Diferență cheie – curent vs tensiune
În câmp electric, sarcinile electrice sunt afectate de o forță care acționează asupra lor; astfel, trebuie să se lucreze asupra unei particule încărcate pentru a se deplasa dintr-un punct dintr-un câmp electric în alt punct. Această lucrare este definită ca diferența de potențial electric dintre aceste două puncte. Diferența de potențial electric este numită și Tensiune între două puncte. O mișcare sau un flux de sarcini electrice sub efectul diferenței de potențial este cunoscut sub numele de curent electric. Diferența cheie dintre curent și tensiune este că un curent implică întotdeauna o mișcare a sarcinilor electrice sub un câmp electric, în timp ce tensiunea nu implică un flux de sarcini. O tensiune apare numai din cauza existenței unei sarcini dezechilibrate.
Ce este tensiunea?
Deoarece un atom are același număr de protoni și electroni, toată materia stabilă din univers este echilibrată electric. Cu toate acestea, particulele încărcate pozitiv sau negativ pot avea mai mulți sau mai puțini electroni decât protonii din cauza efectelor fizice și chimice externe. Sub o adunare de sarcini similare, apare un câmp electric care dă potențial electric sau o tensiune fiecărui punct din jurul său. Tensiunea poate fi tratată ca fiind cea mai fundamentală proprietate a energiei electrice. Se măsoară în volți (V) folosind un voltmetru.
Potențialul electric într-un punct este întotdeauna considerat ca o diferență între două puncte, sau într-un anumit punct, tensiunea este privită cu, respectiv, la infinit, unde potențialul este zero. Din punct de vedere al circuitului electric, pământul este privit ca un punct cu potențial zero; prin urmare, tensiunea în fiecare punct al circuitului este măsurată în raport cu pământul (sau pământul).
O tensiune poate fi produsă ca urmare a multor fenomene naturale sau forțate. Fulgerul este un exemplu de tensiune datorată apariției naturale; sute de milioane de o tensiune apare într-un nor din cauza frecării. La o scară foarte mică, o baterie produce o tensiune printr-o reacție chimică, acumulând ioni încărcați în bornele pozitive (Anod) și negative (Catod). Celulele fotovoltaice incluse în panourile solare generează o tensiune ca urmare a eliberării de electroni din materialul semiconductor care absoarbe lumina soarelui. Un efect similar poate fi observat la fotodiodele folosite în camere pentru a detecta nivelul de lumină ambientală.
Ce este un curent?
Un curent este un flux de ceva, cum ar fi apa de mare sau aerul atmosferic. Într-un context electric, un flux de sarcini electrice, cel mai frecvent un flux de electroni printr-un conductor, este cunoscut sub numele de curent electric. Curentul se măsoară în amperi (A) cu un ampermetru. Amperul este definit ca coulombi pe secundă și este proporțional cu diferența de tensiune dintre două puncte în care curge curentul.
Figura 01: Un circuit electric simplu
Așa cum se arată în figura 01, atunci când curentul trece printr-o rezistență pură R, raportul tensiune la curent este egal cu R. Acest lucru este introdus în Legea lui Ohm care este dată ca:
V=I x R
Dacă tensiunea dV se modifică pe o bobină, cunoscută și ca inductor, un curent dI prin bobină se modifică în funcție de:
dI=1/L∫dV dt
Aici, L este inductanța bobinei. Acest lucru se întâmplă deoarece bobina este rezistentă la schimbarea tensiunii pe ea și produce o contra-tensiune.
În cazul unui condensator, modificarea curentului prin acesta dI este următoarea:
dI=C (dV/dt)
Aici, C este capacitatea. Acest lucru se datorează descărcării și încărcării condensatorului în funcție de variația tensiunii.
Figura 02: Regula mâinii drepte a lui Fleming
Când un conductor se mișcă într-un câmp magnetic, un curent și, ulterior, o tensiune sunt produse pe conductor conform regulii mâinii drepte a lui Fleming.
Aceasta este baza generatorului electric în care o serie de conductori se rotește rapid într-un câmp magnetic. După cum s-a explicat în secțiunea anterioară, acumularea de încărcări produce o tensiune într-o baterie. Când un fir conectează cele două terminale, un curent începe să curgă de-a lungul firului, adică electronii din fir se mișcă din cauza diferenței de tensiune dintre terminale. Cu cât este mai mare rezistența firului, cu atât este mai mare curentul și cu atât bateria se consumă mai repede. În mod similar, o sarcină mai mare consumatoare de energie atrage un curent mai mare din sursă. De exemplu, o lampă de 100 W conectată la o sursă de 230 V, curentul pe care îl consumă poate fi calculat ca:
P=V ×I
I=100W ÷230 V
I=0,434 A
Aici, când puterea este mai mare, curentul consumat va fi mare.
Care este diferența dintre tensiune și curent?
Tensiune vs curent |
|
| Tensiunea este definită ca diferența de energie potențială electrică dintre două puncte dintr-un câmp electric. | Curentul este definit ca mișcarea sarcinilor electrice sub o diferență de energie potențială într-un câmp electric. |
| Apariție | |
| Ieșiri de tensiune din cauza existenței unor sarcini electrice. | Curentul este produs cu o mișcare a sarcinilor. Nu există curent cu sarcini electrice statice. |
| Dependență | |
| Tensiunea poate exista fără a produce curent; de exemplu, în baterii. | Curentul depinde întotdeauna de tensiune, deoarece un flux de sarcină nu poate avea loc fără o diferență de potențial. |
| Măsurare | |
| Tensiunea este măsurată în Volți. Se măsoară întotdeauna în raport cu un alt punct, cel puțin pământul neutru. Prin urmare, măsurarea tensiunii este ușoară, deoarece un circuit nu este întrerupt pentru a plasa bornele de măsurare. | Curentul se măsoară în amperi și se măsoară pe un conductor. Măsurarea curentului este mai dificilă, deoarece conductorul trebuie rupt pentru a plasa bornele de măsurare sau ar trebui să se utilizeze ampermetre de prindere sofisticate. |
Rezumat – Tensiune vs curent
Într-un câmp electric, diferența de potențial dintre oricare două puncte se numește diferență de tensiune. Ar trebui să existe întotdeauna o diferență de tensiune pentru a genera un curent. Într-o sursă de tensiune cum ar fi o fotocelulă sau o baterie, apare o tensiune din cauza acumulării de sarcini la bornele. Dacă aceste terminale sunt conectate cu un fir, un curent începe să curgă din cauza diferenței de tensiune dintre terminale. Conform legii lui Ohm, curentul dintr-un conductor se modifică proporțional cu tensiunea. Deși curentul și tensiunea sunt interconectate prin rezistență, curentul nu poate exista fără tensiune. Aceasta este diferența dintre curent și tensiune.
