Unità SI | volt (V) |
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Dimensione | M · L 2 · T -3 · I -1 |
Base SI | kg ⋅ m 2 ⋅ s −3 ⋅ A −1 |
Natura | Taglia scalare ampia |
Simbolo usuale | U , U AB , ΔV ... |
Coniugare | Carica elettrica |
La tensione è la circolazione del campo elettrico lungo un circuito elettrico misurata in volt da un voltmetro . È indicato con V attraverso un dipolo .
La nozione di tensione elettrica viene spesso confusa con quella di "differenza di potenziale elettrico " (DDP) tra due punti di un circuito elettrico. I due concetti sono equivalenti in un regime stazionario (indipendente dal tempo). Tuttavia, in un caso generale, in regime variabile (ad esempio: correnti alternate ), la circolazione del campo elettrico non è più conservativa per il fenomeno dell'induzione elettromagnetica , la tensione e la differenza di potenziale non sono più sinonimi. In questo caso generale, la differenza di potenziale perde il suo significato fisico e deve essere sostituita dalla nozione di tensione.
La nozione di tensione elettrica è anche designata dall'anglicismo : "voltaggio", poiché è possibile trovare l'espressione "amperaggio" per designare l'intensità elettrica . Tuttavia, questi termini sono considerati errati anche se alcuni li considerano equivalenti.
Più in generale, l'esistenza di una tensione in un circuito elettrico costituito da elementi di resistenza diversi da zero è prova dell'esistenza in questo circuito di un generatore elettrico che mantiene una tensione ai suoi terminali.
Esistono diversi tipi di tensione:
Nel caso generale, il simbolo standard della tensione viene U misurata in volt , unità cui simbolo è V .
Su uno schema elettrico , la tensione può essere integrata da frecce o + e - per indicarne la direzione. Queste differenze sono solo differenze di convenzione (vedi immagine 1).
Per distinguere le diverse tensioni in un circuito, la U maiuscola può essere accompagnata da una lettera in pedice che descrive a quale elemento del circuito è collegata questa tensione. In un circuito RLC ci sono quindi 4 tensioni: U (tensione ai terminali del generatore), U R (tensione ai terminali del resistore ), U L (tensione ai terminali dell'induttore ) e U C (tensione ai terminali della capacità ). (vedi immagine 2)
In fase , c'è la tensioni di fase (tensioni tra le fasi ) U e tensioni (tensioni di fase e neutro ) V . Nel caso di corrente trifase ci sono quindi 6 tensioni:
Figura 1 - Convenzioni di rappresentazione della corrente e della tensione su un dipolo ricevente .
a: Convenzione raccomandata secondo lo standard internazionale IEC / CEI 60375 ed2.0
b: Convenzione in uso negli Stati Uniti
c: Convenzione in uso in Francia .
Immagine 2 - tensione in un circuito RLC : U, U R U L e U C .
Immagine 3: rappresentazione di Fresnel delle tensioni concatenate e concatenate per un sistema bilanciato diretto.
La tensione può essere misurata utilizzando un voltmetro collegato in parallelo / bypass sul circuito. Questa misura è stata scoperta da Alessandro Conte del Volta .
La tensione elettrica ai terminali di un dipolo è sempre uguale alla circolazione del campo elettrico all'interno di questo dipolo.
In altre parole, la tensione elettrica rappresenta il lavoro della forza elettrica (che prevale all'interno del dipolo) su una particella carica , diviso per il valore della carica (nel caso di un generatore di tensione continua, una batteria ad esempio, il no -tensione elettrica di carico di questa cella, chiamata forza elettromotrice (emf), è il lavoro della forza propulsiva elettrostatica sugli elettroni).
Si parlerà quindi di energia scambiata per carica unitaria, che può essere paragonata, se non si considerano le unità, all'energia scambiata per una carica di 1 coulomb .
La sua unità è quindi quella di un'energia divisa per una carica elettrica, cioè il joule per coulomb , che è equivalente al volt.
Qualsiasi dipolo di un circuito elettrico sviluppa una tensione ai suoi terminali, il che equivale a dire che scambierà una certa energia con le cariche in movimento che lo attraversano, che sono, in un gran numero di casi, elettroni. Questa tensione è uguale all'energia per unità di carica, scambiata tra ciascuna particella carica che passa attraverso il dipolo e il dipolo stesso.
Nel caso di passaggio attraverso un generatore di energia, l'energia ricevuta dalle cariche viene convertita in uno squilibrio elettrostatico (densità di volume di carica diversa da un punto all'altro) che crea la tensione ai terminali del generatore. In altre parole, l'energia guadagnata da un carico nel generatore viene convertita in energia potenziale che verrà trasformata nel resto del circuito.
W / q ricevuto nel generatore = tensione del generatore
Nel caso dell'incrocio di un ricevitore di energia, l'energia prelevata dalle particelle cariche dal dipolo ha l'effetto di "trattenere" ai terminali del ricevitore una parte (più o meno grande a seconda del numero di recettori) del tensione del generatore. Questa tensione ha l'effetto di fornire l'energia necessaria alle cariche per attraversare il dipolo ricevente.
W / q perso nel ricevitore = tensione del ricevitore
Se indichiamo con e la carica elettrica di un elettrone in coulomb e u la tensione di un dipolo in volt, allora ogni elettrone che attraversa quest'ultimo guadagnerà o perderà (a seconda del segno di u ) un'energia pari a W = u * e joule.
Secondo la seconda legge di Kirchhoff , detta anche legge della maglia, e valida nell'approssimazione di regimi quasi stazionari (cioè quando il tempo di propagazione della tensione da un capo all'altro del circuito è trascurabile rispetto alla caratteristica temporale della variazione della tensione del generatore), possiamo dire che la somma delle tensioni (con il loro segno secondo la natura del dipolo) in una cella di un circuito è zero. Indichiamo qui con mesh, un percorso che permette alle cariche elettriche libere di muoversi, di compiere un giro completo (cioè di partire da un punto e di potervi ritornare). Per l'applicazione di questa legge alle tensioni del circuito viene assegnato un segno: positivo per i generatori e negativo per i ricevitori.
L'importante è discernere chiaramente che il passaggio attraverso un generatore dà energia mentre il ricevitore la ritira. L'energia ricevuta dai vari ricevitori del circuito è ovviamente uguale a quella fornita dal / i generatore / i.
A rigor di termini, la legge della maglia non è più applicabile in un regime che varia rapidamente, le tensioni non sono più conservative e la loro somma su un circuito chiuso non è più zero.
La tensione elettrica delle centrali termiche o nucleari viene aumentata con l'ausilio di trasformatori . L'energia elettrica viene quindi trasportata ad alta tensione , a tensioni superiori a 100 kV , fino a 1.200 kV . Viene quindi abbassato. Alle famiglie viene fornita una bassa tensione ( 230 V / 400 V ad esempio in Francia, Belgio e Germania o 120 V / 240 V in Canada).
Di seguito il quadro delle diverse aree di tensione a seguito del decreto francese n . 88-1056 del14 novembre 1988 : il decreto riguarda la tutela dei lavoratori negli stabilimenti soggetti al codice del lavoro (libro 2, titolo 3) che utilizzano correnti elettriche .
Abbreviazioni | TBT | BTA | BTB | HTA | HTB |
Denominazioni | Voltaggio molto basso | Bassa tensione A | Bassa tensione B | Alta tensione A | Alta tensione B |
Corrente alternata | U ≤ 50 volt | 50 <U ≤ 500 volt | 500 <U ≤ 1000 volt | 1000 <U ≤ 50 kV | U> 50 kV |
Corrente continua | U ≤ 120 volt | 120 <U ≤ 750 volt | 750 <U ≤ 1500 volt | 1500 <U ≤ 75 kV | U> 75 kV |
Distanza dal vicinato (distanza di sicurezza) |
Nessun pericolo | D ≥ 30 cm | D ≥ 30 cm | D ≥ 2 metri | D ≥ 3 metri |
Il decreto del 1988 è stato sostituito da un decreto del 1995. La nuova classificazione dei domini di tensione non distingue più tra BTA e BTB. Da allora è esistito solo il campo BT per coprire i campi da 50 V a 1000 V in modo alternato e da 120 V a 1500 V in tensione continua.