Sleutelverskil – stroom vs spanning
In 'n elektriese veld word elektriese ladings beïnvloed deur 'n krag wat daarop inwerk; dus moet daar aan 'n gelaaide deeltjie gewerk word om van een punt in 'n elektriese veld na 'n ander punt te beweeg. Hierdie werk word gedefinieer as die elektriese potensiaalverskil tussen daardie twee punte. Elektriese potensiaalverskil word ook spanning tussen twee punte genoem. 'n Beweging of 'n vloei van elektriese ladings onder die effek van die potensiaalverskil staan bekend as 'n elektriese stroom. Die belangrikste verskil tussen stroom en spanning is dat 'n stroom altyd 'n beweging van elektriese ladings onder 'n elektriese veld behels, terwyl spanning nie 'n vloei van ladings behels nie.'n Spanning kom slegs voor as gevolg van die bestaan van 'n ongebalanseerde lading.
Wat is spanning?
Aangesien 'n atoom dieselfde aantal protone en elektrone het, is alle stabiele materie in die heelal elektries gebalanseer. Positief of negatief gelaaide deeltjies kan egter meer of minder elektrone as protone hê as gevolg van eksterne fisiese en chemiese effekte. Onder 'n versameling van soortgelyke ladings ontstaan daar 'n elektriese veld wat elektriese potensiaal of 'n spanning gee aan elke punt rondom dit. Spanning kan as die mees fundamentele eienskap in elektrisiteit hanteer word. Dit word gemeet in volt (V) met 'n voltmeter.
Die elektriese potensiaal by 'n punt word altyd beskou as 'n verskil tussen twee punte, of by 'n spesifieke punt word spanning beskou met onderskeidelik die oneindigheid waar die potensiaal nul is. In die oogpunt van elektriese stroombaan word die aarde as 'n nulpotensiaalpunt beskou; dus word die spanning by elke punt op die stroombaan gemeet ten opsigte van die aarde (of grond).
'n Spanning kan geproduseer word as gevolg van baie natuurlike of gedwonge verskynsels. Weerlig is 'n voorbeeld van spanning as gevolg van natuurlike voorkoms; honderde miljoene van 'n spanning kom in 'n wolk voor as gevolg van wrywing. Op 'n baie klein skaal produseer 'n battery 'n spanning deur 'n chemiese reaksie, wat gelaaide ione ophoop in die positiewe (anode) en die negatiewe (Katode) terminale. Fotovoltaïese selle ingesluit in sonpanele genereer 'n spanning as gevolg van elektronvrystelling van die halfgeleiermateriaal wat die sonlig absorbeer. 'n Soortgelyke effek kan gesien word in fotodiodes wat in kameras gebruik word om omgewingsligvlak op te spoor.
Wat is 'n stroom?
'n Stroom is 'n vloei van iets, soos die seewater of atmosferiese lug. In 'n elektriese konteks staan 'n vloei van elektriese ladings, meestal 'n vloei van elektrone deur 'n geleier, bekend as 'n elektriese stroom. Stroom word gemeet in ampère (A) met 'n ammeter. Ampere word gedefinieer as coulombs per sekonde en is eweredig aan die spanningsverskil tussen twee punte waar die stroom vloei.
Figuur 01: 'n Eenvoudige elektriese stroombaan
Soos getoon in figuur 01, wanneer die stroom deur 'n suiwer weerstand R gaan, is die spanning tot stroomverhouding gelyk aan R. Dit word in Ohm se wet ingevoer wat gegee word as:
V=I x R
As die spanning dV oor 'n spoel verander, ook bekend as 'n induktor, verander 'n stroom dI deur die spoel volgens:
dI=1/L∫dV dt
Hier is L die induktansie van die spoel. Dit gebeur aangesien die spoel bestand is teen die verandering van spanning daaroor en 'n teenspanning produseer.
In die geval van 'n kapasitor, is die verandering van die stroom daaroor dI soos volg:
dI=C (dV/dt)
Hier is C die kapasitansie. Dit is as gevolg van die ontlading en laai van die kapasitor volgens die spanningsvariasie.
Figuur 02: Fleming se regterhandreël
Wanneer 'n geleier oor 'n magneetveld beweeg, word 'n stroom en gevolglik 'n spanning oor die geleier geproduseer volgens Fleming se regterhandreël.
Dit is die basis van die elektriese kragopwekker waarin 'n reeks geleiers vinnig oor 'n magneetveld roteer. Soos in die vorige afdeling verduidelik, maak ophoping van ladings 'n spanning in 'n battery. Wanneer 'n draad die twee terminale verbind, begin 'n stroom langs die draad vloei, dit wil sê elektrone in die draad beweeg as gevolg van die spanningsverskil tussen die terminale. Hoe groter die weerstand van die draad, hoe groter is die stroom en hoe vinniger dreineer die battery. Net so trek 'n hoër kragverbruikende las 'n hoër stroom uit die toevoer. Byvoorbeeld, 'n 100W-lamp wat aan 'n 230V-toevoer gekoppel is, kan die stroom wat dit trek bereken word as:
P=V ×I
I=100W ÷230 V
I=0,434 A
Hier, wanneer die krag hoër is, sal stroomverbruik hoog wees.
Wat is die verskil tussen spanning en stroom?
Voltage vs Current |
|
| Voltage word gedefinieer as die elektriese potensiële energieverskil tussen twee punte in 'n elektriese veld. | Stroom word gedefinieer as die beweging van elektriese ladings onder 'n potensiële energieverskil in 'n elektriese veld. |
| Occurrence | |
| Voltage-uitgange as gevolg van 'n bestaan van elektriese ladings. | Current word geproduseer met 'n beweging van ladings. Daar is geen stroom met statiese elektriese ladings nie. |
| Afhanklikheid | |
| Spanning kan bestaan sonder om 'n stroom te produseer; byvoorbeeld in batterye. | Stroom hang altyd af van die spanning aangesien 'n ladingvloei nie sonder 'n potensiaalverskil kan plaasvind nie. |
| Meeting | |
| Spanning word in Volt gemeet. Dit word altyd gemeet ten opsigte van 'n ander punt, ten minste die neutrale aarde. Daarom is meting van spanning maklik aangesien 'n stroombaan nie gebreek is om die meetklemme te plaas nie. | Stroom word in ampere gemeet en oor 'n geleier gemeet. Om stroom te meet is moeiliker aangesien die geleier gebreek moet word om die meetklemme te plaas, of gesofistikeerde klemammeters moet gebruik word. |
Opsomming – Spanning teen stroom
In 'n elektriese veld word die potensiaalverskil tussen enige twee punte as spanningsverskil genoem. Daar moet altyd 'n spanningsverskil wees om 'n stroom op te wek. In 'n spanningsbron soos 'n fotosel of 'n battery kom 'n spanning voor as gevolg van die ophoping van ladings by die terminale. As hierdie terminale met 'n draad verbind word, begin 'n stroom vloei as gevolg van die spanningsverskil tussen die terminale. Volgens die Ohm se wet verander die stroom in 'n geleier proporsioneel met die spanning. Alhoewel stroom en spanning met mekaar verbind word deur die weerstand, kan stroom nie sonder 'n spanning bestaan nie. Dit is die verskil tussen stroom en spanning.
