Rozdíl mezi proudem a napětím
Share
Klíčový rozdíl - proud vs. napětí
V elektrickém poli jsou elektrické náboje ovlivněny silou působící na ně; proto se musí práce na nabité částici pohybovat z jednoho bodu v elektrickém poli do jiného bodu. Tato práce je definována jako rozdíl elektrického potenciálu mezi těmito dvěma body. Rozdíl elektrického potenciálu se také nazývá napětí mezi dvěma body. Pohyb nebo tok elektrických nábojů v důsledku rozdílu potenciálu je známý jako elektrický proud. Klíčový rozdíl mezi proudem a napětím je ten proud vždy zahrnuje pohyb elektrických nábojů pod elektrickým polem, zatímco napětí nezahrnuje tok nábojů. K napětí dochází pouze v důsledku existence nevyváženého náboje.
OBSAH
1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je napětí
3. Co je aktuální
4. Srovnání bok po boku - proud vs. napětí
5. Shrnutí
Co je napětí?
Protože atom má stejný počet protonů a elektronů, je veškerá stabilní hmota ve vesmíru elektricky vyvážená. Pozitivně nebo negativně nabité částice však mohou mít více nebo méně elektronů než protonů v důsledku vnějších fyzikálních a chemických účinků. Při shromažďování podobných nábojů vzniká elektrické pole dodávající elektrický potenciál nebo napětí do všech bodů kolem něj. Napětí lze považovat za nejdůležitější vlastnost elektřiny. Měří se ve voltech (V) pomocí voltmetru.
Elektrický potenciál v bodě je vždy považován za rozdíl mezi dvěma body nebo v určitém bodě je napětí posuzováno s ohledem na nekonečno, kde je potenciál nulový. Z pohledu elektrického obvodu je země považována za bod nulového potenciálu; proto je napětí v každém bodě obvodu měřeno vzhledem k zemi (nebo zemi).
Napětí může být produkováno v důsledku mnoha přírodních nebo vynucených jevů. Blesk je příkladem napětí způsobeného přirozeným výskytem; stovky milionů napětí se vyskytují v cloudu kvůli tření. Ve velmi malém měřítku vytváří baterie chemickou reakcí napětí, které akumuluje nabité ionty v kladných (Anodových) a záporných (Katodových) svorkách. Fotovoltaické články obsažené v solárních panelech generují napětí v důsledku uvolňování elektronů z polovodičového materiálu absorbujícího sluneční světlo. Podobný účinek lze pozorovat ve fotodiodách používaných ve kamerách k detekci úrovně okolního světla.
Co je to proud?
Proud je proud něčeho, jako je mořská voda nebo atmosférický vzduch. V elektrickém kontextu je tok elektrických nábojů, nejčastěji tok elektronů dirigentem, známý jako elektrický proud. Proud se měří v ampérech (A) ampérmetrem. Ampér je definován jako coulombs za sekundu a je úměrný rozdílu napětí mezi dvěma body, kde proud protéká.
Obrázek 01: Jednoduchý elektrický obvod
Jak je znázorněno na obrázku 01, když proud prochází čistým odporem R, poměr napětí k proudu je roven R. Toto je zavedeno v Ohmův zákon který je uveden jako:
V = I x R
Pokud je napětí dV se mění přes cívku, také známou jako induktor, proud dI změnou cívky podle:
dI = 1 / L∫dV dt
Zde L je indukčnost cívky. To se děje, protože cívka je odolná vůči změně napětí na ní a vytváří proti-napětí.
V případě kondenzátoru změna proudu napříč dI je následující:
dI = C (dV / dt)
Zde C je kapacita. Je to způsobeno vybíjením a nabíjením kondenzátoru podle kolísání napětí.
Obrázek 02: Flemingovo pravé pravidlo
Když se dirigent pohybuje po magnetickém poli, je podle vodiče podle Flemingova pravidla vytvořen proud a následně napětí přes dirigent..
Toto je základ elektrického generátoru, ve kterém se řada vodičů rychle otáčí přes magnetické pole. Jak je vysvětleno v předchozí části, akumulace nábojů způsobuje napětí v baterii. Když vodič spojí tyto dvě svorky, začne proud proudit podél drátu, tj. Elektrony v drátu se pohybují kvůli rozdílu napětí mezi svorkami. Čím větší je odpor drátu, tím větší je proud a čím rychleji se baterie vybije. Podobně vyšší spotřeba energie spotřebovává vyšší proud ze zdroje. Například 100W lampa připojená k napájení 230V, proud, který odebírá, lze vypočítat jako:
P = V × I
I = 100 W ÷ 230 V
I = 0,434 A
Tady, když je výkon vyšší, bude spotřeba proudu vysoká.
Jaký je rozdíl mezi napětím a proudem?
Napětí vs Proud | |
| Napětí je definováno jako rozdíl energetické potenciální energie mezi dvěma body v elektrickém poli. | Proud je definován jako pohyb elektrických nábojů při potenciálním rozdílu energie v elektrickém poli. |
| Výskyt | |
| Napětí opouští existenci elektrických nábojů. | Proud se vyrábí s pohybem nábojů. Neexistuje žádný proud se statickým elektrickým nábojem. |
| Závislost | |
| Napětí může existovat bez vytváření proudu; například v bateriích. | Proud vždy závisí na napětí, protože tok náboje nemůže nastat bez rozdílu potenciálu. |
| Měření | |
| Napětí se měří ve voltech. Vždy se měří s ohledem na jiný bod, alespoň na neutrální zemi. Měření napětí je proto snadné, protože obvod pro umístění měřících svorek není přerušen. | Proud se měří v ampérech a měří se přes vodič. Měřicí proud je obtížnější, protože vodič musí být pro umístění měřících svorek přerušen, nebo by měly být použity sofistikované upínací ampéry. |
Shrnutí - napětí vs. proud
V elektrickém poli se potenciální rozdíl mezi jakýmikoli dvěma body nazývá rozdílem napětí. Vždy by měl existovat rozdíl napětí pro generování proudu. Ve zdroji napětí, jako je fotobuňka nebo baterie, dochází k napětí kvůli akumulaci nábojů na svorkách. Pokud jsou tyto svorky spojeny drátem, začne proud teče kvůli rozdílu napětí mezi svorkami. Podle Ohmova zákona se proud ve vodiči úměrně mění s napětím. Ačkoli proud a napětí jsou propojeny odporem, proud nemůže existovat bez napětí. To je rozdíl mezi proudem a napětím.
Odkaz:
1. Blesk. (2017, 26. května). Citováno 29. května 2017 z https://en.wikipedia.org/wiki/Lightning
2. Fotovoltaický efekt. (2017, 23. března). Citováno 29. května 2017 z https://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_effect
3. Automation Store. (n.d.). Citováno 29. května 2017, z https://www.theautomationstore.com/using-a-multimeter-voltmeter-ammeter-and-an-ohmmeter
4. Flemingovo pravidlo pravice. (2017, 14. února). Citováno 29. května 2017 z https://en.wikipedia.org/wiki/Fleming%27s_right-hand_rule
Obrázek se svolením:
1. „OhmsLaw“ od Waveguide2 (diskuse) (PřeloženoNk / Původně nahráno Waveguide2) - (Public Domain) přes Commons Wikimedia
2. “RightHandOutline” Autor: Douglas Morrison DougM - en.wiki (CC BY-SA 3.0) přes Commons Wikimedia
