Ključna razlika - struja i napon
U električnom polju na električne naboje utječe sila koja djeluje na njih; stoga se mora raditi na nabijenoj čestici da bi se premjestila iz jedne točke u električnom polju u drugu točku. Ovaj rad definiran je kao razlika električnog potencijala između te dvije točke. Razlika električnog potencijala naziva se i naponom između dviju točaka. Pokret ili tok električnih naboja pod utjecajem razlike potencijala poznat je pod nazivom električna struja. Ključna razlika između struje i napona je u tome što struja uvijek uključuje kretanje električnih naboja pod električnim poljem, dok napon ne uključuje protok naboja. Napon se javlja samo zbog postojanja neuravnoteženog naboja.
SADRŽAJ
1. Pregled i ključna razlika
2. Što je napon
3. Što je struja
4. Usporedba - usporedba struje i napona
5. Sažetak
Što je napon?
Budući da atom ima jednak broj protona i elektrona, sva stabilna tvar u svemiru je električki uravnotežena. Međutim, pozitivno ili negativno nabijene čestice mogu imati više ili manje elektrona od protona zbog vanjskih fizikalnih i kemijskih učinaka. Pod skupom sličnih naboja nastaje električno polje koje daje električni potencijal ili napon u svakoj točki oko sebe. 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 u određenoj točki, napon se smatra s obzirom na beskonačnost gdje je potencijal nula. U pogledu električnog kruga, zemlja se smatra točkom nultog potencijala; stoga se napon u svakoj točki kruga mjeri u odnosu na zemlju (ili zemlju).
Napon može nastati kao rezultat mnogih prirodnih ili prisilnih pojava. Grom je primjer napona uslijed prirodne pojave; stotine milijuna napona javlja se u oblaku uslijed trenja. U vrlo malom opsegu, baterija stvara napon kemijskom reakcijom, akumulirajući nabijene ione u pozitivnom (Anoda) i negativnom (Katoda) terminalu. Fotonaponske ćelije uključene u solarne panele stvaraju napon kao rezultat oslobađanja elektrona iz poluvodičkog materijala koji apsorbira sunčevu svjetlost. Sličan učinak može se vidjeti kod fotodioda koje se koriste u kamerama za otkrivanje razine ambijentalne svjetlosti.
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 ampermetrom mjeri u amperima (A). Amper je definiran kao kuloni u sekundi i proporcionalan je razlici napona između dviju točaka u kojima teče struja.
Slika 01: Jednostavni električni krug
Kao što je prikazano na slici 01, kada struja prolazi kroz čisti otpor R, omjer napona i struje jednak je R. To je uvedeno u Ohmov zakon koji je dan kao:
V = I x R
Ako se napon dV mijenja na zavojnici, poznatoj i kao induktor, struja dI kroz zavojnicu mijenja se prema:
dI = 1 / L∫dV dt
Ovdje je L induktivitet zavojnice. To se događa jer je zavojnica otporna na promjenu napona na sebi i stvara protu-napon.
U slučaju kondenzatora, promjena struje na njemu dI je sljedeća:
dI = C (dV / dt)
Ovdje je C kapacitet. To je zbog pražnjenja i punjenja kondenzatora prema promjeni napona.
Slika 02: Flemingovo pravilo s desne strane
Kad se vodič pomiče preko magnetskog polja, preko vodiča se stvara struja, a nakon toga i napon, prema Flemingovom pravilu s desne strane.
To je osnova električnog generatora u kojem se niz vodiča brzo okreće kroz magnetsko polje. Kao što je objašnjeno u prethodnom odjeljku, nakupljanje naboja stvara napon u bateriji. Kada žica poveže dva terminala, duž žice počinje teći struja, odnosno elektroni u žici pomiču se zbog razlike napona između stezaljki. Što je otpor žice veći, to je veća struja i baterija se brže prazni. Slično tome, veće opterećenje koje troši energiju izvlači veću struju iz napajanja. Na primjer, svjetiljka od 100 W spojena na napajanje od 230 V, struja koju koristi može se izračunati kao:
P = V × I
I = 100W ÷ 230 V
I = 0,434 A
Ovdje će, kada je snaga veća, potrošnja struje biti velika.
Koja je razlika između napona i struje?
Diff Article Sredina prije tablice
Napon u odnosu na struju |
|
| Napon se definira kao razlika u električnoj potencijalnoj energiji između dviju točaka u električnom polju. | Struja se definira kao kretanje električnih naboja pod potencijalnom razlikom energije u električnom polju. |
| Pojava | |
| Napon izlazi zbog postojanja električnih naboja. | Struja se stvara pomicanjem naboja. Nema struje sa statičkim električnim nabojima. |
| Ovisnost | |
| Napon može postojati bez stvaranja struje; na primjer u baterijama. | Struja uvijek ovisi o naponu, jer se protok naboja ne može dogoditi bez razlike potencijala. |
| Mjerenje | |
| Napon se mjeri u voltima. Uvijek se mjeri s obzirom na drugu točku, barem na neutralnu zemlju. Stoga je mjerenje napona jednostavno, jer krug nije prekinut za postavljanje mjernih stezaljki. | Struja se mjeri u amperima i mjeri se preko vodiča. Mjerenje struje je teže jer se vodič mora slomiti da bi se postavili mjerni terminali ili bi se trebali koristiti sofisticirani stezni ampermetri. |
Sažetak - Napon u odnosu na struju
U električnom polju razlika potencijala između bilo koje dvije točke naziva se naponskom razlikom. Uvijek treba postojati razlika napona za stvaranje struje. U izvoru napona poput fotoćelije ili baterije, napon nastaje zbog nakupljanja naboja na stezaljkama. Ako su ove stezaljke spojene žicom, počinje teći struja zbog razlike napona između stezaljki. Prema Ohmovu zakonu, struja u vodiču proporcionalno se mijenja s naponom. Iako su struja i napon međusobno povezani otporom, struja ne može postojati bez napona. To je razlika između struje i napona.
