Izvorni kod stranice Električni napon

{{redirect|Napon}}
{{Infobox physical quantity
|bgcolour = {default}
|name = Napon
|image = [[Datoteka:High voltage warning.svg|bezokvira]]
|caption = Međunarodni znak opasnosti od visokog napona
|unit = [[volt]]
|symbols = {{math|''V''}} , {{math|∆''V''}} , {{math|''U''}} , {{math|∆''U''}}
|dimension = '''M''' '''L'''<sup>2</sup> '''T'''<sup>−3</sup> '''I'''<sup>−1</sup>
| derivations = Napon = [[Energija]] / [[naelektrisanje]]
}}
{{Elektrotehnika}}
'''Električni napon''' (oznaka ''U'' ili ''V'') predstavlja razliku [[Električni potencijal|električnih potencijala]] između dve tačke, tj. <math> U = V_1 - V_2 </math>.<ref>Jugoslav Karamarković, Fizika (str. 169), Univerzitet u Nišu, 2005.</ref> Izražava se u [[volt]]ima, zbog čega se naziva i '''voltaža'''.<ref>https://sh.wiktionary.org/wiki/volta%C5%BEa</ref> Može nastati usled [[naelektrisanje|naelektrisanja]], [[electric current|električne struje]] u [[magnetno polje|magnetnom polju]], promjenljivog magnetnog polja, ili kombinacijom navedenog.<ref>{{Cite book|author = Demetrius T. Paris|author2=F. Kenneth Hurd|title=Basic Electromagnetic Theory|url = https://archive.org/details/basicelectromagn00pari|publisher=McGraw-Hill|location=New York|year=1969|id={{page|year=|isbn=978-0-07-048470-2|pages=}}|pages=[https://archive.org/details/basicelectromagn00pari/page/512 512], 546}}</ref><ref>{{cite book|author=P. Hammond|title=Electromagnetism for Engineers|publisher=Pergamon Press|year=1969|id={{OCLC|854336| pages = 135}}</ref>

Napon je osobina [[Električno polje|električnog polja]], ne pojedinačnih elektrona. Elektron koji se kreće duž razlike potencijala doživljava promenu energije, predstavljenu [[elektron-volt]]ima, slično kao kada tijelo pada u gravitacijskom polju. Bez napona nema [[Električna struja|električne struje]]. Na primer, dvije točke u električnom kolu spojene idealnim [[provodnik]]om (bez otpora) imaju razliku potencijala nula, te nikakva struje neće teći.

Napon je aditivan: napon između točaka ''A'' i ''C'' je jednak zbiru napona između točaka ''A'' i ''B'' i točaka ''B'' i ''C''. Razni naponi u električnom kolu se mogu izračunati upotrebom [[Kirchhoffovi zakoni o struji i naponu|Kirchhoffovih zakona]]. [[Električna snaga]] je umnožak napona i struje koja protiče kroz kolo. Što veći napon i [[Električna struja|struja]], to veća [[električna snaga|snaga]].<ref name="Osnove elektrotehnike za početnike">{{Cite web |title=Osnove elektrotehnike za početnike |url=https://hometi.ru/bs/windows-and-doors/basics-of-electrical-engineering-for-beginners.html |access-date=2020-08-15 |archive-date=2024-12-17 |archive-url=https://web.archive.org/web/20241217232237/https://hometi.ru/bs/windows-and-doors/basics-of-electrical-engineering-for-beginners.html }}</ref>

Uobičajeni je napon [[baterije]] 1,5 V, automobilskoga [[akumulator]]a 12 V, gradske električne mreže 220 V, tramvajske mreže 600 V, a željezničke mreže 25 000 V.<ref>'''električni napon''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=17586] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.</ref> Napon može predstavljati ili izvor energije ([[elektromotorna sila]]) ili gubitak, utrošak i skladištenje energije ([[Voltage drop|pad napona]]).

U [[Hidraulička analogija|poređenju sa vodom]], kao što brzina [[potok]]a ovisi o razlici između početne i konačne visine, tako jačina struje ovisi o razlici potencijala, odnosno o naponu. Ako voda teče kroz cijev pokretana [[pumpa]]ma, tada je razlika potencijala analogna razlici u [[Pritisak|pritisku]] između dve tačke.

== Jedinica ==

Jedinica za električni napon, [[električni potencijal]] i [[elektromotorna sila|elektromotornu silu]] je [[volt]] (simbol ''V''; po [[Alessandro Volta|Alessandru Volti]], izumitelju [[baterija|baterije]]), što je razlog da se uobičajeno koristi izraz "voltaža".

== Izvor napona ==
{{main|Izvor napona}}
[[Datoteka:AA AAA AAAA A23 battery comparison-1.jpg|mini|[[Baterija|Baterije]] su izvori napona u mnogim [[Electrical network|električnim kolima]].]]

[[Izvor napona]] je električni [[uređaj]] sa dva [[Terminal (electronics)|priključka]] koji može održavati stabilnu [[voltaža|voltažu]].<ref>[https://books.google.com/books?id=bkOMDgwFA28C&pg=PA9&dq=voltage+source&hl=en&sa=X&ei=PbWAUc7zIYOWkwXEv4GwBQ&redir_esc=y#v=onepage&q=voltage%20source&f=false An introduction to electronics]</ref> S gledišta potrošača, naponski izvor predstavlja utičnica u zidu, putem koje se priključujemo na [[električna mreža|električnu mrežu]], električna [[baterija]] ili [[akumulator]] u nekoj od niza standardnih izvedbi, [[alternator]] u automobilu ili [[električni generator]] u [[vjetroelektrana|vjetroelektrani]].

== Električni potencijal ==
{{main|Električni potencijal}}
[[datoteka:Potential.jpg|mini|desno|Razlika potencijala između Zemlje i neba uzrokuje [[električno pražnjenje]] u vidu [[munje]], koje vraća sustav u ravnotežu.]]

[[Električni potencijal]] je [[fizička veličina]] koja opisuje [[potencijalna energija|potencijalnu energiju]] [[Naelektrisanje|naelektrisane]] čestice u [[Elektrostatika|statičkom]] [[električno polje|električnom polju]].<ref>[http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=17589 "električni potencijal"] "Hrvatska enciklopedija", [[Leksikografski zavod Miroslav Krleža]], www.enciklopedija.hr, 29. svibnja 2017.</ref> Električni se potencijal ne može neposredno mjeriti, već se mjeri [[razlika potencijala]] između dviju točaka nekog sustava, koja je u statičkom slučaju jednaka električnom naponu.

Svako pozitivno električno tijelo istiskivat će iz svojeg [[električno polje|električnog polja]] drugo pozitivno naelektrisano tijelo. Pri tom će [[elektrostatička sila]] vršiti [[mehanički rad]]. Isto tako, želimo li pozitivno naelektrisano tijelo dovesti u električno polje drugog pozitivno naelektrisanog tijela, treba neka vanjska sila da vrši rad na svladavanju odbojne sile. Izvršeni rad prestavlja ustvari [[potencijalna energija|potencijalnu energiju]] toga tijela. Čim vanjska [[sila]] prestane djelovati, [[Tijelo (fizika)|tijelo]] se počinje gibati i izlazi iz električnog polja, pa se njegova potencijalna energija pretvara u [[kinetička energija|kinetičku energiju]].

Ako se iz nekog razloga [[elektron]]i nagomilaju na nekom predmetu, kažemo da je negativno naelektrisan, tj. da ima negativni potencijal. S druge strane, [[atom]] kome je ''pobjegao'' neki [[elektron]] nije više uravnotežen, zbog čega u rezultatu ima pozitivan naboj. Predmet s mnoštvom takvih atoma kojima nedostaju slabo vezani elektroni imat će pozitivan potencijal.

Naša planeta je u cjelini električki neutralna, to jest [[Zemlja]] ima nulti potencijal. Budući da se istoimene čestice međusobno odbijaju, u [[električna vodljivost|vodljivom]] materijalu elektroni će iz područja s velikom gustoćom slobodnih elektrona (to jest s velikim negativnim potencijalom) nagrnuti prema područjima gdje ih je manje, to jest prema mjestima pozitivnijeg potencijala. U povoljnim okolnostima, iz [[Oblaci|oblaka]] s viškom elektrona prasnut će golema iskra, odnosno [[munja]], kroz koju se golemi negativni potencijal oblaka prazni u električki neutralnu Zemlju.

== Formule ==
Razlika električnog potencijala se definira kao količina [[rad]]a po [[Električni naboj|naboju]] potrebnog da se naboju premjesti iz druge točke u prvu, ili potpuno ekvivalentno, količina rada koji naboj uradi tokom kretanja od prve do druge točke. Razlika potencijala između dve točke '''a''' i '''b''' je linijski integral električnog polja '''E''':

: <math>V_a - V_b = \int _a ^b \mathbf{E}\cdot d\mathbf{l}</math>

=== Jednosmjerna struja ===
:<math> U = \sqrt{PR} </math>
:<math> U = \frac{P}{I} </math>
:<math> U = IR \!\ </math>

Gdje je U=napon, I=struja, R=otpor, P=snaga

=== Izmjenična struja ===
:<math> U = \frac{P}{I\cos\theta}</math>
:<math> U = \frac{\sqrt{PZ}}{\sqrt{\cos\theta}} \!\ </math>
:<math> U = \frac{IR}{\cos\theta}</math>

Gdje je U=napon, I=struja, R=otpor, P=snaga, Z=impendansa, θ=fazna razlika između napona i struje

== Mjerni uređaji ==
{{main|Voltmetar|Multimer}}
[[File:9VBatteryWithMeter.jpg|thumb|[[Multimetar]] podešen da meri voltažu.]]

Instrumenti kojima se mjeri razlika potencijala mogu biti [[voltmetar]], [[potenciometar]] i [[osciloskop]]. Voltmetar radi mjereći struju (u skladu sa [[Ohmov zakon|Omovim zakonom]]) kroz otpornik. Potenciometar radi tako što poredi nepoznat napon sa poznatim naponom u mjernom mostu. Osciloskop (uglavnom sa katodnom cijevi) radi tako što se pojačava potencijalna razlika koja potom skreće elektronski mlaz sa pravog puta (proporcionalno naponu) što se potom vidi prema tragu koji mlaz ostavlja na zaslonu cijevi.

Široko rasprostranjeni voltmetri današnjice se zovu digitalni voltmetri jer se rezultat prikazuje na cifarskom displeju. Ranije su bili popularni tzv. analogni voltmetri koji su imali kretni kalem i kazaljku, a očitavanje mjerene vrijednosti se vršilo na osnovu otklona kazaljke na izbaždarenoj skali.

== Visina napona ==
{{main|Izvor napona}}

Čovjek je smislio razne vrste izvora struje koji su u stanju na jednom priključku stvarati negativni, a na drugom pozitivni potencijal. Visina napona među priključcima različita je kod raznih izvora. Napon [[baterija|baterijskog]] članka na bazi cinka i ugljena iznosi 1,5 V. Takođe se izrađuju baterije sa nekoliko serijski spojenih članaka, čime se dobivaju naponi od 3 ili 4,5 ili 9 V. Europske gradske [[elektroenergetski sustav|električne mreže]] imaju napon od 230 V. Daleko su veći naponi u vodovima [[dalekovod]]a, visokonaponskih [[transformator]]a ili visokonaponskih kabela, gdje dosižu desetke pa i stotine tisuća volti. Takvi naponi mogu stvoriti i [[električni luk]], kojim se [[strujni udar]] može prenijeti i kroz zrak, ako se tijelo u kontaktu sa zemljom previše približi vodu pod visokim naponom.

Tipične visine napona su:

*Veoma niski napon: do 50 V, u [[baterija]]ma za široku upotrebu (od 1,5 V do 9 V), adapterima (najčešće od 1,5 V do 24 V), [[akumulator]]ima (tipične vrijednosti: 6, 9, 12, 24 i 48 V).
*Niski napon: 50-1000 V; domaćinstva (230 V - monofazni sistem, 400 V - trofazni sistem), manji industrijski potrošači.
*Srednji napon: 1-35 KV; industrijski potrošači, elektrodistributivne mreže.
*Visoki napon: 35-150 KV.
*Vrlo visoki napon: preko 150 KV.

== Pretvaranje napona ==
{{main|Transformator}}

Različiti delovi elektronskih uređaja koriste različite napone. Međutim, u domaćinstvima je na raspolaganju samo jedna vrednost napona (220 V u [[Bivša Jugoslavija|bivšoj Jugoslaviji]], 230 V u zemljama Evropske unije, 110 V u SAD) i često je potrebno taj napon povećati (npr. za rad katodne cevi televizora) ili smanjiti (za različite uređaje).<ref name="Jugoslav Karamarković 2005">Jugoslav Karamarković, Fizika (str. 192), Univerzitet u Nišu, 2005.</ref> Takođe, u elektrodistributivnim sistemima se prenos električne energije obavlja [[električni vod|vodovima]] na kojima je velika vrednost napona i mala vrednost intenziteta struje, da bi se smanjili gubici. Efikasno pretvaranje jedne vrednosti napona u drugu vrši se uređajem koji se naziva [[električni transformator]]. Pošto transformator radi na principu [[Elektromagnetska indukcija|elektromagnetne indukcije]], on ne može se koristiti za transformisanje vremenski konstantnih napona, već samo za naizmenične, tj. promenljive.<ref name="Jugoslav Karamarković 2005"/>

== Opasnost ==
{{main|Udar struje}}
[[Datoteka:Freileitung mit Transformatorhaus.jpg|mini|[[Dalekovodi]] visokog napona]]

Visok napon opasan je za ljude i životinje, jer može kroz organizam protjerati po život opasnu struju. Zbog toga, ne dira se u električnu instalaciju gradske mreže prije isključenja [[osigurač]]a koji prekidaju dovođenje napona. Ako struja prolazi kroz ljudski organizam može uzrokovati opekotine, uticati na hemijski sastav [[krv]]i i [[nervni sistem]] i poremetiti rad [[Srce|srca]] i [[Respiratorni sistem|respiratornih organa]]. Prema postojećim propisima dodirni napon ne smije prijeći vrijednost od 65 V.<ref name="EPBiH">{{cite web | url = http://www.elektroprivreda.ba/stranica/opasnosti-od-elektricne-energije| title = Opasnosti od električne energije| last = | first = | date = | website = Elektroprivreda BiH| publisher = | accessdate = 16. 5. 2016| language = }}</ref>

Međutim, nije opasan napon sam po sebi već struja koja prođe kroz tijelo:<ref>{{cite web | url = https://www.physics.ohio-state.edu/~p616/safety/fatal_current.html| title = Fatalna struja| last = | first = | date = | website = physics.ohio-state.edu| publisher = | accessdate = 16. 5. 2016| language = }}</ref><ref>{{cite web | url = http://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-3/physiological-effects-electricity/| title = Fiziološki efekti električne struje| last = | first = | date = | website = allaboutcircuits.com| publisher = | accessdate = 16. 5. 2016| language = en}}</ref>

*Struja jačine do 1 mA ne osjeća se 
*Struja jačine od 1 do 8 mA osjeća se udar, ali ne boli 
*Struja jačine oko 20 mA može izazvati grčenje mišića. 
*Struja jačine 30 mA ne može se izdržati više od nekoliko [[Sekunda|sekundi]], izaziva snažno grčenje [[mišić]]a i gubitak kontrole praćeno otežanim disanjem .
*Struja jačine 50 mA može dovesti do gubitka svijesti.
*Struja jačine preko 100 mA može izazvati smrt. 
*Preko 200 mA opasne opekotine i grčevi mišića koji mogu žrtvu odbaciti od vodiča.

Za više napone struja se povećava, pa je i opasnost veća.<ref name="EPBiH" /><ref>{{cite web | url = http://hypertextbook.com/facts/2000/JackHsu.shtml| title = Electric Current Needed to Kill a Human| last = | first = | date = | website = hypertextbook.com| publisher = | accessdate = 16. 5. 2016| language = en}}</ref>

Pri [[Statički elektricitet|elektrostatičkom]] [[Električno pražnjenje|pražnjenju]] javljaju se vrlo visoki [[napon]]i, uz ekstremno slabe [[električna struja|struje]]. Češljajući kosu po veoma suvom vremenu, stvaramo nekoliko desetina hiljada [[volt]]i statičkog elektriciteta, ali je [[jačina struje]] praktično zanemarljiva. Slaba struja sprečava da nas statičko pražnjenje povredi, pa osećamo samo neprijatno peckanje.<ref>Gordon McComb i Earl Boysen, Elektronika za neupućene (str. 29), Beograd, 2007.</ref>

== Poređenje sa vodom ==
{{main|Hidraulička analogija|Pritisak}}
[[File:7th grade oloom jor unit-4-2 liquid pressure-1.png|thumb|Ilustracija [[pritisak|pritiska]] kod tečnosti]]

Radi boljeg razumevanja električnog kola često se koristi [[hidraulička analogija]]. Električno kolo možemo zamisliti kao kosinu preko koje teče [[potok]]. Kao što brzina kojom teče [[potok]] ovisi o razlici između početne i konačne visine, tako i [[jačina struje]] koja teče provodnikom ovisi o razlici potencijala na njegovim krajevima, odnosno o naponu. Druga analogija može biti mreža cijevi kroz koje protječe voda pokretana [[pumpa]]ma. Tada je razlika potencijala analogna razlici [[pritisak]]a između dve tačke. Ako postoji razlika pritisaka, tada voda može teći od prve do druge točke i vršiti nekakav rad, recimo pokretati turbinu.

U hidrauličnom sistemu je rad uložen za pokretanje vode jednak proizvodu pritiska i količine pokrenute vode. Slično, u električnom kolu je rad uložen u pokretanje elektrona jednak proizvodu napona i količini elektrona. Napon ovdje na prikladan način služi da se kvantificira sposobnost za vršenje rada.

== Izvori ==
{{Izvori}}

== Povezano==
* [[Električna struja]]
* [[Električna snaga]]
* [[Električni potencijal]]

{{Commonscat|Voltage}}

{{Elektronika}}

[[Kategorija:Električna struja]]
[[Kategorija:Fizikalne veličine]]
[[Kategorija:Elektricitet]]