Rozdiel medzi prúdom a napätím

Kľúčový rozdiel - prúd verzus napätie

V elektrickom poli sú elektrické náboje ovplyvňované silou pôsobiacou na ne; preto sa musí pracovať na nabitých časticiach, aby sa presunul z jedného bodu do elektrického poľa do druhého bodu. Táto práca je definovaná ako rozdiel elektrického potenciálu medzi týmito dvoma bodmi. Rozdiel elektrického potenciálu sa nazýva aj napätie medzi dvoma bodmi. Pohyb alebo tok elektrických nábojov v dôsledku rozdielu potenciálu sa nazýva elektrický prúd. Kľúčový rozdiel medzi prúdom a napätím je ten prúd vždy zahŕňa pohyb elektrických nábojov pod elektrickým poľom, zatiaľ čo napätie nezahŕňa tok nábojov. K napätiu dochádza iba v dôsledku existencie nevyváženého náboja.

OBSAH
1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je napätie
3. Čo je aktuálne
4. Porovnanie bok po boku - prúd verzus napätie
5. Zhrnutie

Čo je napätie?

Pretože atóm má rovnaký počet protónov a elektrónov, všetka stabilná hmota vo vesmíre je elektricky vyvážená. Pozitívne alebo negatívne nabité častice však môžu mať viac alebo menej elektrónov ako protónov kvôli vonkajším fyzikálnym a chemickým účinkom. Pri zhromažďovaní podobných nábojov vzniká elektrické pole, ktoré dáva elektrický potenciál alebo napätie do každého bodu okolo neho. S napätím možno zaobchádzať ako s najzákladnejšou vlastnosťou elektrickej energie. Meria sa vo voltoch (V) pomocou voltmetra.

Elektrický potenciál v bode sa vždy považuje za rozdiel medzi dvoma bodmi alebo v určitom bode sa napätie posudzuje s ohľadom na nekonečno, kde je potenciál nulový. Z hľadiska elektrického obvodu sa Zem považuje za bod s nulovým potenciálom; preto sa v každom bode obvodu meria napätie vzhľadom na zem (alebo zem)..

Napätie môže vznikať v dôsledku mnohých prírodných alebo vynútených javov. Blesk je príkladom napätia spôsobeného prirodzeným výskytom; Stovky miliónov napätia sa vyskytujú v mraku v dôsledku trenia. Vo veľmi malom meradle vytvára batéria napätie chemickou reakciou a akumuluje nabité ióny v kladných (anódových) a záporných (katódových) svorkách. Fotovoltaické články obsiahnuté v solárnych paneloch generujú napätie v dôsledku uvoľnenia elektrónov z polovodičového materiálu absorbujúceho slnečné svetlo. Podobný efekt je možné pozorovať vo fotodiodych používaných vo fotoaparátoch na detekciu úrovne okolitého svetla.

Čo je to prúd?

Prúd je prúdom niečoho, ako je morská voda alebo atmosférický vzduch. V elektrickom kontexte je tok elektrických nábojov, najčastejšie tok elektrónov cez vodič, známy ako elektrický prúd. Prúd sa meria v ampéroch (A) ampérom. Ampér je definovaný ako coulomb za sekundu a je úmerný rozdielu napätia medzi dvoma bodmi, kde prúd tečie..

Obrázok 01: Jednoduchý elektrický obvod

Ako je znázornené na obrázku 01, keď prúd prechádza čistým odporom R, pomer napätia k prúdu je rovný R. Toto je uvedené v Ohmov zákon ktorý je daný ako:

V = I x R

Ak je napätie dV sa mení cez cievku, tiež známu ako induktor, prúd dI prostredníctvom výmeny cievok podľa:

dl = 1 / Ldd dt

L je tu indukčnosť cievky. Toto sa deje, pretože cievka je odolná voči zmene napätia v nej a vytvára protiľahlé napätie.

V prípade kondenzátora zmena prúdu naprieč dI je nasledujúca:

dl = C (dV / dt)

C je kapacita. Je to spôsobené vybíjaním a nabíjaním kondenzátora podľa kolísania napätia.

Obrázok 02: Flemingovo pravé pravidlo

Keď sa vodič pohybuje po magnetickom poli, vytvára sa podľa vodiča podľa Fleminga pravou rukou prúd a následne napätie cez vodič.

Toto je základ elektrického generátora, v ktorom sa séria vodičov rýchlo otáča naprieč magnetickým poľom. Ako je vysvetlené v predchádzajúcej časti, akumuláciou nábojov sa vytvára napätie v batérii. Keď vodič spojí tieto dve svorky, prúd začne prúdiť pozdĺž drôtu, to znamená, že sa elektróny vo vodiči pohybujú kvôli rozdielu napätia medzi svorkami. Čím väčší je odpor drôtu, tým väčší je prúd a tým rýchlejšie sa vybíja batéria. Podobne aj vyššia záťaž spotrebúva energiu zo zdroja. Napríklad, 100W žiarovka pripojená k napájaniu 230 V, prúd, ktorý čerpá, sa môže vypočítať ako:

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

Keď je tu výkon vyšší, bude spotrebný prúd vysoký.

Aký je rozdiel medzi napätím a prúdom?

Napätie verzus prúd
Napätie je definované ako rozdiel v energii elektrického potenciálu medzi dvoma bodmi v elektrickom poli.	Prúd je definovaný ako pohyb elektrických nábojov pri potenciálnom rozdiele energie v elektrickom poli.
výskyt
Napätie opúšťa existenciu elektrických nábojov.	Prúd sa vyrába s pohybom nábojov. Neexistuje žiadny prúd so statickým elektrickým nábojom.
závislosť
Napätie môže existovať bez vytvárania prúdu; napríklad v batériách.	Prúd vždy závisí od napätia, pretože tok náboja nemôže nastať bez rozdielu potenciálu.
meranie
Napätie sa meria vo voltoch. Vždy sa meria s ohľadom na iný bod, aspoň na neutrálnu zem. Preto je meranie napätia jednoduché, pretože nie je prerušený obvod na umiestnenie meracích terminálov.	Prúd sa meria v ampéroch a meria sa cez vodič. Merací prúd je ťažší, pretože vodič musí byť pri umiestnení meracích svoriek prerušený alebo by sa mali použiť sofistikované upínacie ampéry.

Zhrnutie - napätie verzus prúd

V elektrickom poli sa potenciálny rozdiel medzi akýmikoľvek dvoma bodmi nazýva rozdielom napätia. Vždy by mal existovať rozdiel napätia na generovanie prúdu. V zdroji napätia, ako je fotobunka alebo batéria, dochádza k napätiu v dôsledku akumulácie náboja na svorkách. Ak sú tieto svorky spojené drôtom, začne prúdiť prúd kvôli rozdielu napätia medzi svorkami. Podľa Ohmovho zákona sa prúd vo vodiči úmerne mení s napätím. Aj keď sú prúd a napätie prepojené odporom, prúd nemôže existovať bez napätia. Toto je rozdiel medzi prúdom a napätím.

referencie:
1. Blesk. (2017, 26. mája). Načítané 29. mája 2017 z https://en.wikipedia.org/wiki/Lightning
2. Fotovoltaický efekt. (2017, 23. marca). Načítané 29. mája 2017 z https://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_effect
3. Automation Store. (N.d.). Načítané 29. mája 2017, z https://www.theautomationstore.com/using-a-multimeter-voltmeter-ammeter-and-an-ohmmeter
4. Flemingovo pravidlo pravice. (2017, 14. februára). Načítané 29. mája 2017, z https://en.wikipedia.org/wiki/Fleming%27s_right-hand_rule

S láskavým dovolením:
1. „OhmsLaw“ od Waveguide2 (talk) (PreložilNk / Pôvodne nahral Waveguide2) - (Public Domain) cez Commons Wikimedia
2. “RightHandOutline” Autor: Douglas Morrison DougM - en.wiki (CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia