Galvenā atšķirība - strāva pret spriegumu
Elektriskajā laukā elektriskos lādiņus ietekmē spēks, kas iedarbojas uz tiem; tādējādi ir jāstrādā pie lādētas daļiņas, lai tā pārvietotos no viena elektriskā lauka punkta uz citu punktu. Šis darbs tiek definēts kā elektriskā potenciāla starpība starp šiem diviem punktiem. Elektrisko potenciālu starpību sauc arī par spriegumu starp diviem punktiem. Elektrisko lādiņu kustību vai plūsmu potenciālu starpības ietekmē sauc par elektrisko strāvu. Galvenā atšķirība starp strāvu un spriegumu ir tāda, ka strāva vienmēr ietver elektrisko lādiņu kustību elektriskā laukā, turpretim spriegums neietver lādiņu plūsmu. Spriegums rodas tikai nelīdzsvarota lādiņa dēļ.
Kas ir spriegums?
Tā kā atomam ir vienāds protonu un elektronu skaits, visa stabilā viela Visumā ir elektriski līdzsvarota. Tomēr pozitīvi vai negatīvi lādētām daļiņām var būt vairāk vai mazāk elektronu nekā protonos ārējo fizikālo un ķīmisko efektu dēļ. Līdzīgu lādiņu uzkrāšanās rezultātā rodas elektriskais lauks, kas piešķir elektrisko potenciālu vai spriegumu katram punktam ap to. Spriegumu var uzskatīt par vissvarīgāko elektrības īpašību. To mēra voltos (V), izmantojot voltmetru.
Elektriskais potenciāls punktā vienmēr tiek uzskatīts par atšķirību starp diviem punktiem vai noteiktā punktā spriegums tiek uzskatīts par atbilstošu bezgalībai, kur potenciāls ir nulle. No elektriskās ķēdes viedokļa zeme tiek uzskatīta par nulles potenciāla punktu; tādējādi spriegums katrā ķēdes punktā tiek mērīts attiecībā pret zemi (vai zemi).
Spriegums var rasties daudzu dabas vai piespiedu parādību rezultātā. Zibens ir sprieguma piemērs dabiskas parādības dēļ; berzes dēļ mākonī rodas simtiem miljonu sprieguma. Ļoti mazā mērogā akumulators ķīmiskās reakcijas rezultātā rada spriegumu, uzkrājot uzlādētus jonus pozitīvajā (anoda) un negatīvajā (katoda) spailē. Saules paneļos iekļautās fotogalvaniskās šūnas rada spriegumu elektronu atbrīvošanas rezultātā no pusvadītāju materiāla, kas absorbē saules gaismu. Līdzīgu efektu var redzēt fotodiodēs, ko izmanto kamerās, lai noteiktu apkārtējā apgaismojuma līmeni.
Kas ir strāva?
Strāva ir kāda, piemēram, jūras ūdens vai atmosfēras gaisa, plūsma. Elektriskā kontekstā elektrisko lādiņu plūsmu, visbiežāk elektronu plūsmu caur vadītāju, sauc par elektrisko strāvu. Strāvu mēra ampēros (A) ar ampērmetru. Ampere tiek definēta kā kuloni sekundē un ir proporcionāla sprieguma starpībai starp diviem punktiem, kur plūst strāva.
Attēls 01: Vienkārša elektriskā ķēde
Kā parādīts 01. attēlā, kad strāva iet cauri tīrai pretestībai R, sprieguma attiecība pret strāvu ir vienāda ar R. Tas ir ieviests Oma likumā, kas dots šādi:
V=I x R
Ja spriegums dV mainās spolē, kas pazīstams arī kā induktors, strāva dI spolē mainās atbilstoši:
dI=1/L∫dV dt
Šeit L ir spoles induktivitāte. Tas notiek, jo spole ir izturīga pret sprieguma izmaiņām un rada pretspriegumu.
Kondensatora gadījumā strāvas izmaiņas dI ir šādas:
dI=C (dV/dt)
Šeit C ir kapacitāte. Tas ir saistīts ar kondensatora izlādēšanos un uzlādi atbilstoši sprieguma izmaiņām.
2. attēls: Fleminga labās rokas noteikums
Kad vadītājs pārvietojas pa magnētisko lauku, saskaņā ar Fleminga labās rokas likumu tiek radīta strāva un pēc tam arī spriegums.
Tas ir elektriskā ģeneratora pamats, kurā virkne vadītāju ātri griežas pa magnētisko lauku. Kā paskaidrots iepriekšējā sadaļā, lādiņu uzkrāšanās rada spriegumu akumulatorā. Kad vads savieno abus spailes, pa vadu sāk plūst strāva, tas ir, elektroni stieplē pārvietojas sprieguma starpības dēļ starp spailēm. Jo lielāka ir vada pretestība, jo lielāka ir strāva un jo ātrāk izlādējas akumulators. Tāpat lielāka jaudas patēriņa slodze paņem lielāku strāvu no barošanas. Piemēram, ja 100 W lampa ir pievienota 230 V avotam, tās patērēto strāvu var aprēķināt šādi:
P=V ×I
I=100 W ÷230 V
I=0,434 A
Šeit, kad jauda ir lielāka, patērētā strāva būs liela.
Kāda ir atšķirība starp spriegumu un strāvu?
Spriegums pret strāvu |
|
| Spriegums ir definēts kā elektriskā potenciāla enerģijas starpība starp diviem elektriskā lauka punktiem. | Strāvu definē kā elektrisko lādiņu kustību zem potenciālās enerģijas starpības elektriskā laukā. |
| Notikums | |
| Spriegums iziet elektrisko lādiņu dēļ. | Strāva tiek veidota ar lādiņu kustību. Nav strāvas ar statisku elektrisko lādiņu. |
| Atkarība | |
| Spriegums var pastāvēt, neradot strāvu; piemēram, baterijās. | Strāva vienmēr ir atkarīga no sprieguma, jo lādiņa plūsma nevar notikt bez potenciālu starpības. |
| Mērīšana | |
| Spriegums tiek mērīts voltos. To vienmēr mēra attiecībā pret citu punktu, vismaz neitrālo zemi. Tāpēc sprieguma mērīšana ir vienkārša, jo ķēde netiek pārtraukta, lai novietotu mērīšanas spailes. | Strāvu mēra ampēros un mēra pāri vadītājam. Strāvas mērīšana ir grūtāka, jo vads ir jāpārrauj, lai novietotu mērīšanas spailes, vai arī jāizmanto sarežģīti savilkšanas ampērmetri. |
Kopsavilkums - spriegums pret strāvu
Elektriskajā laukā potenciālu starpību starp jebkuriem diviem punktiem sauc par sprieguma starpību. Lai radītu strāvu, vienmēr jābūt sprieguma starpībai. Sprieguma avotā, piemēram, fotoelementā vai akumulatorā, spriegums rodas lādiņu uzkrāšanās dēļ spailēs. Ja šie spailes ir savienotas ar vadu, sprieguma starpības dēļ starp spailēm sāk plūst strāva. Saskaņā ar Oma likumu strāva vadītājā mainās proporcionāli spriegumam. Lai gan strāva un spriegums ir savstarpēji savienoti ar pretestību, strāva nevar pastāvēt bez sprieguma. Šī ir atšķirība starp strāvu un spriegumu.
