Nøkkelforskjell – strøm vs spenning
I et elektrisk felt påvirkes elektriske ladninger av en kraft som virker på dem; derfor må det arbeides på en ladet partikkel for å bevege seg fra ett punkt i et elektrisk felt til et annet punkt. Dette arbeidet er definert som den elektriske potensialforskjellen mellom disse to punktene. Elektrisk potensialforskjell kalles også spenning mellom to punkter. En bevegelse eller en strøm av elektriske ladninger under påvirkning av potensialforskjellen er kjent som en elektrisk strøm. Den viktigste forskjellen mellom strøm og spenning er at en strøm alltid involverer en bevegelse av elektriske ladninger under et elektrisk felt, mens spenning ikke involverer en strøm av ladninger. En spenning oppstår bare på grunn av eksistensen av en ubalansert ladning.
Hva er spenning?
Siden et atom har samme antall protoner og elektroner, er all stabil materie i universet elektrisk balansert. Imidlertid kan positivt eller negativt ladede partikler ha flere eller færre elektroner enn protoner på grunn av ytre fysiske og kjemiske effekter. Under en samling av lignende ladninger oppstår det et elektrisk felt som gir elektrisk potensial eller en spenning til hvert punkt rundt det. Spenning kan behandles som den mest grunnleggende egenskapen i elektrisitet. Den måles i volt (V) ved hjelp av et voltmeter.
Det elektriske potensialet i et punkt betraktes alltid som en forskjell mellom to punkter, eller ved et bestemt punkt, blir spenningen sett på i forhold til uendeligheten der potensialet er null. Når det gjelder elektrisk krets, betraktes jorden som et nullpotensialpunkt; derfor måles spenningen i hvert punkt på kretsen i forhold til jord (eller jord).
En spenning kan produseres som et resultat av mange naturlige eller tvungne fenomener. Lyn er et eksempel på spenning på grunn av naturlig forekomst; hundrevis av millioner av en spenning oppstår i en sky på grunn av friksjon. I en veldig liten skala produserer et batteri en spenning ved en kjemisk reaksjon, og akkumulerer ladede ioner i de positive (anode) og de negative (katode) terminalene. Fotovoltaiske celler inkludert i solcellepaneler genererer en spenning som et resultat av elektronfrigjøring fra halvledermaterialet som absorberer sollys. En lignende effekt kan sees i fotodioder som brukes i kameraer for å oppdage omgivelseslysnivået.
Hva er en strøm?
En strøm er en strøm av noe, for eksempel sjøvann eller atmosfærisk luft. I en elektrisk sammenheng er en strøm av elektriske ladninger, oftest en strøm av elektroner gjennom en leder, kjent som en elektrisk strøm. Strøm måles i ampere (A) med et amperemeter. Ampere er definert som coulombs per sekund og er proporsjonal med spenningsforskjellen mellom to punkter der strømmen flyter.
Figur 01: En enkel elektrisk krets
Som vist i figur 01, når strømmen går gjennom en ren motstand R, er spenningen til strømforholdet lik R. Dette er introdusert i Ohms lov som er gitt som:
V=I x R
Hvis spenningen dV endres over en spole, også kjent som en induktor, endres en strøm dI gjennom spolen i henhold til:
dI=1/L∫dV dt
Her er L induktansen til spolen. Dette skjer siden spolen er motstandsdyktig mot endring av spenning over den og produserer en motspenning.
I tilfellet med en kondensator, er endringen av strømmen over den dI som følger:
dI=C (dV/dt)
Her er C kapasitansen. Dette skyldes utlading og lading av kondensatoren i henhold til spenningsvariasjonen.
Figur 02: Flemings høyrehåndsregel
Når en leder beveger seg over et magnetfelt, produseres en strøm og deretter en spenning over lederen i henhold til Flemings høyrehåndsregel.
Dette er grunnlaget for den elektriske generatoren der en serie ledere raskt roterer over et magnetfelt. Som forklart i forrige avsnitt, danner akkumulering av ladninger en spenning i et batteri. Når en ledning forbinder de to terminalene, begynner en strøm å flyte langs ledningen, det vil si at elektroner i ledningen beveger seg på grunn av spenningsforskjellen mellom terminalene. Større motstanden til ledningen, jo større strømmen er og jo raskere tappes batteriet ut. På samme måte trekker en høyere strømforbrukende belastning en høyere strøm fra forsyningen. For eksempel, en 100W-lampe koblet til en 230V-forsyning, strømmen den trekker kan beregnes som:
P=V ×I
I=100W ÷230 V
I=0,434 A
Her, når strømmen er høyere, vil strømforbruket være høyt.
Hva er forskjellen mellom spenning og strøm?
Spenning vs. strøm |
|
| Spenning er definert som den elektriske potensielle energiforskjellen mellom to punkter i et elektrisk felt. | Strøm er definert som bevegelsen av elektriske ladninger under en potensiell energiforskjell i et elektrisk felt. |
| Forekomst | |
| Spenningen går ut på grunn av at det finnes elektriske ladninger. | Current produseres med en bevegelse av ladninger. Det er ingen strøm med statiske elektriske ladninger. |
| Dependency | |
| Spenning kan eksistere uten å produsere en strøm; for eksempel i batterier. | Strøm avhenger alltid av spenningen siden en ladestrøm ikke kan skje uten en potensiell forskjell. |
| Måling | |
| Spenningen måles i volt. Det måles alltid med hensyn til et annet punkt, i det minste den nøytrale jorden. Derfor er måling av spenning lett siden en krets ikke er brutt for å plassere måleterminalene. | Strøm måles i ampere og måles over en leder. Å måle strøm er vanskeligere siden lederen må brytes for å plassere måleterminalene, eller det bør brukes sofistikerte klemmeamperemetere. |
Sammendrag – Spenning vs. strøm
I et elektrisk felt kalles potensialforskjellen mellom to punkter som spenningsforskjell. Det skal alltid være en spenningsforskjell for å generere en strøm. I en spenningskilde som en fotocelle eller et batteri, oppstår en spenning på grunn av akkumulering av ladninger ved terminalene. Hvis disse terminalene er forbundet med en ledning, begynner en strøm å flyte på grunn av spenningsforskjellen mellom terminalene. I følge Ohms lov endres strømmen i en leder proporsjon alt med spenningen. Selv om strøm og spenning er forbundet med motstanden, kan ikke strøm eksistere uten spenning. Dette er forskjellen mellom strøm og spenning.
