A feszültséggel kapcsolatban szót tudok ejteni az elektromos mező energiájáról.

Korábban már beszéltünk erről az új és megfoghatatlan fogalomról: a fizikai mezőről. A elektromos mező mellett szó volt a mágneses és a gravitációs mezőről, térről is. Az bennük a fura, és elsőre felfoghatatlan, hogy megfoghatatlanok, láthatatlanok, testünkkel nem érzékelhetők. Körülvesznek bennünket, de csak közvetetten érzékeljük. Bár a mobiltelefon eléggé részévé vált az életünknek, mégsem kézenfekvő, mi köze is van ennek az elektromos vagy a mágneses erőtérhez.
Amit viszont érzékelünk, abból arra kell következtetnünk, hogy a fizikai mező/tér is anyag. A fizikai mezőnek MEGMÉRHETŐ anyagi tulajdonságai vannak. A leginkább szembetűnő anyagi tulajdonsága, hogy erőhatása van. E mellett azt látjuk, mérjük, hogy a távolság növekedésével az erőhatás gyengül. Ebből a kiterjedésére  következtethetünk. Mi ez ha nem anyag? Vagyis az anyagnak van egy részecskeszerkezetű és amint újonnan megismertük, mező természetű megnyilvánulási formája.

Ezeket a mezőket azért kellett a fizikában ( a természet tanulmányozása során) bevezetni, mert elektromos, mágneses és gravitációs kölcsönhatásokat tapasztaltunk, a nélkül, hogy a kölcsönhatásban részt vevő testek érintkeztek volna. A kölcsönhatások abban nyilvánulnak meg, hogy a mágnes mellett a vas elmozdul, a töltéssel rendelkező ebonitrúd a papírt magához vonzza, a testek magukra hagyva alátámasztás nélkül leesnek a földre. Tehát kellett valami magyarázat, mi közvetíti ezt az erőhatást. Mert a tárgyak CSAK erőhatásra mozdulnak ki nyugalmi helyzetükből!

Mindezt azért hoztam ide, mert az erőterek fogalma újdonság, ismeretlen számotokra, bár igen-igen fontos része az életünknek, az élővilágnak. El sem hiszitek, de pl. a növények érzékelik a gravitáció irányát és ezért növesztik felfelé a törzsüket, lefelé a gyökerüket.
(Ha egy félig kifejlett gyökérrel és szárral rendelkező magot megfordítasz, akkor a két rész növekedési iránya helyet cserél! Hoppá!)

Figyelem, ha pl. ráfújunk valamire, ott sem látunk érintkezést! Mert a megfújt és a könnyű testnek ütköző levegő láthatatlan, de pl. oxigén, nitrogén, víz molekulákat tartalmaz. A fújás pedig a levegő részecskéket ütközteti neki a tollpihének.)

Az egyszerű kísérletben a feltöltött ebonitrúd körül kialakult elektromos mező (és nem az ebonitrúd) felemelte a tollpihét, a papírdarabkát. ==> Erőhatást, munkavégzést látunk. Tavaly megtanultuk, hogy ez a változtatóképesség energiát jelent. Ennek a logikai következtetésnek az eredményeként kimondhatjuk:
Az elektromos mezőnek energiája van. Tehát bevezethetjük az elektromos energia fogalmát.

Ez azért fontos, mert az energia megmaradás általános elve erre az elektromos energiára is érvényes.

Mivel fontos fogalomról van szó, nézzünk egy konkrét példát arra, hogy az energia tulajdonképpen munkavégző képesség! Ha munkát végzünk, energiát növelünk. Gondoljunk pl. a teher felemelésére. A magasabban levő tehernek nagyobb a helyzeti energiája. Ha ezt a terhet leejtjük egy hinta egyik végére és a másik végén van egy táska, akkor az felrepül. Tehát a teher energiájának csökkenése a táska felemelését, vagyis munkavégzést eredményezett.
FONTOS: A teher és a táska alkotta rendszer összenergiája azonban nem változott.

Az elektromosságot, amely a fentiek szerint energiát is hordoz magában, munkavégzésre használjuk. Emlékezzünk a békacombra (Luigi Galvani 1786), ott az összerándulás jelentette a munkavégzést. A Galvani elem (=galvánelem) és más áramforrások is különböző elektromos készülékeket (amelyek fogyasztók is) tudnak működtetni. Ha az áramforrás nagyobb/több munkát végez, miközben a töltéshordozókat az egyik pólusától a másikig mozgatja, akkor erre azt mondjuk, hogy nagyobb ennek az áramforrásnak a feszültsége.

Mit is jelent ez a mozgatás, mitől mozog a töltés? Attól, hogy a negatív töltésű elektronok
- az áramforrás egyik (negatív) pólusán halmozódnak fel, tehát innen taszítás éri ezeket,
- a másik póluson pedig elektronhiány miatt pozitív elektromos állapot alakul ki, tehát innen vonzőerő hat.
Figyelem, erről beszéltem már sokszor; egyensúlytalanság alakult ki az áramforrás két sarkán és ez ki akar egyenlítődni, meg akar szünni! Ez a természet egyik általános jelensége, "törekvése", az egyensúlyra törekvés.

Általánosítva az áramkör bármely két pontja közötti feszültség a fizikában az áramkör ezen két pontja közötti munkavégzéssel arányos. Mit tud mozgatni az áramforrás? Hát az elektromos töltéseket a vezetőben/vezetékben.

Tehát a feszültség azzal a munkavégzéssel arányos, amelyik a töltéshordozók egyik pontból a másikig történő eljuttatásához szükséges. Lényeges következmény, hogy feszültség mindig az áramkör két különböző pontja között létezik, értelmezhető, mérhető.
Jele az U, mértékegysége a Volt.
1V = 1000 mV, 1000 V = 1 kV.

A feszültséget a feszültségmérővel, más néven voltmérővel mérni tudjuk. Úgy kell mérni, hogy a mérendő két pont közé párhuzamosan kapcsoljuk a műszert. Ennek a műszernek jó nagy ellenállása van, hogy az áram ne ebben az ágban folyjon, hanem a mérendő két pont közötti ágon. Éppen ezért a feszültségmérést akár fogyasztó nélkül is el lehet végezni.
Kérdezhetitek, hogy miért is nem folyik áram a voltmérőn keresztül? Nos ezt úgy kell érteni, hogy természetesen folyik ott áram, csak szinte elhanyagolhatóan kicsi.

Ez egy általános természettudományi elv, hogy a töltések mindig azon az úton mennek, amelyiken ez kisebb munkát, munkavégzést eredményez. akárcsak az emberek. A könnyebb utat választják.
Ezzel (nagy ellenállás) biztosítható, hogy a mérőműszer ne befolyásolja a mérés tárgyát. 

Végül egy gyakorlati tanács: Emlékszel a figyelmeztetésre, csak törpefeszültséggel -- max. 42 V -- kísérletezz! Előfordul, hogy több elemet szeretnél összekapcsolni és egy ú.n. telepet készíteni: Akkor ezt kétféle módon teheted. Sorosan és párhuzamosan. Mi az előnye az egyiknek és mi a másiknak?

Ha sorosan kapcsolod, akkor a feszültségek összeadódnak. Gondolj a munkavégzéses definícióra. Így tehát nagyobb feszültséget kapsz. Ha pl. 2 db. 1,5 Voltos AA elemet veszel, akkor 3V lesz az eredő feszültség. Tehát ezzel a telepnek nagyobb lesz a feszültsége.

Ha párhuzamosan kapcsolod, akkor a feszültség változatlan marad, hiszen a munkavégző képességük összességében is ugyanaz marad. Ezt alkalmazzuk akkor, ha egy elemben levő energia (a kémiai folyamatok hamar lezajlanak) kevés, tehát hamar kimerülne az áramforrás. Két elemmel növelni lehet a töltésmennyiséget.