Nyckelskillnad - Ström vs Spänning
I ett elektriskt fält påverkas elektriska laddningar av en kraft som verkar på dem; så måste man arbeta med en laddad partikel för att flytta från en punkt i ett elektriskt fält till en annan punkt. Detta arbete definieras som den elektriska potentialskillnaden mellan dessa två punkter. Elektrisk potentialskillnad kallas också som spänning mellan två punkter. En rörelse eller ett flöde av elektriska laddningar under påverkan av potentialskillnaden kallas en elektrisk ström. Huvudskillnaden mellan ström och spänning är att en ström alltid involverar en rörelse av elektriska laddningar under ett elektriskt fält medan spänning inte involverar ett flöde av laddningar. En spänning uppstår bara på grund av att det finns en obalanserad laddning.
INNEHÅLL
1. Översikt och nyckeldifferens
2. Vad är spänning
3. Vad är ström
4. Jämförelse sida vid sida - Ström kontra spänning
5. Sammanfattning
Vad är spänning?
Eftersom en atom har samma antal protoner och elektroner är all stabil materia i universum elektriskt balanserad. Positivt eller negativt laddade partiklar kan dock ha fler eller färre elektroner än protoner på grund av yttre fysikaliska och kemiska effekter. Under en uppsamling av liknande laddningar uppstår ett elektriskt fält som ger elektrisk potential eller en spänning till varje punkt runt det. Spänning kan behandlas som den mest grundläggande egenskapen i el. Den mäts i volt (V) med en voltmeter.
Den elektriska potentialen vid en punkt betraktas alltid som en skillnad mellan två punkter, eller vid en viss punkt betraktas spänning med respektive oändlighet där potentialen är noll. I den elektriska kretsens synvinkel betraktas jorden som en nollpotentialpunkt; följaktligen mäts spänningen vid varje punkt på kretsen i förhållande till jorden (eller marken).
En spänning kan produceras som ett resultat av många naturliga eller påtvingade fenomen. Blixt är ett exempel på spänning på grund av naturlig förekomst; hundratals miljoner av en spänning inträffar i ett moln på grund av friktion. I mycket liten skala producerar ett batteri en spänning genom en kemisk reaktion och ackumulerar laddade joner i de positiva (anod) och de negativa (katod) terminalerna. Solceller som ingår i solpaneler genererar en spänning till följd av elektronfrisättning från halvledarmaterialet som absorberar solljuset. En liknande effekt kan ses i fotodioder som används i kameror för att detektera omgivande ljusnivå.
Vad är en ström?
En ström är ett flöde av något, till exempel havsvatten eller atmosfärisk luft. I ett elektriskt sammanhang är ett flöde av elektriska laddningar, oftast ett flöde av elektroner genom en ledare, känt som en elektrisk ström. Strömmen mäts i ampere (A) med en amperemeter. Ampere definieras som coulombs per sekund och är proportionell mot spänningsskillnaden mellan två punkter där strömmen flyter.
Figur 01: En enkel elektrisk krets
Som visas i figur 01, när strömmen passerar genom ett rent motstånd R, är spänningen till strömförhållandet lika med R. Detta införs i Ohms lag som ges som:
V = I x R
Om spänningen dV förändras över en spole, även känd som en induktor, ändras en ström dI genom spolen enligt:
dI = 1 / L∫dV dt
Här är L spolens induktans. Detta händer eftersom spolen är motståndskraftig mot förändring av spänningen över den och producerar en motspänning.
När det gäller en kondensator är förändringen av strömmen över den dI som följer:
dI = C (dV / dt)
Här är C kapacitansen. Detta beror på urladdning och laddning av kondensatorn enligt spänningsvariationen.
Figur 02: Flemings högra regel
När en ledare rör sig över ett magnetfält produceras en ström och därefter en spänning över ledaren enligt Flemings högra regel.
Detta är grunden för den elektriska generatorn där en serie ledare snabbt roterar över ett magnetfält. Som förklarats i föregående avsnitt, laddar ackumulering en spänning i ett batteri. När en ledning ansluter de två terminalerna börjar en ström strömma längs ledningen, det vill säga elektroner i ledningen rör sig på grund av spänningsskillnaden mellan terminalerna. Ju större trådens motstånd är, desto större är strömmen och desto snabbare tappar batteriet ut. På samma sätt drar en högre strömförbrukande belastning en högre ström från matningen. Till exempel kan en 100W-lampa ansluten till en 230V matning, strömmen den drar, beräknas som:
P = V × I
I = 100W ÷ 230 V
I = 0,434 A.
Här, när effekten är högre, kommer förbrukningsströmmen att vara hög.
Vad är skillnaden mellan spänning och ström?
Skilja artikeln mitt före bordet
Spänning mot ström |
|
| Spänning definieras som den elektriska potentialenergiskillnaden mellan två punkter i ett elektriskt fält. | Ström definieras som rörelsen för elektriska laddningar under en potentiell energidifferens i ett elektriskt fält. |
| Förekomst | |
| Spänningen går ut på grund av att det finns elektriska laddningar. | Ström produceras med en rörelse av laddningar. Det finns ingen ström med statiska elektriska laddningar. |
| Beroende | |
| Spänning kan existera utan att producera en ström; till exempel i batterier. | Ström beror alltid på spänningen eftersom ett laddningsflöde inte kan uppstå utan en potentialskillnad. |
| Mått | |
| Spänningen mäts i volt. Det mäts alltid med avseende på en annan punkt, åtminstone den neutrala jorden. Därför är spänningsmätning lätt eftersom en krets inte bryts för att placera mätplintarna. | Ström mäts i ampere och mäts över en ledare. Mätströmmen är svårare eftersom ledaren måste brytas för att placera mätterminalerna, eller så bör sofistikerade klämmätare användas. |
Sammanfattning - Spänning mot ström
I ett elektriskt fält kallas potentialskillnaden mellan två punkter som spänningsskillnad. Det bör alltid finnas en spänningsskillnad för att generera en ström. I en spänningskälla som en fotocell eller ett batteri uppstår en spänning på grund av ackumulering av laddningar vid terminalerna. Om dessa terminaler är anslutna med en kabel börjar en ström strömma på grund av spänningsskillnaden mellan terminalerna. Enligt Ohms lag ändras strömmen i en ledare proportionellt med spänningen. Även om ström och spänning är sammankopplade av motståndet, kan ström inte existera utan en spänning. Detta är skillnaden mellan ström och spänning.
