Skillnad mellan ström och spänning

Huvudskillnad - Ström vs Spänning

I ett elektriskt fält påverkas elektriska laddningar av en kraft som verkar på dem; sålunda måste arbete göras på en laddad partikel för att förflytta sig från en punkt i ett elektriskt fält till en annan punkt. Detta arbete definieras som den elektriska potentialskillnaden mellan de två punkterna. Elektrisk potentialskillnad kallas även som spänning mellan två punkter. En rörelse eller ett flöde av elektriska laddningar under effekten av den potentiella skillnaden är känd som en elektrisk ström. Huvudskillnaden mellan ström och spänning är det en ström involverar alltid en rörelse av elektriska laddningar under ett elektriskt fält medan spänning inte medför ett flöde av laddningar. En spänning uppstår endast på grund av förekomsten av en obalanserad laddning.

INNEHÅLL
1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är spänning
3. Vad är Current
4. Jämförelse vid sida vid sida - Ström mot spänning
5. Sammanfattning

Vad är spänning?

Eftersom en atom har samma antal protoner och elektroner är all stabil materia i universum elektriskt balanserad. Positivt eller negativt laddade partiklar kan emellertid ha mer eller färre elektroner än protoner på grund av externa fysiska och kemiska effekter. Vid en samling av liknande laddningar uppstår ett elektriskt fält som ger elektrisk potential eller spänning till varje punkt runt den. Spänning kan behandlas som den mest grundläggande egenskapen i el. Den mäts i volt (V) med en voltmeter.

Den elektriska potentialen vid en punkt betraktas alltid som skillnad mellan två punkter, eller vid en viss punkt anses spänningen beträffande oändligheten där potentialen är noll. Mot bakgrund av den elektriska kretsen betraktas jorden som en nollpotentialpunkt; spänningen vid varje punkt på kretsen mäts följaktligen med avseende på jorden (eller marken).

En spänning kan produceras till följd av många naturliga eller tvångsföreteelser. Blixt är ett exempel på spänning på grund av naturlig förekomst; hundratals miljoner av en spänning uppstår i ett moln på grund av friktion. I en mycket liten skala producerar ett batteri en spänning genom en kemisk reaktion, ackumulerande laddade joner i den positiva (anoden) och de negativa (katod) terminalerna. Fotovoltaiska celler som ingår i solpaneler alstrar en spänning som ett resultat av elektronutlösning från halvledarmaterialet som absorberar solljuset. En liknande effekt kan ses i fotodioder som används i kameror för att detektera omgivande ljusnivå.

Vad är en ström?

En ström är ett flöde av något, såsom havsvatten eller atmosfärisk luft. I ett elektriskt sammanhang är ett flöde av elektriska laddningar, vanligtvis ett flöde av elektroner via en ledare, känd som en elektrisk ström. Strömmen mäts i ampere (A) med en ammeter. Ampere definieras som coulombs per sekund och är proportionell mot spänningsskillnaden mellan två punkter där strömmen strömmar.

Figur 01: En enkel elektrisk krets

Som visas i figur 01, när strömmen passerar genom en ren resistans R, är spänningen och strömförhållandet lika med R. Detta införs i Ohms lag som ges som:

V = I x R

Om spänningen dV växlar över en spole, även känd som en induktor, en ström dl genom spolen ändras enligt:

dI = 1 / L∫dV dt

Här är L spolens induktans. Detta händer eftersom spolen är resistent mot spänningsändringen över den och ger en motspänning.

I händelse av en kondensator, ändras strömmen över den dl enligt följande:

dl = C (dV / dt)

Här är C kapacitansen. Detta beror på kondensatorns urladdning och laddning enligt spänningsvariationen.

Figur 02: Flemings högerregel

När en ledare rör sig över ett magnetfält, produceras en ström och därefter en spänning över ledaren enligt Flemings högerregel.

Detta är grunden för den elektriska generatorn där en serie ledare snabbt roterar över ett magnetfält. Som förklaras i föregående avsnitt gör ackumulering av laddning en spänning i ett batteri. När en kabel ansluter de två terminalerna börjar en ström att strömma utmed ledningen, det vill säga elektroner i trådens rörelse på grund av spänningsskillnaden mellan terminalerna. Större trådens motstånd, ju större strömmen är och ju snabbare batteriet dräneras. På samma sätt drar en högre strömförbrukande last en högre ström från utbudet. Till exempel en 100W-lampa ansluten till en 230V-ström, den ström som den drar kan beräknas som:

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

Här, när strömmen är högre, kommer förbrukning av ström vara hög.

Vad är skillnaden mellan spänning och ström?

Spänning vs Ström
Spänning definieras som den elektriska potentiella energiförskjutningen mellan två punkter i ett elektriskt fält.	Strömmen definieras som rörelsen av elektriska laddningar under en potentiell energiförskjutning i ett elektriskt fält.
Förekomst
Spänningsuttag på grund av att det finns elektriska laddningar.	Nuvarande är producerad med en rörelse av avgifter. Det finns ingen ström med statiska elektriska laddningar.
Dependency
Spänning kan existera utan att producera ström; till exempel i batterier.	Strömmen beror alltid på spänningen eftersom ett laddningsflöde inte kan ske utan en potentiell skillnad.
Mått
Spänningen mäts i volt. Det mäts alltid med avseende på en annan punkt, åtminstone den neutrala jorden. Därför är mätning av spänning lätt eftersom en krets inte bryts för att placera mätplintarna.	Strömmen mäts i ampere och mäts över en ledare. Mätströmmen är svårare eftersom ledaren måste brytas för att placera mätterminalerna, eller att sofistikerade spännmätare bör användas.

Sammanfattning - Spänning vs Ström

I ett elektriskt fält kallas potentialskillnaden mellan några två punkter som spänningsskillnad. Det bör alltid finnas en spänningsskillnad för att generera en ström. I en spänningskälla som en fotocell eller ett batteri uppstår en spänning på grund av ackumulering av laddningar vid terminalerna. Om dessa terminaler är anslutna till en kabel börjar en ström att strömma på grund av spänningsskillnaden mellan terminalerna. Enligt Ohms lag ändras strömmen i en ledare proportionellt med spänningen. Även om ström och spänning är sammanlänkade av motståndet, kan ström inte existera utan spänning. Detta är skillnaden mellan ström och spänning.

Referens:
1. Blixt. (2017, 26 maj). Hämtad 29 maj 2017, från https://en.wikipedia.org/wiki/Lightning
2. Fotovoltaisk effekt. (2017, 23 mars). Hämtad 29 maj 2017, från https://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_effect
3. Automation Store. (N.d.). Hämtad 29 maj 2017, från https://www.theautomationstore.com/using-a-multimeter-voltmeter-ammeter-and-an-ohmmeter
4. Flemings högerregel (2017, 14 februari). Hämtad 29 maj 2017, från https://en.wikipedia.org/wiki/Fleming%27s_right-hand_rule

Image Courtesy:
1. "OhmsLaw" Av Waveguide2 (talk) (Överförd avNk / Ursprungligen uppladdad av Waveguide2) - (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "RightHandOutline" av Douglas Morrison DougM - en.wiki (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia