אמפר מול וולט: מה ההבדל, עם דוגמאות

ישנם מונחים טכניים רבים בעולם החשמל והאלקטרוניקה שיכולים לבלבל למדי עבור הדיוט, במיוחד כאשר הם נראים קשורים. אם שמעתם פעם את האמרה "אי אפשר לקבל אחד בלי השני", זה בדיוק המקרה עם אמפר ו-וולט.

למרות שאתה אולי כבר יודע שהשניים קשורים בצורה כלשהי למדידה וויסות של אנרגיה חשמלית, יכול להיות קשה להבין אותם. שני מושגים חשובים מאוד אלה הם חלק בלתי נפרד מהבנת זרימת הכוח במעגל.

במאמר זה, נצלול לתוך עולם החשמל והמגברים מול הוולטים כדי לחקור לעומק את ההבדלים ביניהם. כמה דוגמאות גם יובילו לביטול המסתורין שלהן, אז הקפדנו לספק כמה דוגמאות שימושיות כדי שתוכלו להבין טוב יותר כיצד שני המושגים הללו פועלים יחד. אז בואו נצלול פנימה!

אמפר מול וולט: השוואה זה לצד זה

	אמפר	וולט
נקרא על שמו	אנדרה-מארי אמפר	אלסנדרו וולטה
הגדרה	מדד של זרימת זרם	מדידה של הפרש הפוטנציאל
יחידת מידה	אמפר (A)	וולט (V)
יוניט דה בסיס	כן (מערכת יחידות בינלאומית)	לא (יחידה נגזרת)
נוסחאות	i = Q/t	V = J/C
קשר עם התנגדות	ביחס הפוך	ביחס ישר
מערכת יחסים עם כוח	ביחס ישר	ביחס ישר

אמפר מול וולט: מה ההבדל?

הגדרה

אמפר, קיצור של אמפר, הוא מדד לזרימת הזרם החשמלי. הם מייצגים את כמות המטען החשמלי שעובר דרך מעגל או חוט ליחידת זמן. חשבו על אמפר כמדד ל"כמות" החשמל הזורם במעגל לאורך זמן.

כשאנחנו מדברים על אמפר, אנחנו בעצם שואלים "כמה חשמל עובר דרך המוליך הזה?" אתה יכול גם לחשוב על אמפר ככמות המים שזורמת בצינור - ככל שיותר אמפר, כך יותר חשמל זורם.

וולט קצת שונה. וולט מייצג את הפרש הפוטנציאל החשמלי בין שתי נקודות במעגל. הם מודדים את ה"כוח" שדוחף חשמל דרך המעגל. באמצעות אנלוגיית המים לעיל, וולט הוא המקבילה ללחץ המים.

הם מדד ל"לחץ" שדוחף חשמל דרך המעגל. ככל שהמתח גבוה יותר, כך יש יותר כוח לדחוף את החשמל דרך המעגל. במילים פשוטות יותר, אמפר מודדים את כמות החשמל בעוד וולט מודדים את החוזק או העוצמה של החשמל הזה.

גִזרָה

זרם (אמפר)

אמפר הוא יחידת בסיס של מערכת היחידות הבינלאומית (SI) עם הסמל "A" המשמש למדידת זרם חשמלי, כפי שראינו. הזרם החשמלי עצמו הוא המהירות שבה מטען חשמלי עובר דרך מוליך. אמפר של זרם חשמלי מוגדר כזרימה של קולומב אחד של מטען חשמלי בשנייה דרך מוליך.

במונחים מתמטיים, ניתן לבטא זרם חשמלי (I) באמצעות המשוואה הבאה:

i = Q/t

לדוגמה, אם למוליך יש מטען של 6 קולומב שזורם דרכו תוך 3 שניות, הזרם הזורם דרך המוליך יהיה:

I = Q/t = 6C / 3s = 2A

כאשר I הוא הזרם החשמלי באמפר, Q הוא כמות המטען החשמלי בקולומב, ו-t הוא הזמן בשניות. לכן, הזרם החשמלי דרך המוליך הוא 2 אמפר.

מתח

וולט, לעומת זאת, היא יחידת מדידה נגזרת. המשמעות היא שהמתח אינו יחידת בסיס, אלא מחושב על סמך יחידות SI בסיס אחרות.

באופן ספציפי, וולט מחושב על סמך הקשר בין אנרגיה למטען חשמלי. בהגדרה, וולט הוא כמות האנרגיה הדרושה כדי להעביר יחידת מטען חשמלי מנקודה אחת לאחרת בשדה חשמלי.

ג'ול מייצג את כמות האנרגיה המועברת. לכן וולט אחד שווה ערך לג'אול אחד של אנרגיה עבור קולום אחד של מטען חשמלי.

זה בא לידי ביטוי מתמטי על ידי:

וולט (V) = ג'אול / קולומב

לסיכום, נניח, אם נחזור לדוגמא הקודמת שלנו עם מוליך, שהאנרגיה הנדרשת להזזת העומס הזה היא 18 ג'אול.

באמצעות המשוואה לעיל, נוכל לחשב את מתח המוליך באופן הבא:

V = J/C = 18J / 6C = 3V

לכן, המתח על המוליך הוא 3 וולט.

כוח

על ידי הכפלת מתח וזרם, נוכל אפילו לחשב את ההספק המשמש באמצעות הנוסחה:

הספק = וולט x אמפר

בדוגמה שלנו, זה יהיה:

הספק = 3V x 2A = 6 וואט

קשר עם התנגדות

אמפר, וולט והתנגדות הם כמויות קשורות. התנגדות היא המדד למידת הקושי של אלקטרונים לזרום במעגל.

באמצעות האנלוגיה הקודמת שלנו עם מים, אתה יכול לחשוב על הקשר ביניהם כך: אם אמפר מודדים את זרימת המים דרך צינור, וולט מודד את לחץ המים בצינור, בעוד שההתנגדות מודדת את קוטר ואורך הצינור עצמו.

חוק אוהם הוא המפתח להבנה כיצד שלושת המשתנים הללו קשורים זה לזה. הוא קובע שהזרם (I) הזורם במעגל הוא פרופורציונלי ישר למתח (V) המופעל על המעגל ויחס הפוך להתנגדות (R) של המעגל. זה בא לידי ביטוי מתמטי על ידי:

I = G/R

זה אומר שאם תגדיל את המתח במעגל, גם הזרם דרכו יגדל, בהנחה שההתנגדות תישאר זהה. באופן דומה, אם תגדיל את ההתנגדות במעגל, הזרם דרכו יקטן, בהנחה שהמתח יישאר זהה.

בעזרת הדוגמה הקודמת שלנו, אם המתח הוא 3V והזרם הוא 2A, אז לפי חוק אוהם ההתנגדות במעגל חייבת להיות:

R = V/I = 3V / 2A = 1.5Ω (אוהם)

אם נעלה את המתח ל-9 וולט תוך שמירה על אותו מעגל (כלומר שמירה על אותה התנגדות):

I=9V/1.5Ω=6A

כיוון הזרימה

הבדל מרכזי נוסף בין אמפר לוולט קשור לכיוונים שלהם ביחס לזרימת הזרם. זרימת זרם חשמלי היא תנועה של מטענים חשמליים (בדרך כלל אלקטרונים) דרך מוליך בכיוון מסוים.

כיוון זרם האלקטרונים (המנוגד לזרם המקובל) הוא מהטרמינל השלילי של מקור מתח אל הטרמינל החיובי. לכן, זרם זורם מרמות פוטנציאל גבוהות יותר (ריכוז אלקטרונים גבוה יותר) לרמות פוטנציאל נמוכות יותר.

למתח, לעומת זאת, אין כיוון זרימה. הוא מייצג רק את הפרש הפוטנציאל החשמלי בין שתי נקודות במעגל - נקודה בעלת פוטנציאל גבוה יותר ונקודה בעלת פוטנציאל נמוך יותר (למשל, המסוף החיובי והשלילי).

שימו לב שבמקרים מסוימים, כמו מוליכים למחצה, ניתן להתייחס לזרימת הזרם כתנועה של מטענים חיוביים (חורים) בכיוון ההפוך (מחיובי לשלילי).

אמפר מול וולט: 5 עובדות חובה לדעת

1. יחידת SI של זרם חשמלי, אמפר נקראת על שם אנדרה-מארי אמפר. אמפר היה פיזיקאי ומתמטיקאי צרפתי שהיה בין מחלוצי האלקטרומגנטיות.
2. יחידת SI להפרש פוטנציאל חשמלי, וולט נקראת על שם אלסנדרו וולטה. הוא היה פיזיקאי איטלקי שנחשב לממציא הסוללה החשמלית.
3. וואט אחד (W) שווה ג'אול אחד לשנייה וניתן לחשב אותו על ידי הכפלת וולט באמפר (P = V x I). וואט מודדים גם זרימת זרם וגם מתח. הם מספרים לנו את ההספק שצורך מכשיר כשהוא מחובר למקור חשמלי עם רמת מתח מסוימת וזרימת זרם מסוימת.
4. רובוטריקים הם מכשירים המשמשים להגברה או הקטנה של המתח במעגל חשמלי בתהליך הנקרא אינדוקציה. על ידי כך, הם מגדילים או מקטינים את הזרם בסלילי השנאי בכיוון ההפוך.
5. פגיעת ברק מכילה כמויות גבוהות להפליא של אנרגיה, הגורמת לשיאים גדולים במתח ובעוצמה בכל אזור מושפע.

אמפר מול וולט: מה עדיף? באיזה כדאי לבחור?

כפי שראינו קודם לכן, וולט ואמפר הולכים יד ביד; אתה לא יכול לקבל אחד בלי השני. ככזה, אין תשובה ספציפית מה "עדיף". במקום זאת, זה תלוי במצב הנוכחי.

אז, נניח, כוח חשמלי צריך להיות מועבר למרחקים ארוכים - אז עדיף להגביר את המתח ולא את האמפר. הסיבה לכך היא שההתנגדות של קו ההולכה היא פרופורציונלית לאורך הקו ולזרם הזורם דרכו.

בשל חוק אוהם, כאשר התנגדות קו התמסורת עולה עם המרחק, נדרש מתח גבוה יותר כדי לשמור על אותה כמות זרם. אם נעשה שימוש במתח גבוה במקום מתח גבוה, ההתנגדות של קו ההולכה הייתה גורמת לאובדן אנרגיה משמעותי עקב החום שנוצר מהזרם. זה יביא לאובדן כוח משמעותי למרחקים ארוכים.

מצד שני, אם המטרה הייתה לקבוע את כמות האנרגיה הנצרכת על ידי מכשיר חשמלי בבית, אז מגברים יהיו הבחירה הטובה ביותר.

ואכן, המתח של רוב המכשירים קבוע והזרם שהם צורכים פרופורציונלי לצריכת האנרגיה שלהם. בנוסף, מדידת אמפר יכולה גם לסייע באיתור בעיות פוטנציאליות במעגלים, כגון קצרים או עומסי יתר.

אמפר לעומת וולט: מה ההבדל, עם דוגמאות שאלות נפוצות (שאלות נפוצות)

מה המתח והזרם של ספק הרשת?

מתח החשמל הוא בדרך כלל 120 וולט ו-60 הרץ בארצות הברית. למדינות אחרות עשויות להיות דירוג מתח שונה, כגון 220-240 וולט באירופה. הזרם הנומינלי משתנה בהתאם לסוג המכשיר המסופק.

מה ההבדל בין מתח ל-EMF?

ההבדל העיקרי בין מתח ל-EMF (כוח אלקטרו-מוטיבי) הוא שהמתח מתאר את הפרש הפוטנציאל בין שתי נקודות במעגל המאפשר לזרם ואילו EMF מתאר את הפרש הפוטנציאל בין שתי נקודות במעגל שאינו מאפשר לזרם. במילים אחרות, EMF (נמדד בוולט), הוא הפרש הפוטנציאל הקיים בין שתי נקודות במעגל פתוח.

באילו מכשירים משתמשים למדידת וולט ואמפר?

אמפר ו-וולט ניתן למדוד באמצעות מד זרם או מד מתח בהתאמה. מד זרם מודד את כמות הזרם הזורמת במעגל, בעוד שמד מתח מודד את המתח בין שתי נקודות במעגל.

למה אמפר ווולט חשובים?

אמפר ו-וולט חשובים מכיוון שהם קובעים את כמות הכוח שניתן לספק למכשיר או למעגל חשמלי. ללא מספיק אמפר, לא יהיה מספיק כוח זמין כדי שהמכשיר יפעל כראוי; באופן דומה, אם אין מספיק מתח, הוא לא יוכל לדחוף את כמות הכוח הנדרשת דרך מוליך.

האם זה הזרם או המתח שאחראי להתחשמלות?

התחשמלות נגרמת בעיקר מזרימת זרם חשמלי דרך הגוף. הזרם הוא שפוגע למעשה בגוף, כולל מערכת העצבים, השרירים והאיברים.

עם זאת, מתחים גבוהים מאוד עדיין יכולים להיות מסוכנים גם עם זרם נמוך ועדיין יכולים לגרום להתחשמלות. לכן חשוב להיזהר סביב ציוד חשמלי במתח גבוה, שכן אפילו כמות קטנה של זרם העוברת בגוף עלולה לגרום לנזק או להיות קטלני.