Ključna razlika – struja u odnosu na napon
U električnom polju na električna naelektrisanja utiče sila koja na njih deluje; prema tome, rad se mora obaviti na naelektrisanoj čestici da bi se kretala od jedne tačke u električnom polju do druge tačke. Ovaj rad se definira kao razlika električnog potencijala između te dvije tačke. Razlika električnog potencijala naziva se i napon između dvije tačke. Kretanje ili tok električnih naboja pod dejstvom razlike potencijala poznato je kao električna struja. Ključna razlika između struje i napona je u tome što struja uvijek uključuje kretanje električnih naboja pod električnim poljem, dok napon ne uključuje tok naboja. Napon se javlja samo zbog postojanja neuravnoteženog punjenja.
Šta je napon?
Pošto atom ima isti broj protona i elektrona, sva stabilna materija u svemiru je električno uravnotežena. Međutim, pozitivno ili negativno nabijene čestice mogu imati više ili manje elektrona od protona zbog vanjskih fizičkih i kemijskih učinaka. Pod skupom sličnih naelektrisanja, nastaje električno polje koje daje električni potencijal ili napon svakoj tački oko sebe. Napon se može tretirati kao najosnovnije svojstvo električne energije. Mjeri se u voltima (V) pomoću voltmetra.
Električni potencijal u nekoj tački se uvek smatra razlikom između dve tačke, ili se u određenoj tački napon posmatra u odnosu na beskonačnost u kojoj je potencijal nula. Sa tačke gledišta električnog kola, zemlja se smatra tačkom nultog potencijala; stoga se napon u svakoj tački kola mjeri u odnosu na zemlju (ili uzemljenje).
Napon može nastati kao rezultat mnogih prirodnih ili prisilnih pojava. Munja je primjer napona zbog prirodne pojave; stotine miliona napona se javljaju u oblaku zbog trenja. U vrlo malom obimu, baterija proizvodi napon kemijskom reakcijom, akumulirajući nabijene ione u pozitivnim (anoda) i negativnim (katoda) terminalima. Fotonaponske ćelije uključene u solarne panele stvaraju napon kao rezultat oslobađanja elektrona iz poluvodičkog materijala koji apsorbira sunčevu svjetlost. Sličan efekat se može vidjeti u fotodiodama koje se koriste u kamerama za detekciju nivoa ambijentalnog svjetla.
Šta je Current?
A struja je tok nečega, kao što je morska voda ili atmosferski vazduh. U električnom kontekstu, tok električnih naboja, najčešće tok elektrona kroz provodnik, poznat je kao električna struja. Struja se mjeri u amperima (A) ampermetrom. Amper je definiran kao kuloni u sekundi i proporcionalan je razlici napona između dvije tačke u kojima teče struja.
Slika 01: Jednostavno električno kolo
Kao što je prikazano na slici 01, kada struja prolazi kroz čisti otpor R, odnos napona i struje je jednak R. Ovo je uvedeno u Ohmov zakon koji je dat kao:
V=I x R
Ako se napon dV mijenja na zavojnici, također poznatoj kao induktor, struja dI kroz zavojnicu se mijenja prema:
dI=1/L∫dV dt
Ovdje, L je induktivnost zavojnice. Ovo se dešava jer je zavojnica otporna na promjenu napona na njemu i proizvodi protunapon.
U slučaju kondenzatora, promjena struje preko njega dI je sljedeća:
dI=C (dV/dt)
Ovdje, C je kapacitivnost. To je zbog pražnjenja i punjenja kondenzatora u skladu sa varijacijom napona.
Slika 02: Flemingovo pravilo desne ruke
Kada se provodnik kreće kroz magnetsko polje, struja, a potom i napon se proizvodi preko provodnika prema Flemingovom pravilu desne ruke.
Ovo je osnova električnog generatora u kojem se niz provodnika brzo okreće kroz magnetsko polje. Kao što je objašnjeno u prethodnom odeljku, akumulacija naelektrisanja stvara napon u bateriji. Kada žica spoji dva terminala, struja počinje teći duž žice, odnosno elektroni u žici se kreću zbog razlike napona između terminala. Što je veći otpor žice, to je veća struja i brže se baterija prazni. Slično, opterećenje sa većom potrošnjom energije izvlači veću struju iz napajanja. Na primjer, lampa od 100W spojena na napajanje od 230V, struja koju crpi može se izračunati kao:
P=V ×I
I=100W ÷230 V
I=0,434 A
Ovdje, kada je snaga veća, potrošnja struje će biti velika.
Koja je razlika između napona i struje?
Napon vs struja |
|
| Napon je definisan kao razlika električne potencijalne energije između dvije tačke u električnom polju. | Struja se definiše kao kretanje električnih naboja pod razlikom potencijalne energije u električnom polju. |
| Pojava | |
| Napon izlazi zbog postojanja električnog naboja. | Struja se proizvodi kretanjem naboja. Nema struje sa statičkim električnim nabojima. |
| Zavisnost | |
| Napon može postojati bez stvaranja struje; na primjer, u baterijama. | Struja uvijek zavisi od napona jer se tok punjenja ne može dogoditi bez potencijalne razlike. |
| Mjerenje | |
| Napon se mjeri u voltima. Uvijek se mjeri u odnosu na drugu tačku, barem na neutralnu zemlju. Stoga je mjerenje napona jednostavno jer strujni krug nije prekinut za postavljanje mjernih terminala. | Struja se mjeri u amperima i mjeri se preko provodnika. Mjerenje struje je teže jer provodnik mora biti prekinut da bi se postavili mjerni terminali ili bi se trebali koristiti sofisticirani ampermetri za stezanje. |
Sažetak – napon u odnosu na struju
U električnom polju, razlika potencijala između bilo koje dvije tačke naziva se razlika napona. Uvijek treba postojati razlika napona da bi se stvorila struja. U izvoru napona kao što je fotoćelija ili baterija, napon nastaje zbog nakupljanja naboja na terminalima. Ako su ovi terminali povezani žicom, struja počinje da teče zbog razlike napona između terminala. Prema Ohmovom zakonu, struja u provodniku proporcionalno se mijenja sa naponom. Iako su struja i napon međusobno povezani otporom, struja ne može postojati bez napona. Ovo je razlika između struje i napona.
