Амперы против вольт: в чем разница, с примерами

В мире электричества и электроники есть много технических терминов, которые могут сбить с толку неспециалиста, особенно когда они кажутся связанными. Если вы когда-нибудь слышали поговорку «одно не может быть без другого», то это именно тот случай, когда речь идет об амперах и вольтах.

Хотя вы, возможно, уже знаете, что они каким-то образом связаны с измерением и регулированием электрической энергии, вам может быть трудно их понять. Эти два очень важных понятия являются неотъемлемой частью понимания потока мощности в цепи.

В этой статье мы погрузимся в мир электричества и ампер против вольт, чтобы глубже изучить различия между ними. Некоторые примеры также помогут демистифицировать их, поэтому мы позаботились о том, чтобы предоставить несколько полезных, чтобы вы могли лучше понять, как эти две концепции работают вместе. Итак, давайте погрузимся!

Амперы против вольт: сравнение бок о бок

	Ампер	Вольт
названный в честь	Андре-Мари Ампер	Алессандро Вольта
Определение	Мера текущего потока	Измерение разности потенциалов
Единица измерения	Ампер (А)	Volt (V)
Базовый блок	Да (Международная система единиц)	Нет (производная единица измерения)
Формулы	я = Q/t	В = Дж/Кл
Отношения с сопротивлением	Обратно пропорциональный	Прямо пропорциональный
отношения с властью	Прямо пропорциональный	Прямо пропорциональный

Амперы и вольты: в чем разница?

Определение

Ампер, сокращение от ампер, является мерой потока электрического тока. Они представляют количество электрического заряда, проходящего через цепь или провод в единицу времени. Думайте об амперах как о мере «количества» электричества, протекающего через цепь с течением времени.

Когда мы говорим об усилителях, мы в основном спрашиваем: «Сколько электричества проходит через этот проводник?» Вы также можете думать об амперах как о количестве воды, протекающей по трубе: чем больше ампер, тем больше электричества течет.

Вольты немного другие. Вольты представляют собой разность электрических потенциалов между двумя точками цепи. Они измеряют «силу», проталкивающую электричество по цепи. Используя приведенную выше аналогию с водой, вольты эквивалентны давлению воды.

Они являются мерой «давления», проталкивающего электричество по цепи. Чем выше напряжение, тем больше силы для проталкивания электричества по цепи. Проще говоря, ампер измеряет количество электричества, а вольт измеряет силу или интенсивность этого электричества.

Деривация

Ток (Ампер)

Ампер является базовой единицей Международной системы единиц (СИ) с символом «А», используемым для измерения электрического тока, как мы видели. Сам электрический ток — это скорость, с которой электрический заряд проходит через проводник. Ампер электрического тока определяется как поток одного кулона электрического заряда в секунду через проводник.

В математических терминах электрический ток (I) можно выразить с помощью следующего уравнения:

я = Q/t

Например, если через проводник протекает заряд 6 Кл за 3 секунды, ток, протекающий через проводник, будет равен:

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

Где I — электрический ток в амперах, Q — количество электрического заряда в кулонах, t — время в секундах. Следовательно, электрический ток через проводник равен 2 ампера.

напряжение

Вольт, с другой стороны, является производной единицей измерения. Это означает, что напряжение не является базовой единицей, а рассчитывается на основе других базовых единиц СИ.

В частности, вольт рассчитывается на основе соотношения между энергией и электрическим зарядом. По определению, вольт — это количество энергии, необходимое для перемещения единицы электрического заряда из одной точки в другую в электрическом поле.

Джоули представляют собой количество переданной энергии. Таким образом, один вольт эквивалентен одному джоулю энергии на один кулон электрического заряда.

Это выражается математически следующим образом:

Вольт (В) = Джоуль / Кулон

Подводя итог, скажем, возвращаясь к нашему предыдущему примеру с проводником, что энергия, необходимая для перемещения этого груза, составляет 18 джоулей.

Используя приведенное выше уравнение, мы можем рассчитать напряжение проводника следующим образом:

В = Дж/Кл = 18 Дж / 6Кл = 3 В

Следовательно, напряжение на проводнике равно 3 вольтам.

мощность

Умножая напряжение и ток, мы можем даже рассчитать потребляемую мощность по формуле:

Мощность = Вольты х Ампер

В нашем примере это будет:

Мощность = 3 В x 2 А = 6 Вт

Отношения с сопротивлением

Амперы, вольты и сопротивление являются связанными величинами. Сопротивление — это мера того, насколько трудно электронам течь по цепи.

Используя нашу предыдущую аналогию с водой, вы можете представить себе их взаимосвязь следующим образом: если амперы измеряют поток воды через трубу, вольты измеряют давление воды в трубе, а сопротивление измеряет диаметр и длину самой трубы.

Закон Ома является ключом к пониманию того, как эти три переменные связаны друг с другом. В нем говорится, что ток (I), протекающий по цепи, прямо пропорционален приложенному к цепи напряжению (V) и обратно пропорционален сопротивлению (R) цепи. Это выражается математически следующим образом:

я = г/р

Это означает, что если вы увеличите напряжение в цепи, ток через нее также увеличится, при условии, что сопротивление останется прежним. Точно так же, если вы увеличите сопротивление в цепи, ток через нее уменьшится, при условии, что напряжение останется прежним.

Используя наш предыдущий пример, если напряжение равно 3 В, а ток равен 2 А, то по закону Ома сопротивление в цепи должно быть:

R = V/I = 3 В / 2 А = 1.5 Ом (Ом)

Если мы увеличим напряжение до 9 вольт, сохранив ту же цепь (т.е. сохранив то же сопротивление):

I=9В/1.5 Ом=6А

Направление потока

Другое ключевое различие между амперами и вольтами связано с их соответствующими направлениями по отношению к протеканию тока. Поток электрического тока — это движение электрических зарядов (обычно электронов) через проводник в определенном направлении.

Направление электронного тока (противоположное обычному току) — от отрицательного вывода источника напряжения к положительному полюсу. Следовательно, ток течет от уровней с более высоким потенциалом (с более высокой концентрацией электронов) к уровням с более низким потенциалом.

Напряжение, с другой стороны, не имеет направления течения. Он представляет собой только разность электрических потенциалов между двумя точками в цепи — точкой с более высоким потенциалом и точкой с более низким потенциалом (например, положительной и отрицательной клеммами).

Обратите внимание, что в некоторых случаях, например, в полупроводниках, протекание тока можно назвать движением положительных зарядов (дырок) в противоположном направлении (от положительного к отрицательному).

Амперы против вольт: 5 фактов, которые нужно знать

1. СИ единица электрического тока, Ампер названа в честь Андре-Мари Ампера. Ампер был французским физиком и математиком, одним из пионеров электромагнетизма.
2. Единица СИ для разности электрических потенциалов, Вольт, названа в честь Алессандро Вольта. Он был итальянским физиком, которого считают изобретателем электрической батареи.
3. Один ватт (Вт) равен одному джоулю в секунду и может быть рассчитан путем умножения вольт на ампер (P = V x I). Ватты измеряют как ток, так и напряжение. Они сообщают нам мощность, потребляемую устройством, когда оно подключено к источнику электроэнергии с определенным уровнем напряжения и определенным током.
4. Трансформаторы — это устройства, используемые для увеличения или уменьшения напряжения в электрической цепи в процессе, называемом индукцией. При этом они увеличивают или уменьшают ток в катушках трансформатора в обратном направлении.
5. Удар молнии содержит невероятно большое количество энергии, вызывая большие скачки напряжения и интенсивности в любой пораженной области.

Амперы против вольт: что лучше? Что выбрать?

Как мы видели ранее, вольты и амперы идут рука об руку; у вас не может быть одного без другого. Таким образом, нет конкретного ответа на вопрос, что «лучше». Скорее, это зависит от текущей ситуации.

Итак, скажем, электроэнергию нужно передавать на большие расстояния — тогда лучше повышать напряжение, а не амперы. Это связано с тем, что сопротивление линии передачи пропорционально длине линии и току, протекающему по ней.

Согласно закону Ома, поскольку сопротивление линии передачи увеличивается с расстоянием, требуется более высокое напряжение для поддержания того же количества тока. Если бы вместо высокого напряжения использовалась высокая сила тока, сопротивление линии передачи привело бы к значительным потерям энергии из-за тепла, выделяемого током. Это приведет к значительным потерям мощности на больших расстояниях.

С другой стороны, если бы целью было определить количество энергии, потребляемой электрическим устройством в доме, то лучшим выбором были бы усилители.

Действительно, напряжение большинства устройств фиксировано, а потребляемый ими ток пропорционален потребляемой ими энергии. Кроме того, измерение силы тока также может помочь обнаружить любые потенциальные проблемы в цепях, такие как короткие замыкания или перегрузки.

Амперы и вольты: в чем разница, с примерами Часто задаваемые вопросы (часто задаваемые вопросы)

Какое напряжение и сила тока в сети?

Напряжение в сети обычно составляет 120 вольт и 60 герц в Соединенных Штатах. В других странах могут быть другие номиналы напряжения, например, 220-240 вольт в Европе. Номинальный ток зависит от типа поставляемого устройства.

В чем разница между напряжением и ЭДС?

Основное различие между напряжением и ЭДС (электродвижущей силой) заключается в том, что напряжение описывает разность потенциалов между двумя точками в цепи, которая позволяет течь току, тогда как ЭДС описывает разность потенциалов между двумя точками в цепи, которая не позволяет току течь. Другими словами, ЭДС (измеряемая в вольтах) — это разность потенциалов, существующая между двумя точками в разомкнутой цепи.

Какие приборы используются для измерения вольт и ампер?

Ампер и вольт можно измерить с помощью амперметра или вольтметра соответственно. Амперметр измеряет величину тока, протекающего в цепи, а вольтметр измеряет напряжение между двумя точками цепи.

Почему важны амперы и вольты?

Амперы и вольты важны, потому что они определяют количество энергии, которая может подаваться на прибор или электрическую цепь. Без достаточного количества усилителей для правильной работы устройства будет недостаточно мощности; точно так же, если напряжения недостаточно, он не сможет передать необходимое количество энергии через проводник.

Ток или напряжение ответственны за поражение электрическим током?

Поражение электрическим током в основном вызвано протеканием электрического тока через тело. Именно ток на самом деле повреждает тело, в том числе нервную систему, мышцы и органы.

Однако очень высокое напряжение может быть опасным даже при слабом токе и может привести к поражению электрическим током. Поэтому важно соблюдать осторожность при работе с высоковольтным электрическим оборудованием, так как даже небольшой ток, проходящий через тело, может привести к повреждению или смертельному исходу.