Pagrindinis skirtumas – srovė ir įtampa
Elektriniame lauke elektros krūvius veikia juos veikianti jėga; Taigi, norint pereiti iš vieno elektrinio lauko taško į kitą tašką, reikia atlikti darbą su įkrauta dalele. Šis darbas apibrėžiamas kaip elektrinio potencialo skirtumas tarp šių dviejų taškų. Elektrinio potencialo skirtumas taip pat vadinamas įtampa tarp dviejų taškų. Elektros krūvių judėjimas arba srautas, veikiamas potencialų skirtumo, yra žinomas kaip elektros srove. Pagrindinis skirtumas tarp srovės ir įtampos yra tas, kad srovė visada apima elektros krūvių judėjimą elektriniame lauke, o įtampa neapima krūvių srauto. Įtampa atsiranda tik dėl nesubalansuoto krūvio.
Kas yra įtampa?
Kadangi atomas turi tiek pat protonų ir elektronų, visa stabili medžiaga visatoje yra elektriškai subalansuota. Tačiau teigiamai arba neigiamai įkrautos dalelės dėl išorinių fizinių ir cheminių poveikių gali turėti daugiau ar mažiau elektronų nei protonai. Susikaupus panašiems krūviams, atsiranda elektrinis laukas, suteikiantis elektrinį potencialą arba įtampą kiekviename aplinkiniame taške. Įtampa gali būti traktuojama kaip svarbiausia elektros savybė. Jis matuojamas voltais (V), naudojant voltmetrą.
Elektrinis potencialas taške visada laikomas skirtumu tarp dviejų taškų arba tam tikrame taške, įtampa laikoma atitinkamai begalybei, kurioje potencialas lygus nuliui. Elektros grandinės požiūriu įžeminimas laikomas nulinio potencialo tašku; taigi, įtampa kiekviename grandinės taške matuojama žemės (arba žemės) atžvilgiu.
Įtampa gali susidaryti dėl daugelio natūralių arba priverstinių reiškinių. Žaibas yra įtampos dėl natūralaus įvykio pavyzdys; dėl trinties debesyje atsiranda šimtai milijonų įtampos. Labai mažu mastu akumuliatorius gamina įtampą cheminės reakcijos būdu, kaupdamas įkrautus jonus teigiamuose (anodo) ir neigiamuose (katodo) gnybtuose. Fotovoltiniai elementai, esantys saulės kolektoriuose, sukuria įtampą dėl elektronų išsiskyrimo iš puslaidininkinės medžiagos, sugeriančios saulės šviesą. Panašų efektą galima pastebėti fotodioduose, naudojamuose fotoaparatuose aplinkos apšvietimo lygiui aptikti.
Kas yra srovė?
Srovė yra kažko, pvz., jūros vandens ar atmosferos oro, srautas. Elektros kontekste elektros krūvių srautas, dažniausiai elektronų srautas per laidininką, yra žinomas kaip elektros srovė. Srovė matuojama amperais (A) ampermetru. Amperas apibrėžiamas kaip kulonai per sekundę ir yra proporcingas įtampos skirtumui tarp dviejų taškų, kuriuose teka srovė.
01 pav.: Paprasta elektros grandinė
Kaip parodyta 01 paveiksle, kai srovė teka per grynąją varžą R, įtampos ir srovės santykis yra lygus R. Tai įtraukta į Ohmo dėsnį, kuris pateikiamas taip:
V=I x R
Jei įtampa dV kinta per ritę, dar vadinamą induktoriumi, srovė dI kinta per ritę pagal:
dI=1/L∫dV dt
Čia L yra ritės induktyvumas. Taip atsitinka, nes ritė yra atspari įtampos pokyčiams joje ir sukuria priešingą įtampą.
Kondensatoriaus atveju srovės pokytis dI yra toks:
dI=C (dV/dt)
Čia C yra talpa. Taip yra dėl kondensatoriaus išsikrovimo ir įkrovimo atsižvelgiant į įtampos pokytį.
02 pav.: Flemingo dešinės rankos taisyklė
Kai laidininkas juda per magnetinį lauką, pagal Flemingo dešiniosios rankos taisyklę laidininke sukuriama srovė, o vėliau ir įtampa.
Tai yra elektros generatoriaus, kuriame laidų serija greitai sukasi per magnetinį lauką, pagrindas. Kaip paaiškinta ankstesniame skyriuje, kaupiant įkrovas akumuliatoriuje susidaro įtampa. Kai viela sujungia du gnybtus, išilgai laido pradeda tekėti srovė, tai yra, elektronai laide juda dėl įtampos skirtumo tarp gnybtų. Kuo didesnė laido varža, tuo didesnė srovė ir tuo greičiau išsikrauna baterija. Panašiai, esant didesnei galios apkrovai, iš maitinimo š altinio gaunama didesnė srovė. Pavyzdžiui, 100 W lempa prijungta prie 230 V maitinimo š altinio, jos vartojama srovė gali būti apskaičiuojama taip:
P=V ×I
I=100 W ÷230 V
I=0,434 A
Čia, kai galia didesnė, sunaudojama didelė srovė.
Kuo skiriasi įtampa ir srovė?
Įtampa prieš srovę |
|
| Įtampa apibrėžiama kaip elektrinio potencialo energijos skirtumas tarp dviejų elektrinio lauko taškų. | Srovė apibrėžiama kaip elektros krūvių judėjimas esant potencialių energijos skirtumui elektriniame lauke. |
| Įvykis | |
| Įtampa išnyksta dėl elektros krūvių. | Srovė sukuriama keičiantis krūviams. Nėra srovės su statiniais elektros krūviais. |
| Priklausomybė | |
| Įtampa gali egzistuoti nesukuriant srovės; pavyzdžiui, baterijose. | Srovė visada priklauso nuo įtampos, nes įkrovos srautas negali vykti be potencialų skirtumo. |
| Matavimas | |
| Įtampa matuojama voltais. Jis visada matuojamas kito taško, bent jau neutralios žemės, atžvilgiu. Todėl įtampą matuoti paprasta, nes grandinė nenutrūksta, kad būtų galima įdėti matavimo gnybtus. | Srovė matuojama amperais ir matuojama skersai laidininko. Matuoti srovę yra sunkiau, nes norint pritvirtinti matavimo gnybtus, reikia nulaužti laidininką arba naudoti sudėtingus užveržimo ampermetrus. |
Santrauka – įtampa prieš srovę
Elektriniame lauke potencialų skirtumas tarp bet kurių dviejų taškų vadinamas įtampos skirtumu. Norint generuoti srovę, visada turi būti įtampos skirtumas. Įtampos š altinyje, pavyzdžiui, fotoelemente ar akumuliatoriuje, įtampa atsiranda dėl krūvių kaupimosi gnybtuose. Jei šie gnybtai yra sujungti viela, dėl įtampos skirtumo tarp gnybtų pradeda tekėti srovė. Pagal Ohmo dėsnį srovė laidininke kinta proporcingai didėjant įtampai. Nors srovė ir įtampa yra tarpusavyje sujungtos varža, srovė negali egzistuoti be įtampos. Tai skirtumas tarp srovės ir įtampos.
