Belangrijkste verschil - stroom versus spanning
In een elektrisch veld worden elektrische ladingen beïnvloed door een kracht die erop inwerkt; er moet dus aan een geladen deeltje worden gewerkt om van het ene punt in een elektrisch veld naar een ander punt te gaan. Dit werk wordt gedefinieerd als het elektrische potentiaalverschil tussen deze twee punten. Elektrisch potentiaalverschil wordt ook wel spanning tussen twee punten genoemd. Een beweging of een stroom van elektrische ladingen onder invloed van het potentiaalverschil staat bekend als een elektrische stroom. De belangrijk verschil tussen stroom en spanning is dat een stroom altijd een beweging van elektrische ladingen onder een elektrisch veld inhoudt, terwijl spanning geen stroom van ladingen met zich meebrengt. Een spanning treedt alleen op vanwege het bestaan van een ongebalanceerde lading.
INHOUD
1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is spanning
3. Wat is stroom
4. Vergelijking zij aan zij - stroom versus spanning
5. Samenvatting
Wat is spanning?
Omdat een atoom hetzelfde aantal protonen en elektronen heeft, is alle stabiele materie in het universum elektrisch in balans. Positief of negatief geladen deeltjes kunnen echter meer of minder elektronen hebben dan protonen vanwege externe fysische en chemische effecten. Onder een opeenstapeling van vergelijkbare ladingen, ontstaat er een elektrisch veld dat elektrisch potentieel of een spanning geeft aan elk punt eromheen. Spanning kan worden beschouwd als de meest fundamentele eigenschap van elektriciteit. Het wordt gemeten in volt (V) met behulp van een voltmeter.
Het elektrische potentieel op een punt wordt altijd beschouwd als een verschil tussen twee punten, of op een bepaald punt wordt de spanning beschouwd met betrekking tot het oneindige waar het potentieel nul is. Vanuit het oogpunt van een elektrisch circuit wordt de aarde beschouwd als een nulpotentiaal punt; daarom wordt de spanning op elk punt van het circuit gemeten ten opzichte van de aarde (of aarde).
Een spanning kan ontstaan als gevolg van vele natuurlijke of geforceerde verschijnselen. Bliksem is een voorbeeld van spanning als gevolg van natuurlijk voorkomen; honderden miljoenen spanningen ontstaan in een wolk door wrijving. Op zeer kleine schaal produceert een batterij een spanning door een chemische reactie, waarbij geladen ionen worden verzameld in de positieve (anode) en negatieve (kathode) aansluitingen. Fotovoltaïsche cellen die in zonnepanelen zijn opgenomen, genereren een spanning als gevolg van elektronen die vrijkomen uit het halfgeleidermateriaal dat het zonlicht absorbeert. Een soortgelijk effect is te zien bij fotodiodes die in camera's worden gebruikt om omgevingslicht te detecteren.
Wat is een stroom?
Een stroom is een stroom van iets, zoals het zeewater of atmosferische lucht. In een elektrische context staat een stroom van elektrische ladingen, meestal een stroom van elektronen door een geleider, bekend als een elektrische stroom. De stroom wordt gemeten in ampère (A) met een ampèremeter. Ampère wordt gedefinieerd als coulombs per seconde en is evenredig met het spanningsverschil tussen twee punten waar de stroom vloeit.
Figuur 01: een eenvoudig elektrisch circuit
Zoals getoond in figuur 01, wanneer de stroom door een zuivere weerstand R gaat, is de spanning / stroomverhouding gelijk aan R. Dit wordt geïntroduceerd in de wet van Ohm, die wordt gegeven als:
V = ik x R
Als de spanning dV verandert over een spoel, ook wel inductor genoemd, verandert een stroom dI door de spoel volgens:
dI = 1 / L∫dV dt
Hier is L de inductantie van de spoel. Dit gebeurt omdat de spoel bestand is tegen de verandering van de spanning eroverheen en een tegenspanning produceert.
In het geval van een condensator is de verandering van de stroom erover dI als volgt:
dI = C (dV / dt)
Hier is C de capaciteit. Dit komt door het ontladen en opladen van de condensator volgens de spanningsvariatie.
Figuur 02: Fleming's rechterhandregel
Wanneer een geleider over een magnetisch veld beweegt, wordt een stroom en vervolgens een spanning geproduceerd over de geleider volgens de rechterhandregel van Fleming.
Dit is de basis van de elektrische generator waarin een reeks geleiders snel over een magnetisch veld roteert. Zoals uitgelegd in het vorige gedeelte, zorgt accumulatie van ladingen voor een spanning in een batterij. Wanneer een draad de twee terminals verbindt, begint er een stroom langs de draad te lopen, dat wil zeggen dat elektronen in de draad bewegen als gevolg van het spanningsverschil tussen de terminals. Hoe groter de weerstand van de draad, hoe groter de stroom is en hoe sneller de batterij leegraakt. Evenzo trekt een belasting met een hoger stroomverbruik een hogere stroom uit de voeding. Bijvoorbeeld, een 100W-lamp aangesloten op een 230V-voeding, de stroom die hij trekt, kan worden berekend als:
P = V × I
I = 100
W ÷ 230 V I = 0,434 EEN
Hier, wanneer het vermogen hoger is, zal de verbruikende stroom hoog zijn.
Wat is het verschil tussen spanning en stroom?
Diff Artikel Midden voor Tafel
Spanning versus stroom |
|
| Spanning wordt gedefinieerd als het elektrische potentiële energieverschil tussen twee punten in een elektrisch veld. | Stroom wordt gedefinieerd als de beweging van elektrische ladingen onder een potentieel energieverschil in een elektrisch veld. |
| Voorval | |
| De spanning valt weg als gevolg van elektrische ladingen. | Stroom wordt geproduceerd met een beweging van ladingen. Er is geen stroom met statische elektrische ladingen. |
| Afhankelijkheid | |
| Er kan spanning bestaan zonder stroom te produceren; bijvoorbeeld in batterijen. | De stroom is altijd afhankelijk van de spanning, aangezien een ladingsstroom niet kan plaatsvinden zonder een potentiaalverschil. |
| Meting | |
| De spanning wordt gemeten in volt. Het wordt altijd gemeten ten opzichte van een ander punt, tenminste de neutrale aarde. Daarom is het meten van de spanning gemakkelijk omdat er geen circuit is onderbroken om de meetklemmen te plaatsen. | Stroom wordt gemeten in Ampère en wordt gemeten over een geleider. Het meten van stroom is moeilijker omdat de geleider moet worden onderbroken om de meetklemmen te plaatsen, of er moeten geavanceerde klemampèremeters worden gebruikt. |
Samenvatting - Spanning versus stroom
In een elektrisch veld wordt het potentiaalverschil tussen twee willekeurige punten genoemd als spanningsverschil. Er moet altijd een spanningsverschil zijn om stroom te genereren. In een spanningsbron zoals een fotocel of een batterij treedt een spanning op als gevolg van de opeenhoping van ladingen op de klemmen. Als deze klemmen zijn verbonden met een draad, begint er een stroom te vloeien vanwege het spanningsverschil tussen de klemmen. Volgens de wet van Ohm verandert de stroom in een geleider proportioneel met de spanning. Hoewel stroom en spanning met elkaar zijn verbonden door de weerstand, kan er geen stroom bestaan zonder spanning. Dit is het verschil tussen stroom en spanning.
