Ampery a wolty: jaka jest różnica, z przykładami

W świecie elektryczności i elektroniki istnieje wiele terminów technicznych, które mogą być dość mylące dla laika, zwłaszcza gdy wydają się powiązane. Jeśli kiedykolwiek słyszałeś powiedzenie „nie można mieć jednego bez drugiego”, dokładnie tak jest w przypadku amperów i woltów.

Chociaż być może już wiesz, że oba są w jakiś sposób powiązane z pomiarem i regulacją energii elektrycznej, zrozumienie ich może być trudne. Te dwa bardzo ważne pojęcia są integralną częścią zrozumienia przepływu mocy w obwodzie.

W tym artykule zagłębimy się w świat elektryczności i amperów w porównaniu z woltami, aby dogłębnie zbadać różnice między nimi. Niektóre przykłady również pomogą w ich wyjaśnieniu, dlatego zadbaliśmy o to, aby przedstawić kilka przydatnych, abyś mógł lepiej zrozumieć, jak te dwa pojęcia współdziałają ze sobą. Zatem zanurzmy się!

Ampery a wolty: porównanie obok siebie

	Ampery	Wolt
nazwany po	André-Marie Ampere	Alessandro Volta
Definicja	Miara przepływu prądu	Pomiar różnicy potencjałów
Jednostka miary	Ampery (A)	Volt (V)
Podstawowa jednostka	Tak (Międzynarodowy Układ Jednostek)	Nie (jednostka pochodna)
Formuły	ja = Q/t	V = J/C
Związek z oporem	Odwrotnie proporcjonalny	Wprost proporcjonalna
Związek z władzą	Wprost proporcjonalna	Wprost proporcjonalna

Ampery vs Volty: Jaka jest różnica?

Definicja

Ampery, skrót od amperów, są miarą przepływu prądu elektrycznego. Reprezentują ilość ładunku elektrycznego przepływającego przez obwód lub przewód w jednostce czasu. Pomyśl o amperach jako o mierze „ilości” energii elektrycznej przepływającej przez obwód w czasie.

Kiedy mówimy o wzmacniaczach, w zasadzie pytamy: „ile prądu przepływa przez ten przewodnik?” » Można też pomyśleć o amperach jako o ilości wody przepływającej przez rurę – im więcej amperów, tym więcej prądu przepływa.

Volty są trochę inne. Wolty reprezentują różnicę potencjału elektrycznego pomiędzy dwoma punktami obwodu. Mierzą „siłę”, która przepycha prąd przez obwód. Używając powyższej analogii do wody, wolty są odpowiednikiem ciśnienia wody.

Są miarą „ciśnienia” przepychającego prąd przez obwód. Im wyższe napięcie, tym większa siła potrzebna do przepchnięcia prądu przez obwód. Mówiąc prościej, ampery mierzą ilość energii elektrycznej, podczas gdy wolty mierzą siłę lub intensywność tej energii elektrycznej.

Pochodzenie

Prąd (ampery)

Jak widzieliśmy, amper jest podstawową jednostką Międzynarodowego Układu Jednostek Miar (SI) oznaczoną symbolem „A” używaną do pomiaru prądu elektrycznego. Sam prąd elektryczny to prędkość, z jaką ładunek elektryczny przepływa przez przewodnik. Amper prądu elektrycznego definiuje się jako przepływ jednego kulomba ładunku elektrycznego na sekundę przez przewodnik.

Z matematycznego punktu widzenia prąd elektryczny (I) można wyrazić za pomocą następującego równania:

ja = Q/t

Na przykład, jeśli przez przewodnik przepływa ładunek 6 kulombów w ciągu 3 sekund, prąd płynący przez ten przewodnik będzie wynosił:

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

Gdzie I to prąd elektryczny w amperach, Q to ilość ładunku elektrycznego w kulombach, a t to czas w sekundach. Dlatego prąd elektryczny przepływający przez przewodnik wynosi 2 ampery.

Napięcie

Z drugiej strony wolty są pochodną jednostką miary. Oznacza to, że napięcie nie jest jednostką podstawową, lecz jest obliczane na podstawie innych podstawowych jednostek SI.

Mówiąc dokładniej, wolty są obliczane na podstawie związku między energią a ładunkiem elektrycznym. Z definicji wolt to ilość energii potrzebna do przeniesienia jednostki ładunku elektrycznego z jednego punktu do drugiego w polu elektrycznym.

Dżule reprezentują ilość przekazanej energii. Zatem jeden wolt odpowiada jednemu dżulowi energii na jeden kulomb ładunku elektrycznego.

Wyraża się to matematycznie wzorem:

Wolty (V) = Dżule / Kulomb

Podsumowując, powiedzmy, wracając do naszego poprzedniego przykładu z przewodnikiem, że energia potrzebna do przemieszczenia tego ładunku wynosi 18 dżuli.

Korzystając z powyższego równania, możemy obliczyć napięcie przewodnika w następujący sposób:

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

Dlatego napięcie na przewodniku wynosi 3 wolty.

moc

Mnożąc napięcie i prąd, możemy nawet obliczyć zużytą moc, korzystając ze wzoru:

Moc = wolty x ampery

W naszym przykładzie byłoby to:

Moc = 3 V x 2 A = 6 W

Związek z oporem

Ampery, wolty i rezystancja są wielkościami powiązanymi. Opór jest miarą trudności przepływu elektronów przez obwód.

Korzystając z naszej poprzedniej analogii z wodą, możesz pomyśleć o ich związku w ten sposób: jeśli ampery mierzą przepływ wody przez rurę, wolty mierzą ciśnienie wody w rurze, podczas gdy opór mierzy średnicę i długość samej rury.

Prawo Ohma jest kluczem do zrozumienia, w jaki sposób te trzy zmienne są ze sobą powiązane. Stwierdza, że ​​prąd (I) przepływający przez obwód jest wprost proporcjonalny do napięcia (V) przyłożonego do obwodu i odwrotnie proporcjonalny do rezystancji (R) obwodu. Wyraża się to matematycznie wzorem:

Ja = V/R

Oznacza to, że jeśli zwiększysz napięcie w obwodzie, przepływający przez niego prąd również wzrośnie, zakładając, że rezystancja pozostanie taka sama. Podobnie, jeśli zwiększysz rezystancję w obwodzie, przepływający przez niego prąd zmniejszy się, zakładając, że napięcie pozostanie takie samo.

Korzystając z naszego poprzedniego przykładu, jeśli napięcie wynosi 3 V, a prąd 2 A, to zgodnie z prawem Ohma rezystancja w obwodzie musi wynosić:

R = V/I = 3 V / 2 A = 1.5 Ω (om)

Jeśli zwiększymy napięcie do 9 woltów, utrzymując obwód na tym samym poziomie (tj. zachowując tę ​​samą rezystancję):

Ja = 9 V/1.5 Ω = 6 A

Kierunek przepływu

Kolejna kluczowa różnica między amperami i woltami dotyczy ich odpowiednich kierunków w odniesieniu do przepływu prądu. Przepływ prądu elektrycznego to ruch ładunków elektrycznych (zwykle elektronów) przez przewodnik w określonym kierunku.

Kierunek prądu elektronowego (przeciwny do prądu konwencjonalnego) przebiega od ujemnego zacisku źródła napięcia do dodatniego zacisku. Dlatego prąd przepływa od wyższych poziomów potencjału (wyższe stężenie elektronów) do niższych poziomów potencjału.

Z drugiej strony napięcie nie ma kierunku przepływu. Reprezentuje jedynie różnicę potencjału elektrycznego między dwoma punktami w obwodzie – punktem o wyższym potencjale i punktem o niższym potencjale (na przykład zaciskami dodatnimi i ujemnymi).

Należy pamiętać, że w niektórych przypadkach, np. w przypadku półprzewodników, przepływ prądu można określić jako ruch ładunków dodatnich (dziur) w przeciwnym kierunku (od dodatniego do ujemnego).

Ampery kontra wolty: 5 podstawowych faktów

1. Amper, jednostka prądu elektrycznego w układzie SI, została nazwana na cześć André-Marie Ampère. Ampère był francuskim fizykiem i matematykiem, jednym z pionierów elektromagnetyzmu.
2. Wolt, jednostka SI określająca różnicę potencjałów elektrycznych, została nazwana na cześć Alessandro Volty. Był włoskim fizykiem, uważanym za wynalazcę baterii elektrycznej.
3. Jeden wat (W) równa się jednemu dżulowi na sekundę i można go obliczyć, mnożąc wolty przez ampery (P = V x I). Waty mierzą zarówno przepływ prądu, jak i napięcie. Mówią nam, ile energii zużywa urządzenie podłączone do źródła prądu o określonym poziomie napięcia i przepływie prądu.
4. Transformatory to urządzenia służące do zwiększania lub zmniejszania napięcia w obwodzie elektrycznym w procesie zwanym indukcją. W ten sposób zwiększają lub zmniejszają prąd w cewkach transformatora w odwrotnym kierunku.
5. Uderzenie pioruna zawiera niewiarygodnie duże ilości energii, powodując duże skoki napięcia i intensywności w każdym dotkniętym obszarze.

Ampery a wolty: co jest lepsze? Które wybrać?

Jak widzieliśmy wcześniej, wolty i ampery idą ręka w rękę; nie można mieć jednego bez drugiego. W związku z tym nie ma konkretnej odpowiedzi na pytanie, który z nich jest „lepszy”. Zależy to raczej od aktualnej sytuacji.

Powiedzmy, że energia elektryczna musi być przesyłana na duże odległości - dlatego lepiej jest zwiększać napięcie niż natężenie prądu. Dzieje się tak, ponieważ rezystancja linii przesyłowej jest proporcjonalna do długości linii i przepływającego przez nią prądu.

Zgodnie z prawem Ohma, gdy rezystancja linii przesyłowej rośnie wraz z odległością, do utrzymania tej samej wartości prądu wymagane jest wyższe napięcie. Jeżeli zamiast wysokiego napięcia zastosowanoby wysokie natężenie prądu, rezystancja linii przesyłowej spowodowałaby znaczne straty energii z powodu ciepła wytwarzanego przez prąd. Spowodowałoby to znaczną utratę mocy na długich dystansach.

Z drugiej strony, jeśli celem było określenie ilości energii zużywanej przez urządzenie elektryczne w domu, najlepszym wyborem byłyby wzmacniacze.

Rzeczywiście, napięcie większości urządzeń jest stałe, a pobierany przez nie prąd jest proporcjonalny do zużycia energii. Dodatkowo amperaże pomiarowe mogą również pomóc w wykryciu wszelkich potencjalnych problemów w obwodach, takich jak zwarcia lub przeciążenia.

Ampery a wolty: jaka jest różnica, z przykładami Często zadawane pytania (często zadawane pytania)

Jakie jest napięcie i prąd w sieci zasilającej?

Zasilanie sieciowe w Stanach Zjednoczonych wynosi zazwyczaj 120 woltów i 60 herców. W innych krajach mogą obowiązywać inne napięcia znamionowe, np. w Europie 220–240 woltów. Prąd znamionowy zmienia się w zależności od rodzaju zasilanego urządzenia.

Jaka jest różnica między napięciem a polem elektromagnetycznym?

Główna różnica między napięciem a polem elektromagnetycznym (siła elektromotoryczna) polega na tym, że napięcie opisuje różnicę potencjałów między dwoma punktami w obwodzie, które umożliwiają przepływ prądu, podczas gdy pole elektromagnetyczne opisuje różnicę potencjałów między dwoma punktami w obwodzie, które nie pozwalają na przepływ prądu. Innymi słowy, pole elektromagnetyczne (mierzone w woltach) to różnica potencjałów istniejąca między dwoma punktami w obwodzie otwartym.

Jakie urządzenia służą do pomiaru woltów i amperów?

Amperomierz i woltomierz można mierzyć odpowiednio za pomocą amperomierza lub woltomierza. Amperomierz mierzy ilość prądu płynącego w obwodzie, podczas gdy woltomierz mierzy napięcie między dwoma punktami obwodu.

Dlaczego ampery i wolty są ważne?

Ampery i wolty są ważne, ponieważ określają ilość mocy, która może być dostarczona do urządzenia lub obwodu elektrycznego. Bez wystarczającej liczby amperów nie będzie wystarczającej mocy, aby urządzenie działało prawidłowo; podobnie, jeśli nie ma wystarczającego napięcia, nie będzie w stanie przepchnąć wymaganej ilości mocy przez przewodnik.

Czy za porażenie prądem odpowiada prąd, czy napięcie?

Porażenie prądem elektrycznym jest spowodowane głównie przepływem prądu elektrycznego przez ciało. To właśnie prąd tak naprawdę uszkadza organizm, w tym układ nerwowy, mięśnie i narządy.

Jednakże bardzo wysokie napięcia mogą być niebezpieczne nawet przy niskim natężeniu prądu i mogą spowodować porażenie prądem. Dlatego ważne jest, aby zachować ostrożność w pobliżu urządzeń elektrycznych pod wysokim napięciem, ponieważ nawet niewielka ilość prądu przepływająca przez ciało może spowodować uszkodzenie lub śmierć.