Feszültség források?

Hát... értem mi a problémád de nincs egészen igazad.

Egy feszültségforrásnak van + és - kapcsa, és a - egyáltalán nem biztos, hogy nulla volt. Ez viszonyítás kérdése. Amit nullának szoktak venni az a föld.

Másképpen fogalmazva: egy 5V-os feszforrásnál csak annyi a tény, hogy a + és - között 5V van, az nincs garantálva, hogy a negatív kapcson nulla a feszültség. Ha a negatívhoz hozzákötöd a földet na akkor nulla. (feltéve ha a földelővezetékeden nulla van, de ez már más kérdés)

Egyszerű feladatokban szinte mindig nulla V-nak vesszük a negatív kapcsot, de nem mindig(!).

A feszültség nem más, mint potenciálkülönbség. Ha analógiát akarunk keresni, akkor a feszültség az egy relatív magasság, ami két abszolút magasság különbsége. Pl. ha azt mondom, hogy a léggömb 50 méter magasan van, akkor az 50 méter nem értelmezhető önmagában. Mert mihez képest van 50 méter magasan? A földtől? A tengerszinttől? Oké, nyilván általában az alatta elterülő földfelszínhez szoktuk viszonyítani.

Egyenáram esetén egy áramforrás egyik oldalán elektrontöbblet van. A másik oldalán elektronhiány. Ha záródik az áramkör, akkor ez igyekszik kiegyenlítődni, az elektronok onnan, ahol többlet van, oda áramolnak, ahol hiány van. Ez történik is, csak az áramforrás attól áramforrás, hogy ezt a különbséget újratermeli. Ahol elektrontöbblet van azt - jellel, ahol elektronhiány van azt + jellel szoktuk jelölni.

Annak a kijelentésnek van értelme, hogy egy elem két – pozitív és negatív – pólusa között 4,5 V feszültség, azaz 4,5 volt potenciálkülönbség van. De hogy melyik a nulla, és melyik a +4,5 V vagy éppen a -4,5 V, az önkényesen megválasztható. Vagy azt is lehet mondani, hogy választunk egy akármilyen potenciált, és akkor az egyik pólus +3,2 V, a másik meg −1,3 V. A lényeg, hogy a különbség az, ami 4,5 V.

Persze a föld az olyan nagy meg kézenfekvő. Valahogy kézenfekvő választás azt választani valamiféle nullpontnak, amihez képest valami akármennyi potenciálkülönbségre van. Nota bene a 4,5 V esetén is simán lehet, hogy ha a föld potenciálját vesszük 0-nak, az elem meg kap némi statikus töltést, akkor az egyik pólus a földhöz képest 63 V feszültségre lesz, a másik meg 67,5 V feszültségre. Ha az elem a földhöz ér, akkor ez a statikus feszültségkülönbség gyorsan kiegyenlítődik. (Mint mikor feltöltődsz statikusan, és „megráz” a kilincs.) De a lényeg, hogy a két pólus között 4,5 V feszültségkülönbség van, és tudjuk, melyik pólusnál van elektrontöbblet, melyiknél elektronhiány.

~ ~ ~

A váltakozó áram viszont más. Egy 50 Hz-es hálózaton a feszültség és az áram másodpercenként 100-szor vált irányt. Itt a feszültség nagyságát az iránytól függetlenül, tehát a feszültség nagyságának abszolút értékével jellemezzük. Pontosabban annak az átlagával, azaz tulajdonképpen az

|sin(t)|

függvény alatti területtel. Ez azt mondja meg, hogy az adott váltakozóáramú feszültség mekkora egyenáramú feszültségnek felel meg, azaz ha ugyanakkora teljesítmény esetén mekkora az az egyenáram, ami ezzel a váltakozó árammal egyenértékű.

A váltakozó áramú generátor sem feszültséget, hanem feszültségKÜLÖNBSÉGET generál. Ha csak úgy önmagában állnak, akkor lehetne a két kivezetését A-val, meg B-vel jelölni, ahol teljesen önkényes, hogy melyik kivezetést melyikkel címkézed fel.

Csak közben rájöttek, hogy ez így nem az igazi. Oké, megfoghatod az A vezetéket, azzal nem zárod az áramkört. Megfoghatod a B vezetéket, akkor sem zárod az áramkört. Csak arra kell figyelni, hogy ne fogd meg mindkettőt egyszerre.

De oké, van egy fémburkolatos gép. Az A vezeték szigetelése elkopik, és hozzáér a gépház az A vezetékhez, így az A potenciálra kerül. Mi történik? Semmi. Ha megfogod a gépet? Semmi, mert nem zárod az áramkört. Oké, csak mellette 1 méterre meg ott egy másik gép, ahol 5 évvel később meg a B vezeték sérül meg és ér hozzá a gépházhoz. Mi történik? Semmi. Ha hozzáérsz? Akkor sem történik semmi, mert nem zárod az áramkört. No de ha beállsz a két gép közé, az egyik kezedet az egyikre, a másikat a másikra helyezed, akkor azonnal zárod az áramkört. Nem egészséges. Pedig semmi látható, észlelhető előjele nem volt a balesetnek.

Ezért azt találták ki, hogy az egyik vezetéket x méterenként leföldelték. A generátor ugyanúgy feszültségkülönbséget generál, csak immár az egyik a föld potenciálján lesz – ezt nullának jelöljük ki –, a másik kivezetés meg ehhez képest generálja az effektív 230 V feszültséget. A gépek házát meg szintén leföldeljük. Ha egy gépen a nulla sérül meg és ér hozzá a gépházhoz, akkor semmi nem történik. Ha viszont a fázis ér hozzá a gépházhoz, akkor azonnal záródik az áramkör a földön keresztül. Még akkor, mikor senki nincs ott, így maximum leold a biztosíték, de emberben nem tesz kárt. Viszont ennek az a kellemetlen következménye, hogy amíg a nullát tapogathatod nyugodtan, a fázis megérintésével a földön át zárod az áramkört. De még mindig ez a biztonságosabb megoldás.