Różnica między prądem a napięciem

Kluczowa różnica - prąd vs napięcie

W polu elektrycznym na ładunki elektryczne wpływa siła działająca na nie; dlatego należy wykonać pracę na naładowanej cząsteczce, aby przejść z jednego punktu pola elektrycznego do innego punktu. Praca ta jest definiowana jako różnica potencjałów elektrycznych między tymi dwoma punktami. Różnica potencjałów elektrycznych jest również nazywana napięciem między dwoma punktami. Ruch lub przepływ ładunków elektrycznych pod wpływem różnicy potencjałów jest znany jako prąd elektryczny. Kluczowa różnica między prądem a napięciem jest taka prąd zawsze pociąga za sobą ruch ładunków elektrycznych pod polem elektrycznym, podczas gdy napięcie nie pociąga za sobą przepływu ładunków. Napięcie występuje tylko z powodu istnienia niezrównoważonego ładunku.

ZAWARTOŚĆ
1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest napięcie
3. Co jest aktualne
4. Porównanie obok siebie - prąd vs napięcie
5. Podsumowanie

Co to jest napięcie?

Ponieważ atom ma taką samą liczbę protonów i elektronów, cała stabilna materia we wszechświecie jest elektrycznie zrównoważona. Jednak dodatnio lub ujemnie naładowane cząstki mogą mieć więcej lub mniej elektronów niż protony z powodu zewnętrznych efektów fizycznych i chemicznych. Pod zbiorem podobnych ładunków powstaje pole elektryczne, dające potencjał elektryczny lub napięcie do każdego punktu wokół niego. Napięcie można traktować jako najbardziej podstawową właściwość energii elektrycznej. Jest mierzony w woltach (V) za pomocą woltomierza.

Potencjał elektryczny w punkcie jest zawsze uważany za różnicę między dwoma punktami lub w danym punkcie napięcie jest rozpatrywane odpowiednio do nieskończoności, gdzie potencjał wynosi zero. Z punktu widzenia obwodu elektrycznego Ziemię uważa się za punkt o potencjale zerowym; stąd napięcie w każdym punkcie obwodu jest mierzone względem ziemi (lub ziemi).

Napięcie może być wytwarzane w wyniku wielu zjawisk naturalnych lub wymuszonych. Błyskawica jest przykładem napięcia spowodowanego zjawiskiem naturalnym; setki milionów napięć występuje w chmurze z powodu tarcia. W bardzo małej skali bateria wytwarza napięcie w wyniku reakcji chemicznej, gromadząc naładowane jony w dodatnich (anodach) i ujemnych (katodach) zaciskach. Ogniwa fotowoltaiczne zawarte w panelach słonecznych wytwarzają napięcie w wyniku uwolnienia elektronu z materiału półprzewodnikowego pochłaniającego światło słoneczne. Podobny efekt można zaobserwować w fotodiodach używanych w aparatach do wykrywania poziomu światła w otoczeniu.

Co to jest prąd?

Prąd to przepływ czegoś, na przykład wody morskiej lub powietrza atmosferycznego. W kontekście elektrycznym przepływ ładunków elektrycznych, najczęściej przepływ elektronów przez przewodnik, znany jest jako prąd elektryczny. Prąd jest mierzony w amperach (A) za pomocą amperomierza. Amper jest definiowany jako kulomb na sekundę i jest proporcjonalny do różnicy napięć między dwoma punktami, w których płynie prąd.

Rysunek 01: Prosty obwód elektryczny

Jak pokazano na rysunku 01, gdy prąd przepływa przez czystą rezystancję R, stosunek napięcia do prądu jest równy R. Jest to wprowadzane w Prawo Ohma który jest podany jako:

V = I x R

Jeśli napięcie dV zmienia się w cewce, znanej również jako cewka indukcyjna, prąd dI poprzez zmiany cewki zgodnie z:

dI = 1 / L∫dV dt

Tutaj L jest indukcyjnością cewki. Dzieje się tak, ponieważ cewka jest odporna na zmianę napięcia na niej i wytwarza przeciwciśnienie.

W przypadku kondensatora zmiana prądu na nim dI następująco:

dI = C (dV / dt)

Tutaj C jest pojemnością. Wynika to z rozładowywania i ładowania kondensatora zgodnie ze zmianami napięcia.

Rysunek 02: Reguła prawej ręki Fleminga

Kiedy przewodnik porusza się po polu magnetycznym, prąd, a następnie napięcie jest wytwarzane przez przewodnik zgodnie z prawą zasadą Fleminga.

Jest to podstawa generatora elektrycznego, w którym szereg przewodników szybko obraca się w polu magnetycznym. Jak wyjaśniono w poprzedniej sekcji, akumulacja ładunków powoduje napięcie w akumulatorze. Kiedy drut łączy dwa zaciski, prąd zaczyna płynąć wzdłuż drutu, to znaczy elektrony w drucie poruszają się z powodu różnicy napięcia między zaciskami. Im większy opór drutu, tym większy jest prąd i tym szybciej bateria się wyczerpuje. Podobnie, wyższe zużycie energii pobiera większy prąd z zasilacza. Na przykład lampa 100 W podłączona do zasilania 230 V, pobierany prąd można obliczyć jako:

P = V × I
I = 100 W ÷ 230 V.
I = 0,434 A

Tutaj, gdy moc jest wyższa, prąd pobierany będzie wysoki.

Jaka jest różnica między napięciem a prądem?

Napięcie a prąd
Napięcie definiuje się jako różnicę energii potencjału elektrycznego między dwoma punktami w polu elektrycznym.	Prąd definiuje się jako ruch ładunków elektrycznych pod różnicą energii potencjalnej w polu elektrycznym.
Występowanie
Wyjścia napięcia z powodu istnienia ładunków elektrycznych.	Prąd jest wytwarzany z ruchem ładunków. Nie ma prądu przy statycznych ładunkach elektrycznych.
Zależność
Napięcie może istnieć bez wytwarzania prądu; na przykład w bateriach.	Prąd zawsze zależy od napięcia, ponieważ przepływ ładunku nie może wystąpić bez różnicy potencjałów.
Pomiary
Napięcie mierzone jest w woltach. Zawsze jest mierzona w odniesieniu do innego punktu, przynajmniej neutralnej ziemi. Dlatego pomiar napięcia jest łatwy, ponieważ obwód nie jest przerwany w celu umieszczenia zacisków pomiarowych.	Prąd jest mierzony w amperach i mierzony na przewodzie. Prąd pomiarowy jest trudniejszy, ponieważ przewód musi zostać przerwany, aby umiejscowić zaciski pomiarowe, lub należy zastosować wyrafinowane amperomierze zaciskowe.

Podsumowanie - napięcie vs prąd

W polu elektrycznym różnicę potencjałów między dowolnymi dwoma punktami nazywa się różnicą napięcia. Zawsze powinna występować różnica napięcia w celu wygenerowania prądu. W źródle napięcia, takim jak fotokomórka lub akumulator, występuje napięcie z powodu akumulacji ładunków na zaciskach. Jeśli te zaciski są połączone przewodem, prąd zaczyna płynąć z powodu różnicy napięcia między zaciskami. Zgodnie z prawem Ohma prąd w przewodniku zmienia się proporcjonalnie do napięcia. Chociaż prąd i napięcie są wzajemnie połączone przez rezystancję, prąd nie może istnieć bez napięcia. Jest to różnica między prądem a napięciem.

Odniesienie:
1. Błyskawica. (2017, 26 maja). Źródło: 29 maja 2017 r., Https://en.wikipedia.org/wiki/Lightning
2. Efekt fotowoltaiczny. (2017, 23 marca). Pobrano 29 maja 2017 r. Z https://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_effect
3. Sklep Automation. (n.d.). Pobrano 29 maja 2017 r. Z https://www.theautomationstore.com/using-a-multimeter-voltmeter-ammeter-and-an-ohmmeter
4. Reguła prawa Fleminga. (2017, 14 lutego). Pobrano 29 maja 2017 r. Z https://en.wikipedia.org/wiki/Fleming%27s_right-hand_rule

Zdjęcie dzięki uprzejmości:
1. „OhmsLaw” autor: Waveguide2 (dyskusja) (Przeniesione przezNk / Pierwotnie przesłane przez Waveguide2) - (Domena publiczna) przez Commons Wikimedia
2. „RightHandOutline” Autor: Douglas Morrison DougM - en.wiki (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia