Nøgleforskel - Strøm vs Spænding
I et elektrisk felt påvirkes elektriske ladninger af en kraft, der virker på dem; der skal således arbejdes på en ladet partikel for at bevæge sig fra et punkt i et elektrisk felt til et andet punkt. Dette arbejde er defineret som den elektriske potentialeforskel mellem disse to punkter. Elektrisk potentialforskel kaldes også som spænding mellem to punkter. En bevægelse eller en strøm af elektriske ladninger under virkningen af potentialforskellen kaldes en elektrisk strøm. Hovedforskellen mellem strøm og spænding er, at en strøm altid involverer en bevægelse af elektriske ladninger under et elektrisk felt, mens spænding ikke involverer en strøm af ladninger. En spænding opstår kun på grund af eksistensen af en ubalanceret opladning.
INDHOLD
1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er spænding
3. Hvad er strøm
4. Sammenligning side om side - Strøm vs spænding
5. Oversigt
Hvad er spænding?
Da et atom har det samme antal protoner og elektroner, er al stabil materie i universet elektrisk afbalanceret. Imidlertid kan positivt eller negativt ladede partikler have flere eller færre elektroner end protoner på grund af eksterne fysiske og kemiske virkninger. Under en samling af lignende ladninger opstår der et elektrisk felt, der giver elektrisk potentiale eller en spænding til hvert punkt omkring det. Spænding kan behandles som den mest grundlæggende egenskab inden for elektricitet. Det måles i volt (V) ved hjælp af et voltmeter.
Det elektriske potentiale ved et punkt betragtes altid som en forskel mellem to punkter, eller på et bestemt punkt betragtes spænding i forhold til uendeligt, hvor potentialet er nul. I det elektriske kredsløb betragtes jorden som et nulpotentialepunkt; derfor måles spændingen ved hvert punkt på kredsløbet i forhold til jorden (eller jorden).
En spænding kan produceres som et resultat af mange naturlige eller tvungne fænomener. Lyn er et eksempel på spænding på grund af naturlig forekomst; hundreder af millioner af en spænding opstår i en sky på grund af friktion. I meget lille skala producerer et batteri en spænding ved en kemisk reaktion, der akkumulerer ladede ioner i de positive (anode) og de negative (katode) terminaler. Solceller, der er inkluderet i solpaneler, genererer en spænding som et resultat af elektronfrigivelse fra halvledermaterialet, der absorberer sollyset. En lignende effekt kan ses i fotodioder, der bruges i kameraer til at detektere det omgivende lysniveau.
Hvad er en strøm?
En strøm er en strøm af noget, såsom havvand eller atmosfærisk luft. I en elektrisk sammenhæng er en strøm af elektriske ladninger, mest almindeligt en strøm af elektroner gennem en leder, kendt som en elektrisk strøm. Strøm måles i ampere (A) med et amperemeter. Ampere defineres som coulombs pr. Sekund og er proportional med spændingsforskellen mellem to punkter, hvor strømmen strømmer.
Figur 01: Et simpelt elektrisk kredsløb
Som vist i figur 01, når strømmen passerer gennem en ren modstand R, er spændingen til strømforholdet lig med R. Dette introduceres i Ohms lov, der er givet som:
V = I x R
Hvis spændingen dV ændrer sig over en spole, også kendt som en induktor, ændres en strøm dI gennem spolen i henhold til:
dI = 1 / L∫dV dt
Her er L spolens induktans. Dette sker, da spolen er modstandsdygtig over for ændring af spænding over den og producerer en modspænding.
I tilfælde af en kondensator er ændringen af strømmen over det dI som følger:
dI = C (dV / dt)
Her er C kapacitansen. Dette skyldes afladning og opladning af kondensatoren i henhold til spændingsvariationen.
Figur 02: Flemings højre regel
Når en leder bevæger sig over et magnetfelt, produceres der en strøm og derefter en spænding på tværs af lederen i henhold til Flemings højre regel.
Dette er grundlaget for den elektriske generator, hvor en række ledere hurtigt roterer over et magnetfelt. Som forklaret i det foregående afsnit skaber akkumulering af opladninger en spænding i et batteri. Når en ledning forbinder de to terminaler, begynder en strøm at strømme langs ledningen, dvs. elektroner i ledningen bevæger sig på grund af spændingsforskellen mellem terminalerne. Jo større ledningens modstand er, jo større strøm er og jo hurtigere tømmes batteriet ud. Tilsvarende trækker en højere strømforbrugende belastning en højere strøm fra forsyningen. For eksempel kan en 100W lampe tilsluttet en 230V forsyning, den strøm, den trækker, beregnes som:
P = V × I
I = 100 W ÷ 230 V
I = 0,434 A
Her, når strømmen er højere, vil forbrugende strøm være høj.
Hvad er forskellen mellem spænding og strøm?
Diff artikel midt foran bordet
Spænding vs strøm |
|
| Spænding defineres som den elektriske potentielle energiforskel mellem to punkter i et elektrisk felt. | Strøm defineres som bevægelse af elektriske ladninger under en potentiel energiforskel i et elektrisk felt. |
| Hændelse | |
| Spænding udgang på grund af eksistensen af elektriske ladninger. | Strøm produceres med en bevægelse af ladninger. Der er ingen strøm med statiske elektriske ladninger. |
| Afhængighed | |
| Spænding kan eksistere uden at producere en strøm; for eksempel i batterier. | Strøm afhænger altid af spændingen, da en ladestrøm ikke kan forekomme uden en potentiel forskel. |
| Måling | |
| Spændingen måles i volt. Det måles altid i forhold til et andet punkt, i det mindste den neutrale jord. Derfor er måling af spænding let, da et kredsløb ikke brydes for at placere måleklemmerne. | Strøm måles i ampere og måles på tværs af en leder. Det er vanskeligere at måle strøm, da lederen skal brydes for at placere måleklemmerne, ellers skal der bruges sofistikerede spændingsmålere. |
Resumé - Spænding vs Strøm
I et elektrisk felt kaldes potentialforskellen mellem to punkter som spændingsforskel. Der skal altid være en spændingsforskel for at generere en strøm. I en spændingskilde som en fotocelle eller et batteri opstår der en spænding på grund af akkumulering af opladninger ved terminalerne. Hvis disse terminaler er forbundet med en ledning, begynder en strøm at strømme på grund af spændingsforskellen mellem terminalerne. I henhold til Ohms lov ændres strømmen i en leder proportionalt med spændingen. Selvom strøm og spænding er sammenkoblet af modstanden, kan strøm ikke eksistere uden en spænding. Dette er forskellen mellem strøm og spænding.
