</ref> ولتا نیروی الکتروموتورمحرکه الکتریکی (emf) را از تنش (اختلاف پتانسیل مشاهده شده در پایانه‌های یک سلول الکتروشیمیایی) متمایز می‌کندکرد. وقتیاختلاف پتانسیل مشاهده شده در پایه‌های سلول الکتروشیمیایی هنگام مدار باز بود دقیقاًبودن باید emfدقیقاً EMF سلول را متعادل کند،کند تا هیچ جریان جاری نشودنداشته باشد.

.<ref name="Varney" />{{rp|405}}

مشخص کردن اندازه‌گیری ولتاژ نیاز به اتصال مستقیم یا غیرمستقیم نقاطی دارد که ولتاژ در آن اندازه‌گیری می‌شود. هنگام استفاده از ولت‌متر برای اندازه‌گیری اختلاف ولتاژ، باید یک سر ولت‌متر به نقطه اول وصل شود و یک سر دیگر به نقطه دوم وصل شود.

ابزار اندازه‌گیری ولتاژها شامل [[ولت‌متر]]، [[پتانسیومتر]] و [[اسیلوسکوپ]] است. [[ولت‌سنج|ولت‌مترهای آنالوگ]] مانند ابزارهای سیم پیچسیم‌پیچ متحرک، با اندازه‌گیری جریان از طریق یک مقاومت ثابت کار می‌کنند،ثابت، که مطابق [[قانون اهم]] با ولتاژ موجود در مقاومت متناسب استاست، کار می‌کنند. [[پتانسیومتر]] با تعادل ولتاژ ناشناخته در برابر ولتاژ شناخته شده در مدار پلپُل کار می‌کند. اسیلوسکوپ پرتوی کاتدی با تقویت ولتاژ و استفاده از آن برای از بینمنحرف بردنکردن پرتوی الکترون از یک مسیر مستقیم کار می‌کند، به طوری که تغییر شکلانحراف پرتو متناسب با ولتاژ است.

کاربرد مشترکمعمول اصطلاح «ولتاژ» در توصیف ولتاژ دو سر یک دستگاهقطعه برقیالکتریکی (مانند مقاومت) است. افت ولتاژ درروی دستگاهیک می‌تواندقطعه بهرا عنوانمی‌توان تفاوتتفاضل اندازه‌گیریبین اندازه‌گیری‌ها در هر ترمینالپایه دستگاهقطعه با توجه به یک نقطه مرجع مشترک (یا زمین) درک شوددانست. افت ولتاژ تفاوتتفاضل بین دو قرائت است. دو نقطه در یک مدار الکتریکی که در داخل یک [[میدان مغناطیسی]] متغیر نیست، که توسط یک هادی ایده‌آل و بدون مقاومت به یکدیگر وصلمتصل می‌شوند و در یک [[میدان مغناطیسی]] در حال تغییر نیستندشده‌اند، اختلاف ولتاژ صفر دارند. هر دو نقطه با همان پتانسیل یکسان ممکن است توسط یک هادی به هم وصل شود و هیچ جریانی بین آن‌ها جریان نخواهد داشت.