Razlika između struje i napona
Share
Ključna razlika - struja prema naponu
U električnom polju, na električne naboje utječe sila koja djeluje na njih; stoga se mora raditi na nabijenoj čestici da bi se prešlo iz jedne točke električnog polja u drugu točku. Ovaj je rad definiran kao razlika električnog potencijala između te dvije točke. Razlika električnih potencijala naziva se i naponom između dvije točke. Kretanje ili protok električnih naboja pod učinkom razlike potencijala poznat je kao električna struja. Ključna razlika između struje i napona je u tome struja uvijek uključuje kretanje električnih naboja ispod električnog polja dok napon ne uključuje tok naboja. Napon se javlja samo zbog postojanja neuravnoteženog naboja.
SADRŽAJ
1. Pregled i ključne razlike
2. Što je napon
3. Što je struja
4. Usporedna usporedba - Struja prema naponu
5. Sažetak
Što je napon?
Budući da atom ima isti broj protona i elektrona, sva stabilna materija u svemiru je električno izbalansirana. Međutim, pozitivno ili negativno nabijene čestice mogu imati više ili manje elektrona nego protoni zbog vanjskih fizičkih i kemijskih učinaka. Pod skupom sličnih naboja nastaje električno polje koje daje električni potencijal ili napon svakoj točki oko njega. Napon se može tretirati kao najvažnije svojstvo električne energije. Mjeri se u voltima (V) pomoću voltmetra.
Električni potencijal u točki uvijek se smatra razlikom između dviju točaka, ili se u određenoj točki napon smatra odgovarajućom beskonačnošću gdje je potencijal nula. S gledišta električnog kruga, zemlja se smatra točkom nultog potencijala; dakle, napon u svakoj točki kruga mjeri se s obzirom na zemlju (ili zemlju).
Napon se može proizvesti kao rezultat mnogih prirodnih ili prisilnih pojava. Munja je primjer napona zbog prirodne pojave; stotine milijuna napona nastaju u oblaku zbog trenja. U vrlo malom rasponu, baterija proizvodi napon kemijskom reakcijom, nakupljajući nabijene ione u pozitivnim (Anoda) i negativnim (Katodnim) terminalima. Fotonaponske stanice uključene u solarne ploče stvaraju napon kao rezultat oslobađanja elektrona iz materijala poluvodiča koji apsorbira sunčevu svjetlost. Sličan učinak se može vidjeti na fotodiodima koji se koriste u fotoaparatima za otkrivanje razine svjetlosti u okolini.
Što je struja?
Struja je tok nečega, poput morske vode ili atmosferskog zraka. U električnom kontekstu, tok električnih naboja, najčešće protok elektrona kroz vodič, poznat je kao električna struja. Struja se mjeri ampermetrom u A (A). Amper je definiran kao coulombs u sekundi i proporcionalan je razlici napona između dviju točaka u kojima struja teče.
Slika 01: Jednostavan električni krug
Kao što je prikazano na slici 01, kada struja prolazi kroz čisti otpor R, omjer napona i struje jednak je R. To se uvodi u Ohmov zakon koji se daje kao:
V = I x R
Ako napon dV mijenja se kroz zavojnicu, poznatu i kao induktor, struja dI kroz zavojnicu mijenja se prema:
dI = 1 / L∫dV dt
Ovdje je L induktivnost zavojnice. To se događa jer je zavojnica otporna na promjenu napona preko nje i proizvodi protu-napon.
U slučaju kondenzatora promjena struje preko njega dI glasi kako slijedi:
dI = C (dV / dt)
Ovdje je C kapacitivnost. To je zbog pražnjenja i punjenja kondenzatora prema promjeni napona.
Slika 02: Flemingovo desno pravilo
Kad se vodič provodi kroz magnetsko polje, stvara se struja, a nakon toga i napon preko vodiča, u skladu s Flemingovim desnim pravilom.
To je osnova električnog generatora u kojem se niz vodiča brzo okreće preko magnetskog polja. Kao što je objašnjeno u prethodnom odjeljku, akumulacija naboja čini napon u bateriji. Kad žica poveže dva terminala, duž žice počinje teći struja, to jest elektroni u žici pomiču se zbog razlike napona između terminala. Što je veći otpor žice, veća je struja i brže se istroši baterija. Slično tome, veće opterećenje snage troši veću struju iz napajanja. Na primjer, 100 W svjetiljka spojena na 230 V napajanje, struja koju crpi može se izračunati kao:
P = V × I
I = 100 W ÷ 230 V
I = 0,434 A
Ovdje, kad je snaga veća, potrošnja struje bit će velika.
Koja je razlika između napona i struje?
Napon i struja | |
| Napon se definira kao razlika električne energije između dvije točke u električnom polju. | Struja se definira kao kretanje električnih naboja pod potencijalom razlike energije u električnom polju. |
| događaj | |
| Napon izlazi zbog postojanja električnih naboja. | Struja se proizvodi kretanjem naboja. Nema struje sa statičkim električnim nabojima. |
| zavisnost | |
| Napon može postojati bez stvaranja struje; na primjer, u baterijama. | Struja uvijek ovisi o naponu, jer protok naboja ne može se dogoditi bez razlike potencijala. |
| Mjerenje | |
| Napon se mjeri u voltima. Uvijek se mjeri u odnosu na drugu točku, barem neutralnu zemlju. Stoga je mjerenje napona jednostavno jer nije pokidan krug za postavljanje mjernih terminala. | Struja se mjeri u Amperama i mjeri se preko vodiča. Mjerna struja je teža jer se vodič mora probiti kako bi se postavili mjerni terminali ili bi se trebali koristiti sofisticirani stezni ampermetri. |
Sažetak - Napon i struja
U električnom polju razlika potencijala između bilo koje dvije točke naziva se razlikom napona. Uvijek treba postojati razlika napona za generiranje struje. U izvoru napona poput fotoćelije ili akumulatora, napon nastaje zbog nakupljanja naboja na terminalima. Ako su ovi terminali povezani žicom, počinje struja zbog razlike napona između terminala. Prema Ohmovom zakonu, struja u vodiču proporcionalno se mijenja s naponom. Iako su otpor i napon međusobno povezani, struja ne može postojati bez napona. To je razlika između struje i napona.
Referenca:
1. Munja. (2017., 26. svibnja). Preuzeto 29. svibnja 2017. s https://en.wikipedia.org/wiki/Lightning
2. Fotonaponski učinak. (2017., 23. ožujka). Preuzeto 29. svibnja 2017. s https://hr.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_effect
3. Prodavnica automatizacije. (N.d.). Preuzeto 29. svibnja 2017. s https://www.theautomationstore.com/using-a-multimeter-voltmeter-ammeter-and-an-ohmmeter
4. Flemingovo desno pravilo. (2017., 14. veljače). Preuzeto 29. svibnja 2017. s https://hr.wikipedia.org/wiki/Fleming%27s_right-hand_rule
Ljubaznošću slike:
1. "OhmsLaw" napisao Waveguide2 (razgovor) (prenioNk / izvorno poslao Waveguide2) - (Javna domena) putem Commons Wikimedia
2. "RightHandOutline" Douglas Morrison DougM - hr.wiki (CC BY-SA 3.0) preko Commons Wikimedia
