Elektrisk spänning
Spänning är det som får elektriska laddningar att röra sig. Det är den "knuff" som får laddningarna att röra sig i en tråd eller annan elektrisk ledare. Man kan se det som en kraft som driver laddningarna, men det är inte en kraft. Spänning kan få laddningar att röra sig, och eftersom rörliga laddningar är en ström kan spänning orsaka en ström.
Elektrisk potentialskillnad är den verkliga vetenskapliga termen, men kallas vanligen för spänning. Informellt kallas spänning eller elektrisk potentialskillnad ibland för "potentialskillnad". Spänning kallas också, under vissa omständigheter, elektromotorisk kraft (EMF).
Spänning är en elektrisk potentialskillnad, skillnaden i elektrisk potential mellan två platser. Enheten för elektrisk potentialskillnad, eller spänning, är volt. Volten har fått sitt namn till minne av Alessandro Volta. En volt motsvarar en joule per coulomb. Symbolen för enheten volt skrivs med ett stort V som i (9V). Enligt reglerna i det internationella enhetssystemet är symbolen för en enhet vars namn härrör från en persons egennamn versaler.
Observera att volt och spänning är två olika saker. Volt är en enhet som vi mäter något med. Både elektrisk potential och spänning är saker som vi mäter och volten är måttenheten för båda. Symbolen för enheten volt skrivs med ett V (9 volt eller 9 V). När spänning används i en formel kan den skrivas med kursiv stil, t.ex. V = 9 V {\displaystyle V=9\,{\text{V}}} 
, eller skrivas med kursiv stil. Om det bara finns en symbol med en enda bokstav att utgå ifrån kan ett litet v användas, t.ex. spänning = ström × motstånd {\displaystyle {\text{voltage}}}={\text{current}}}\times {\text{resistance}}}
eller v = ir {\displaystyle {\text{v}}={\text{ir}}} 
. Elektrotekniker använder symbolen e {\displaystyle e}
för spänning, t.ex. e = i r {\displaystyle e=ir} 
, för att tydliggöra skillnaden mellan spänning och volt.
Tekniskt sett är spänningen skillnaden i elektrisk potential mellan två punkter och mäts alltid mellan två punkter, t.ex. mellan ett batteris positiva och negativa ändar, mellan en tråd och jorden eller mellan en tråd eller en punkt i en krets och en punkt i en annan del av kretsen. I vardagligt bruk med hushållsel i USA är spänningen oftast 120 V. Denna spänning mäts från den elektriska ledningen till marken.
Observera att det måste finnas både spänning och ström för att överföra kraft (energi). En tråd kan till exempel ha en hög spänning, men om den inte är ansluten händer ingenting. Fåglar kan landa på högspänningsledningar som 12kV och 16kV utan att dö, eftersom strömmen inte går genom fågeln.
Det finns två typer av spänning, likspänning och växelspänning. Likspänning (likströmsspänning) har alltid samma polaritet (positiv eller negativ), som i ett batteri. Växelspänningen (växelspänning) växlar mellan positiv och negativ. Spänningen från vägguttaget byter till exempel polaritet 60 gånger per sekund (i Amerika) eller 50 gånger per sekund (Storbritannien och Europa). Likspänning används vanligtvis för elektronik och växelspänning för motorer.
Anslutning av en högspänningskabel
Definition
Spänning är förändringen av den elektriska potentialen mellan två platser
eller förändringen av den elektriska potentialenergin per coulomb mellan två platser.
V = Δ ( E P E / q ) = ( E P E / q ) 2 - ( E P E / q ) 1 {\displaystyle V=\Delta (EPE/q)=(EPE/q)_{2}-(EPE/q)_{1}}} 
Där V=spänning, EPE=elektrisk potentialenergi, q=laddning, ∆=differens i.
Jordspänning
Spänning mäts alltid mellan två punkter, och en av dem kallas ofta för "jord" eller nollpunkten (0V). I de flesta elektriska växelströmsinstallationer finns det en anslutning till jorden. En anslutning görs till den verkliga jorden genom ett vattenrör, en jordstång som grävs ner eller drivs ner i jorden, eller en lämplig metallledare (inte ett gasrör) som grävs ner under jorden. Denna anslutning görs vid elnätets ingångspunkt i en byggnad, vid varje stolpe där det finns en transformator vid gatan (ofta på en elstolpe) och på andra ställen i systemet. Hela planeten jorden används som referenspunkt för att mäta spänningen. I en byggnad förs denna jord till varje elektrisk apparat på två ledningar. Den ena är "jordledaren" (den gröna eller nakna ledningen) och används som säkerhetsjord för att ansluta metalldelar i utrustningen till jorden. Den andra används som en av de elektriska ledarna i systemets kretsar och kallas "neutral ledare". Denna ledning, som ligger på jordpotential, avslutar alla kretsar genom att leda strömmen från all elektrisk utrustning tillbaka till systemets ingångspunkt i byggnaderna och sedan till transformatorn som vanligtvis ligger vid gatan. På många ställen utanför byggnaderna blir det onödigt att ha en ledning för att slutföra kretsarna och föra strömmen från byggnaderna till generatorerna. Den returväg som leder all ström tillbaka är själva jorden.
I likströmskretsar kallas den negativa änden av en generator eller ett batteri ofta för "jord" eller nollvolt (0V), även om det kan finnas en anslutning till jorden eller inte. Det kan finnas flera jordar på samma kretskort (PCB), t.ex. vid känsliga analoga kretsar kan den delen av kretsen använda en "analog jord", och den digitala delen har en "digital jord".
I elektrisk utrustning kan 0 volt-punkten vara metallchassit som kallas chassijord eller en anslutning till den faktiska jorden som kallas jordjord, var och en med sin egen symbol som används i elektriska schematiska ritningar (kretsritningar).
Mätverktyg
Några av verktygen för att mäta spänningen är voltmeter och oscilloskop.
Voltmätaren mäter spänningen mellan två punkter och kan ställas in i likströmsläge eller växelströmsläge. Voltmätaren kan mäta likspänningen från till exempel ett batteri (typiskt 1,5 V eller 9 V) eller växelspänningen från väggens eluttag (typiskt 120 V).
För mer komplexa signaler kan ett oscilloskop användas för att mäta DC- och/eller AC-spänningen, till exempel för att mäta spänningen över en högtalare.
Potentialdifferens
Spänningen, eller potentialskillnaden mellan punkt a och punkt b, är den energimängd i joule (som ett resultat av det elektriska fältet) som krävs för att flytta 1 coulomb positiv laddning från punkt a till punkt b. En negativ spänning mellan punkterna a och b är en spänning där det krävs 1 coulomb energi för att flytta en negativ laddning från punkt a till punkt b. Om det finns ett jämnt elektriskt fält runt ett laddat föremål kommer negativt laddade föremål att dras mot högre spänningar och positivt laddade föremål mot lägre spänningar. Potentialdifferensen/spänningen mellan två punkter är oberoende av den väg som tas för att ta sig från punkt a till b. Spänningen från a till b + spänningen från b till c kommer således alltid att vara lika med spänningen från a till c.
Frågor och svar
F: Vad är spänning?
S: Spänning är en elektrisk potentialskillnad, skillnaden i elektrisk potential mellan två platser. Den kan ses som den kraft som driver laddningar att röra sig i en tråd eller annan elektrisk ledare.
F: Vilken enhet används för att mäta spänning?
S: Enheten för att mäta spänning är volt. Symbolen för denna enhet skrivs med ett stort V (9V).
F: Hur orsakar spänning ström?
S: Spänning kan få laddningar att röra sig, och eftersom rörliga laddningar skapar en ström kan spänning orsaka en ström.
F: Vem var Alessandro Volta och varför fick volten sitt namn efter honom?
S: Alessandro Volta var en italiensk fysiker som uppfann det första batteriet år 1800. Volten uppkallades efter honom som ett sätt att hedra hans bidrag till vetenskapen.
F: Är volt och spänning två olika saker?
S: Ja, volt är enheter med vilka vi mäter något medan spänning avser vad vi mäter med hjälp av dessa enheter.
F: Vilka är de två typerna av spänning?
S: Det finns två typer av spänning - DC (likström) och AC (växelström). Likström har alltid samma polaritet medan växelström växlar mellan positiv och negativ polaritet.
F: Är det möjligt för fåglar att landa på högspänningsledningar utan att skadas?
S: Ja, fåglar kan landa på högspänningsledningar som 12 kV och 16 kV utan att dö eftersom det måste finnas både spänning och ström för att kraft (energi) ska kunna överföras genom dem - om bara ett element är närvarande kommer ingenting att hända.
