Peamine erinevus - vool vs pinge
Elektriväljas mõjutab elektrilaenguid neile mõjuv jõud; seega tuleb elektrivälja ühest punktist teise liikumiseks töötada laetud osakese kallal. See töö on määratletud kui elektriline potentsiaalide erinevus nende kahe punkti vahel. Elektripotentsiaalide erinevust nimetatakse ka pingeks kahe punkti vahel. Potentsiaalse erinevuse mõjul toimuvat elektrilaengute liikumist või voogu nimetatakse elektrivooluks. Peamine erinevus voolu ja pinge vahel on see, et vool hõlmab alati elektrilaengute liikumist elektrivälja all, samas kui pinge ei hõlma laengute voogu. Pinge tekib ainult tasakaalustamata laengu olemasolu tõttu.
SISU
1. Ülevaade ja põhierinevus
2. Mis on pinge
3. Mis on vool
4. Võrdlus kõrvuti - vool vs pinge
5. Kokkuvõte
Mis on pinge?
Kuna aatomil on sama palju prootoneid ja elektrone, on kogu universumi stabiilne aine elektriliselt tasakaalus. Kuid positiivse või negatiivse laenguga osakestel võib väliste füüsikaliste ja keemiliste mõjude tõttu olla rohkem või vähem elektrone kui prootonites. Sarnaste laengute kogunemisel tekib elektriväli, mis annab selle ümbritsevale punktile elektrilise potentsiaali või pinge. Pinget saab käsitleda kui kõige põhilisemat omadust elektris. Seda mõõdetakse voltmetriga voltides (V).
Punkti elektrilist potentsiaali peetakse alati kahe punkti erinevuseks või teatud punktis vaadeldakse pinget vastavalt lõpmatusele, kus potentsiaal on null. Elektriahela seisukohast peetakse maad nullpotentsiaaliks; seega mõõdetakse vooluahela igas punktis pinget maa (või maa) suhtes.
Pinge võib tekkida paljude looduslike või sunnitud nähtuste tagajärjel. Välk on loodusliku esinemise tõttu pinge näide; sadu miljoneid pingeid tekib pilves hõõrdumise tõttu. Väga väikeses mahus tekitab aku keemilise reaktsiooni abil pinge, kogudes laetud ioone positiivsesse (anood) ja negatiivsesse (katood) klemmi. Päikesepaneelidesse kuuluvad fotogalvaanilised elemendid tekitavad päikesevalgust neelava pooljuhi materjalist elektronide vabanemise tagajärjel pinge. Sarnast efekti võib täheldada kaamerates ümbritseva valguse taseme tuvastamiseks kasutatavates fotodioodides.
Mis on vool?
Vool on millegi, näiteks merevee või atmosfääriõhu vool. Elektrilises kontekstis tuntakse elektrilaengute voogu, kõige sagedamini elektronide voolu läbi juhi, elektrivooluna. Voolu mõõtmiseks kasutatakse ampermeetrit amprites (A). Amprit määratletakse kui kulonke sekundis ja see on proportsionaalne pinge erinevusega kahe punkti vahel, kus vool voolab.
Joonis 01: Lihtne elektriskeem
Nagu on näidatud joonisel 01, on voolu läbimisel puhtast takistusest R pinge ja voolu suhe R. See on sisse toodud Ohmi seaduses, mis on antud järgmiselt:
V = I x R
Kui pinge dV muutub mähises, mida nimetatakse ka induktiivpooliks, muutub mähise kaudu läbiv vool dI vastavalt:
dI = 1 / L∫dV dt
Siin on L mähise induktiivsus. See juhtub, kuna mähis on vastupidav kogu selle pinge muutumisele ja tekitab vastupinge.
Kondensaatori korral on selle voolu muutus dI järgmine:
dI = C (dV / dt)
Siin on C mahtuvus. See on tingitud kondensaatori tühjenemisest ja laadimisest vastavalt pingemuutustele.
Joonis 02: Flemingi parempoolne reegel
Kui juht liigub üle magnetvälja, tekib Flemingi parempoolse reegli kohaselt vool ja seejärel pinge üle juhi.
See on aluseks elektrigeneraatorile, kus rida juhte pöörleb kiiresti üle magnetvälja. Nagu eelmises osas selgitatud, tekitab laengute akumuleerumine akus pinge. Kui traat ühendab kahte klemmi, hakkab mööda traati voolama vool, see tähendab, et juhtmes olevad elektronid liiguvad klemmide vahelise pinge erinevuse tõttu. Mida suurem on traadi takistus, seda suurem on vool ja seda kiiremini aku tühjeneb. Samamoodi ammutab suurem energiat tarbiv koormus toiteallikast suurema voolu. Näiteks 100 W lamp, mis on ühendatud 230 V toiteallikaga, saab selle voolu arvutada järgmiselt:
P = V × I
I = 100W ÷ 230 V
I = 0,434 A
Siin, kui võimsus on suurem, on tarbiv vool suur.
Mis vahe on pingel ja voolul?
Erinev artikkel keskel enne tabelit
Pinge vs vool |
|
| Pinge on määratletud kui elektrivälja kahe punkti elektrilise potentsiaalse energia erinevus. | Vool on määratletud kui elektrilaengute liikumine elektrivälja potentsiaalse energia erinevuse all. |
| Esinemine | |
| Pinge väljub elektrilaengute olemasolu tõttu. | Voolu toodetakse laengute liikumisega. Staatiliste elektrilaengutega vool puudub. |
| Sõltuvus | |
| Pinge võib eksisteerida ilma voolu tekitamata; näiteks patareides. | Vool sõltub alati pingest, kuna laenguvoog ei saa toimuda ilma potentsiaalivaheta. |
| Mõõtmine | |
| Pinge mõõdetakse voltides. Seda mõõdetakse alati teise punkti, vähemalt neutraalse maa suhtes. Seetõttu on pinge mõõtmine lihtne, kuna mõõteklemmide paigutamiseks pole vooluahel katki. | Voolutugevust mõõdetakse amprites ja juhi ulatuses. Voolu mõõtmine on keerulisem, kuna mõõteklemmide paigutamiseks tuleb juht katkestada või tuleks kasutada keerukaid kinnitusampreid. |
Kokkuvõte - pinge vs vool
Elektriväljas nimetatakse potentsiaalset erinevust kahe punkti vahel pinge erinevuseks. Voolu genereerimiseks peaks alati olema pinge erinevus. Pingeallikas nagu fotoelemendil või akul tekib pinge klemmide laengute kuhjumise tõttu. Kui need klemmid on ühendatud juhtmega, hakkab klemmide pinge erinevuse tõttu voolama vool. Ohmi seaduse järgi muutub dirigendi vool proportsionaalselt pingega. Kuigi vool ja pinge on takistuse abil omavahel ühendatud, ei saa vool ilma pingeta eksisteerida. See on erinevus voolu ja pinge vahel.
