ولتاژ، اختلاف پتانسیل الکتریکی، فشار الکتریکی یا کشش الکتریکی، اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه است که (در میدان الکتریکی ساکن) به عنوان کار مورد نیاز در هر واحد بار برای حرکت یک بار آزمایشی بین دو نقطه تعریف می‌شود. در سیستم بین المللی واحدها، واحد مشتق شده برای ولتاژ (تفاوت پتانسیل) ولت نام دارد. اختلاف پتانسیل الکتریکی بین نقاط می تواند ناشی از ایجاد بار الکتریکی (به عنوان مثال، خازن) و نیروی الکتروموتور (مانند القای الکترومغناطیسی در ژنراتور، سلف و ترانسفورماتور) باشد.

در مقیاس ماکروسکوپی، اختلاف پتانسیل وجود دارد. می تواند توسط فرآیندهای الکتروشیمیایی (به عنوان مثال، سلول ها و باتری ها)، اثر پیزوالکتریک ناشی از فشار و اثر ترموالکتریک ایجاد شود. یک ولت متر می تواند برای اندازه گیری ولتاژ (یا اختلاف پتانسیل) بین دو نقطه در یک سیستم استفاده شود. اغلب از یک پتانسیل مرجع مشترک مانند زمین سیستم به عنوان یکی از نقاط استفاده می شود. یک ولتاژ می تواند نشان دهنده یک منبع انرژی یا از دست دادن، اتلاف یا ذخیره انرژی باشد.

تعریف

چندین راه مفید برای تعریف ولتاژ وجود دارد، از جمله تعریف استاندارد که قبلا ذکر شد. همچنین تعاریف مفید دیگری از کار در هر بار وجود دارد .ولتاژ طوری تعریف می شود که اجسام دارای بار منفی به سمت ولتاژهای بالاتر کشیده می شوند، در حالی که اجسام دارای بار مثبت به سمت ولتاژهای پایین تر کشیده می شوند. بنابراین، جریان معمولی در یک سیم یا مقاومت همیشه از ولتاژ بالاتر به ولتاژ پایین تر جریان می یابد. از لحاظ تاریخی، ولتاژ با استفاده از اصطلاحاتی مانند “تنش” و “فشار” مورد اشاره قرار گرفته است. حتی امروزه، اصطلاح “تنش” هنوز استفاده می شود، به عنوان مثال در عبارت “تنش بالا” (HT) که معمولا در الکترونیک مبتنی بر شیر ترمیونیک (لوله خلاء) استفاده می شود.

ولت

ولت (نماد: V) واحد مشتق شده برای پتانسیل الکتریکی، اختلاف پتانسیل الکتریکی و نیروی الکتروموتور است. این ولت به افتخار فیزیکدان ایتالیایی الساندرو ولتا (۱۷۴۵-۱۸۲۷) که شمع ولتایی را اختراع کرد، احتمالاً اولین باتری شیمیایی نامگذاری شده است.

قیاس هیدرولیک

یک تشبیه ساده برای یک مدار الکتریکی، جریان آب در یک مدار بسته لوله کشی است که توسط یک پمپ مکانیکی هدایت می شود. این را می توان “مدار آب” نامید. اختلاف پتانسیل بین دو نقطه با اختلاف فشار بین دو نقطه مطابقت دارد.

اگر پمپ بین دو نقطه اختلاف فشار ایجاد کند، آنگاه آبی که از یک نقطه به نقطه دیگر جریان می یابد، قادر به انجام کارهایی مانند راندن توربین خواهد بود. به طور مشابه، کار را می توان با جریان الکتریکی که توسط اختلاف پتانسیل ارائه شده توسط باتری ایجاد می شود، انجام داد. به عنوان مثال، ولتاژ ارائه شده توسط یک باتری خودرو که به اندازه کافی شارژ شده است، می تواند جریان زیادی را از طریق سیم پیچ موتور استارت خودرو عبور دهد. اگر پمپ کار نکند، هیچ اختلاف فشاری ایجاد نمی کند و توربین نمی چرخد. به همین ترتیب، اگر باتری خودرو بسیار ضعیف یا “مرده” (یا “تخت”) باشد، موتور استارت را نمی چرخاند.

قیاس هیدرولیک روشی مفید برای درک بسیاری از مفاهیم الکتریکی است. در چنین سیستمی، کار انجام شده برای حرکت آب برابر است با «افت فشار» (مقایسه کنید p.d.) ضرب در حجم آب جابجا شده است. به طور مشابه، در یک مدار الکتریکی، کار انجام شده برای حرکت الکترون ها یا سایر حامل های بار برابر است با “اختلاف فشار الکتریکی” ضرب در مقدار بارهای الکتریکی جابجا شده. در رابطه با «جریان»، هرچه «تفاوت فشار» بین دو نقطه (تفاوت پتانسیل یا اختلاف فشار آب) بیشتر باشد، جریان بین آنها (جریان الکتریکی یا جریان آب) بیشتر است.

ابزار اندازه گیری

تنظیم مولتی متر برای اندازه گیری ولتاژ ابزارهای اندازه گیری ولتاژ عبارتند از: ولت متر، پتانسیومتر و اسیلوسکوپ. ولت مترهای آنالوگ، مانند ابزارهای سیم پیچ متحرک، با اندازه گیری جریان از طریق یک مقاومت ثابت کار می کنند، که طبق قانون اهم، متناسب با ولتاژ دو طرف مقاومت است. پتانسیومتر با متعادل کردن ولتاژ مجهول در برابر ولتاژ شناخته شده در مدار پل کار می کند. اسیلوسکوپ پرتو کاتدی با تقویت ولتاژ و استفاده از آن برای انحراف پرتو الکترونی از مسیر مستقیم کار می کند، به طوری که انحراف پرتو متناسب با ولتاژ است.​