Ključna razlika - tok proti napetosti
V električnem polju na električne naboje vpliva sila, ki deluje nanje; tako je treba opraviti delo na nabitih delcih, da se premakne iz ene točke v električnem polju v drugo točko. To delo je opredeljeno kot razlika električnega potenciala med tema dvema točkama. Razlika električnega potenciala se imenuje tudi napetost med dvema točkama. Gibanje ali pretok električnih nabojev pod vplivom potencialne razlike je znan kot električni tok. Ključna razlika med tokom in napetostjo je, da tok vedno vključuje gibanje električnih nabojev pod električnim poljem, medtem ko napetost ne vključuje pretoka nabojev. Napetost se pojavi samo zaradi neuravnoteženega naboja.
VSEBINA
1. Pregled in ključna razlika
2. Kaj je napetost
3. Kaj je tok
4. Vzporedna primerjava - tok proti napetosti
5. Povzetek
Kaj je napetost
Ker ima atom enako število protonov in elektronov, je vsa stabilna snov v vesolju električno uravnotežena. Vendar imajo lahko pozitivno ali negativno nabiti delci več ali manj elektronov kot protoni zaradi zunanjih fizikalnih in kemijskih učinkov. Pod naborom podobnih nabojev nastane električno polje, ki daje električni potencial ali napetost vsaki točki okoli njega. Napetost lahko obravnavamo kot temeljno lastnost električne energije. Z voltmetrom se meri v voltih (V).
Električni potencial v točki se vedno obravnava kot razlika med dvema točkama ali pa se v določeni točki napetost upošteva glede na neskončnost, kjer je potencial enak nič. Z vidika električnega vezja se zemlja šteje za točko z ničelnim potencialom; zato se napetost na vsaki točki vezja meri glede na zemljo (ali tla).
Napetost lahko nastane kot posledica številnih naravnih ali prisilnih pojavov. Strela je primer napetosti zaradi naravnega pojava; na stotine milijonov napetosti se pojavi v oblaku zaradi trenja. V zelo majhnem obsegu baterija s kemično reakcijo proizvaja napetost, ki akumulira nabite ione v pozitivnih (Anoda) in negativnih (Katoda) terminalih. Fotonapetostne celice, vključene v sončne celice, ustvarjajo napetost zaradi sproščanja elektronov iz polprevodniškega materiala, ki absorbira sončno svetlobo. Podoben učinek lahko opazimo pri fotodiodah, ki se uporabljajo v kamerah za zaznavanje ravni zunanje svetlobe.
Kaj je tok?
Tok je tok nečesa, na primer morske vode ali atmosferskega zraka. V električnem kontekstu je tok električnih nabojev, najpogosteje pretok elektronov skozi vodnik, znan kot električni tok. Tok merimo v amperih (A) z ampermetrom. Amper je definiran kot kulomi na sekundo in je sorazmeren napetostni razliki med dvema točkama, kjer teče tok.
Slika 01: Preprosto električno vezje
Kot je prikazano na sliki 01, ko tok prehaja skozi čisti upor R, je razmerje med napetostjo in tokom enako R. To je uvedeno v Ohmov zakon, ki je podan kot:
V = I x R
Če se napetost dV spreminja na tuljavi, znani tudi kot induktor, se tok dI skozi tuljavo spremeni glede na:
dI = 1 / L∫dV dt
Tu je L induktivnost tuljave. To se zgodi, ker je tuljava odporna na spremembo napetosti na njej in proizvaja protinapetost.
V primeru kondenzatorja je sprememba toka na njem dI naslednja:
dI = C (dV / dt)
Tu je C kapacitivnost. To je posledica praznjenja in polnjenja kondenzatorja glede na variacijo napetosti.
Slika 02: Flemingovo desno pravilo
Ko se vodnik premika po magnetnem polju, se po vodniku Flemingove desne strani čez vodnik ustvari tok in nato napetost.
To je osnova električnega generatorja, pri katerem se vrsta vodnikov hitro vrti po magnetnem polju. Kot je razloženo v prejšnjem poglavju, kopičenje nabojev povzroča napetost v bateriji. Ko žica poveže oba terminala, začne po žici teči tok, to pomeni, da se elektroni v žici premikajo zaradi napetostne razlike med terminali. Večji kot je upor žice, večji je tok in hitreje se baterija izprazni. Podobno večja poraba energije črpa večji tok iz napajanja. Na primer, 100 W žarnica, priključena na napajanje 230 V, tok, ki ga porabi, se lahko izračuna kot:
P = V × I
I = 100W ÷ 230 V
I = 0,434 A
Tu bo, ko bo moč večja, porabljeni tok velik.
Kakšna je razlika med napetostjo in tokom?
Diff Article Sredina pred mizo
Napetost v primerjavi s tokom |
|
| Napetost je definirana kot razlika potencialne električne energije med dvema točkama v električnem polju. | Tok je opredeljen kot gibanje električnih nabojev pod potencialno energijsko razliko v električnem polju. |
| Pojav | |
| Napetost izstopi zaradi obstoja električnih nabojev. | Tok nastaja z gibanjem nabojev. Pri statičnih električnih nabojih ni toka. |
| Odvisnost | |
| Napetost lahko obstaja brez ustvarjanja toka; na primer v baterijah. | Tok je vedno odvisen od napetosti, saj pretoka naboja ni mogoče brez potencialne razlike. |
| Merjenje | |
| Napetost se meri v voltih. Vedno se meri glede na drugo točko, vsaj na nevtralno zemljo. Zato je merjenje napetosti enostavno, saj vezje ni prekinjeno za namestitev merilnih sponk. | Tok se meri v amperih in meri preko vodnika. Merjenje toka je težje, ker je za namestitev merilnih sponk treba prekiniti vodnik ali pa uporabiti prefinjene vpenjalne ampermetre. |
Povzetek - Napetost v primerjavi s tokom
V električnem polju se potencialna razlika med katerima koli točkama imenuje napetostna razlika. Za ustvarjanje toka mora vedno obstajati napetostna razlika. V napetostnem viru, kot sta fotocelica ali baterija, pride do napetosti zaradi kopičenja nabojev na sponkah. Če so ti terminali povezani z žico, začne tok teči zaradi razlike napetosti med terminali. Po Ohmovem zakonu se tok v vodniku sorazmerno spreminja z napetostjo. Čeprav sta tok in napetost med seboj povezana z uporom, tok brez napetosti ne more obstajati. To je razlika med tokom in napetostjo.
