Ero virran ja jännitteen välillä

Avainero - virta vs. jännite

Sähkökentässä niihin vaikuttava voima vaikuttaa sähkövarauksiin; Siksi on tehtävä työtä varautuneella hiukkasella siirtyäksesi sähkökentän yhdestä pisteestä toiseen. Tämä työ on määritelty näiden kahden pisteen väliseksi sähköpotentiaalieroksi. Sähköpotentiaalieroa kutsutaan myös jännitteeksi kahden pisteen välillä. Sähkövarausten liikettä tai virtausta potentiaalieron vaikutuksesta kutsutaan sähkövirraksi. Keskeinen ero virran ja jännitteen välillä on virtaan sisältyy aina sähkövarausten liikkuminen sähkökentän alla, kun taas jännitteeseen ei liity varauksen virtausta. Jännite syntyy vain epätasapainoisen varauksen vuoksi.

SISÄLLYS
1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on jännite
3. Mikä on nykyinen
4. Vertailu rinnakkain - virta vs. jännite
5. Yhteenveto

Mikä on jännite?

Koska atomilla on sama määrä protoneja ja elektroneja, kaikki universumin vakaa aine on sähköisesti tasapainossa. Positiivisesti tai negatiivisesti varautuneilla hiukkasilla voi kuitenkin olla enemmän tai vähemmän elektronia kuin protoneissa ulkoisten fysikaalisten ja kemiallisten vaikutusten takia. Samanlaisten latausten keräämisen yhteydessä syntyy sähkökenttä, joka antaa sähköpotentiaalin tai jännitteen jokaiselle pisteelle sen ympärillä. Jännitettä voidaan pitää sähkön keskeisimpänä ominaisuutena. Se mitataan volteissa (V) volttimittaria käyttämällä.

Sähköpotentiaalia pisteessä pidetään aina erotuksena kahden pisteen välillä tai tietyssä pisteessä jännitettä pidetään suhteessa äärettömyyteen, jossa potentiaali on nolla. Sähköpiirin kannalta maata pidetään nollapotentiaalipisteenä; siten jännite piirin jokaisessa pisteessä mitataan suhteessa maahan (tai maahan).

Jännite voi syntyä monien luonnollisten tai pakotettujen ilmiöiden seurauksena. Salama on esimerkki luonnollisesta esiintymisestä johtuvasta jännitteestä; satoja miljoonia jännitteitä esiintyy pilvessä kitkan vuoksi. Hyvin pienessä mittakaavassa akku tuottaa jännitteen kemiallisella reaktiolla, kertyen varautuneita ioneja positiiviseen (anodi) ja negatiiviseen (katodi) napoihin. Aurinkopaneeleihin sisältyvät aurinkokennot tuottavat jännitteen auringonvaloa absorboivan puolijohdemateriaalin elektronin vapautumisen seurauksena. Samanlainen vaikutus voidaan nähdä fotodiodeissa, joita käytetään kameroissa ympäristön valotason havaitsemiseksi.

Mikä on virta?

Virta on virta jotain, kuten merivettä tai ilmailmaa. Sähköisessä yhteydessä sähkövarausten virtaus, tavallisimmin elektronien virtaus johtimen läpi, tunnetaan sähkövirrana. Virta mitataan ampeereina (A) ampeerimittarilla. Ampere määritetään coulombs-sekunnissa ja on verrannollinen jännite-eroon kahden pisteen välillä, joissa virta virtaa.

Kuva 01: Yksinkertainen sähköpiiri

Kuten kuvassa 01 esitetään, kun virta kulkee puhtaan vastuksen R läpi, jännitteen ja virran suhde on yhtä suuri kuin R. Ohmin laki joka annetaan seuraavasti:

V = I x R

Jos jännite dV on muuttumassa käämin, joka tunnetaan myös nimellä induktori, virta dl kelan läpi muuttuu:

dI = 1 / LddV dt

Tässä L on kelan induktanssi. Näin tapahtuu, koska kela kestää sen läpi tapahtuvaa jännitteenmuutosta ja tuottaa vastajännitteen.

Kondensaattorin tapauksessa virran muutos sen läpi dl on seuraava:

dI = C (dV / dt)

Tässä C on kapasitanssi. Tämä johtuu kondensaattorin purkautumisesta ja varaamisesta jännitteen vaihtelun mukaan.

Kuva 02: Flemingin oikeanpuoleinen sääntö

Kun johdin liikkuu magneettikentän poikki, johtimen yli syntyy virta ja sen jälkeen jännite Flemingin oikeanpuoleisen säännön mukaisesti..

Tämä on perusta sähkögeneraattorille, jossa johtosarja pyörii nopeasti magneettikentän yli. Kuten edellisessä osassa selitettiin, varausten kertyminen aiheuttaa jännitteen akussa. Kun johdin yhdistää kaksi napaa, virta alkaa virtata johtoa pitkin, ts. Johdossa olevat elektronit liikkuvat liittimien välisen jänniteeron takia. Mitä suurempi johtimen vastus, sitä suurempi virta on ja sitä nopeammin akku tyhjenee. Samoin suurempi virtaa kuluttava kuorma vetää suuremman virran syöttöstä. Esimerkiksi 100 W: n lamppu, joka on kytketty 230 V: n verkkoon, sen käyttämä virta voidaan laskea seuraavasti:

P = V × I
I = 100 W ÷ 230 V
I = 0,434 A

Täällä, kun teho on suurempi, kulutusvirta on korkea.

Mikä on ero jännitteen ja virran välillä??

Jännite vs. virta
Jännite määritellään sähköisen potentiaalienergian erona sähkökentän kahden pisteen välillä.	Virralla tarkoitetaan sähkövarausten liikkumista sähkökentän potentiaalisen energiaeron alla.
esiintyminen
Jännite poistuu sähkövarausten vuoksi.	Virta tuotetaan siirtämällä varauksia. Staattisilla sähkövarauksilla ei ole virtaa.
riippuvuus
Jännite voi olla olemassa tuottamatta virtaa; esimerkiksi paristoissa.	Virta riippuu aina jännitteestä, koska varausvirta ei voi tapahtua ilman potentiaalieroa.
mittaus
Jännite mitataan volteissa. Se mitataan aina suhteessa toiseen pisteeseen, ainakin neutraaliin maahan. Siksi jännitteen mittaus on helppoa, koska piiri ei ole katkennut mittausliittimien sijoittamiseksi.	Virta mitataan ampeereina ja mitataan johtimen poikki. Mittausvirta on vaikeampaa, koska johdin on murtettava mittausliittimien sijoittamiseksi tai on käytettävä hienostuneita puristusampereita.

Yhteenveto - Jännite vs.

Sähkökentässä minkä tahansa kahden pisteen potentiaalieroa kutsutaan jännite-erona. Virran tuottamiseksi tulee aina olla jännite-ero. Jännitelähteessä, kuten valokenno tai akku, syntyy jännite varausten kerääntyessä päätteisiin. Jos nämä navat on kytketty johdolla, virta alkaa virtata liittimien välisen jänniteeron vuoksi. Ohmin lain mukaan johtimen virta muuttuu suhteessa jännitteeseen. Vaikka virta ja jännite on kytketty toisiinsa vastuksella, virta ei voi olla olemassa ilman jännitettä. Tämä on ero virran ja jännitteen välillä.

Viite:
1. Salama. (2017, 26. toukokuuta). Haettu 29. toukokuuta 2017 osoitteesta https://en.wikipedia.org/wiki/Lightning
2. Aurinkosähkövaikutus. (2017, 23. maaliskuuta). Haettu 29. toukokuuta 2017 osoitteesta https://fi.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_effect
3. Automaatiokauppa. (N.d.). Haettu 29. toukokuuta 2017 osoitteesta https://www.theautomationstore.com/using-a-multimeter-voltmeter-ammeter-and-an-ohmmeter
4. Flemingin oikeanpuoleinen sääntö. (2017, 14. helmikuuta). Haettu 29. toukokuuta 2017 osoitteesta https://fi.wikipedia.org/wiki/Fleming%27s_right-hand_rule

Kuvan kohteliaisuus:
1. “OhmsLaw” Lähettäjä Waveguide2 (keskustelu) (siirtänytNk / Lähettänyt alun perin Waveguide2) - (Public Domain) Commons Wikimedian kautta
2. ”RightHandOutline” - kirjoittanut Douglas Morrison DougM - fi.wiki (CC BY-SA 3.0) Commons-Wikimedia -palvelun kautta