الفرق الرئيسي - الحالي مقابل الجهد
في مجال كهربائي ، تتأثر الشحنات الكهربائية بقوة تؤثر عليها ؛ وبالتالي ، يجب عمل عمل على جسيم مشحون للانتقال من نقطة في مجال كهربائي إلى نقطة أخرى. يُعرَّف هذا الشغل بأنه فرق الجهد الكهربائي بين هاتين النقطتين. يسمى فرق الجهد الكهربائي أيضًا باسم الجهد بين نقطتين. تُعرف الحركة أو تدفق الشحنات الكهربائية تحت تأثير فرق الجهد باسم التيار الكهربائي. الفرق الرئيسي بين التيار والجهد هو أن التيار دائمًا ما يتضمن حركة شحنات كهربائية تحت مجال كهربائي بينما الجهد لا ينطوي على تدفق الشحنات.يحدث الجهد فقط بسبب وجود شحنة غير متوازنة.
ما هو الجهد
بما أن الذرة لديها نفس عدد البروتونات والإلكترونات ، فإن جميع المواد المستقرة في الكون متوازنة كهربائيًا. ومع ذلك ، قد تحتوي الجسيمات المشحونة إيجابًا أو سالبًا على إلكترونات أكثر أو أقل من البروتونات بسبب التأثيرات الفيزيائية والكيميائية الخارجية. تحت تجميع الشحنات المتشابهة ، ينشأ مجال كهربائي يعطي جهدًا كهربيًا أو جهدًا لكل نقطة حوله. يمكن التعامل مع الجهد باعتباره الخاصية الأساسية في الكهرباء. يقاس بالفولت (V) باستخدام الفولتميتر.
يُنظر دائمًا إلى الجهد الكهربي عند نقطة ما على أنه فرق بين نقطتين ، أو عند نقطة معينة ، يُنظر إلى الجهد على أساس اللانهاية حيث يكون الجهد صفرًا. من وجهة نظر الدائرة الكهربائية ، تعتبر الأرض نقطة الصفر المحتملة ؛ ومن ثم ، يتم قياس الجهد عند كل نقطة على الدائرة بالنسبة إلى الأرض (أو الأرض).
قد ينتج الجهد نتيجة للعديد من الظواهر الطبيعية أو القسرية. البرق مثال للجهد الناتج عن حدوثه بشكل طبيعي ؛ مئات الملايين من الجهد يحدث في السحابة بسبب الاحتكاك. في نطاق صغير جدًا ، تنتج البطارية جهدًا بواسطة تفاعل كيميائي ، حيث تتراكم الأيونات المشحونة في القطبين الموجب (الأنود) والسالب (الكاثود). تولد الخلايا الكهروضوئية المتضمنة في الألواح الشمسية جهدًا نتيجة لانطلاق الإلكترون من مادة أشباه الموصلات التي تمتص ضوء الشمس. يمكن رؤية تأثير مماثل في الصمامات الثنائية الضوئية المستخدمة في الكاميرات للكشف عن مستوى الإضاءة المحيطة.
ما هو الحالي؟
التيار هو تدفق شيء ما ، مثل مياه البحر أو الهواء الجوي. في السياق الكهربائي ، يُعرف تدفق الشحنات الكهربائية ، وهو الأكثر شيوعًا تدفق الإلكترونات عبر موصل ، باسم التيار الكهربائي. يقاس التيار بالأمبير (A) باستخدام مقياس التيار الكهربائي. يتم تعريف الأمبير على أنه كولوم في الثانية ويتناسب مع فرق الجهد بين نقطتين حيث يتدفق التيار.
الشكل 01: دائرة كهربائية بسيطة
كما هو موضح في الشكل 01 ، عندما يمر التيار بمقاومة نقية R ، فإن نسبة الجهد إلى التيار تساوي R. وهذا مقدم في قانون أوم الذي يُعطى على النحو التالي:
V=أنا x R
إذا كان الجهد dV يتغير عبر ملف ، يُعرف أيضًا باسم محث ، يتغير dI الحالي من خلال الملف وفقًا لما يلي:
dI=1 / L∫dV dt
هنا ، L هو محاثة الملف. يحدث هذا لأن الملف مقاوم لتغير الجهد عبره وينتج جهدًا مضادًا.
في حالة وجود مكثف ، يكون تغيير التيار عبره dI كما يلي:
dI=C (dV / dt)
هنا ، C هي السعة. هذا بسبب تفريغ وشحن المكثف وفقًا لتغير الجهد.
الشكل 02: قاعدة فليمينغ اليمنى
عندما يتحرك موصل عبر مجال مغناطيسي ، يتم إنتاج تيار وبالتالي جهد عبر الموصل وفقًا لقاعدة اليد اليمنى لـ Fleming.
هذا هو أساس المولد الكهربائي الذي تدور فيه سلسلة من الموصلات بسرعة عبر مجال مغناطيسي. كما هو موضح في القسم السابق ، فإن تراكم الشحنات ينتج جهدًا في البطارية. عندما يربط السلك المحطتين ، يبدأ تيار في التدفق على طول السلك ، أي أن الإلكترونات في السلك تتحرك بسبب اختلاف الجهد بين المحطات. كلما زادت مقاومة السلك ، كلما زاد التيار وزادت سرعة استنزاف البطارية. وبالمثل ، فإن الحمل الذي يستهلك طاقة أعلى يجذب تيارًا أعلى من العرض.على سبيل المثال ، مصباح 100 واط متصل بمصدر 230 فولت ، يمكن حساب التيار الذي يسحب على النحو التالي:
P=V × I
أنا=100 واط ÷ 230 فولت
أنا=0.434 أ
هنا ، عندما تكون الطاقة أعلى ، يكون استهلاك التيار مرتفعًا.
ما هو الفرق بين الجهد والتيار؟
الجهد مقابل الحالي |
|
| يُعرّف الجهد بأنه فرق طاقة الجهد الكهربائي بين نقطتين في مجال كهربائي. | يُعرّف التيار بأنه حركة الشحنات الكهربائية تحت فرق الطاقة الكامنة في مجال كهربائي. |
| حدث | |
| مخارج الجهد لوجود شحنات كهربائية | يتم إنتاج التيار مع حركة الشحنات. لا يوجد تيار بشحنات كهربائية ثابتة. |
| التبعية | |
| يمكن أن يوجد الجهد دون إنتاج تيار ؛ على سبيل المثال ، في البطاريات | يعتمد التيار دائمًا على الجهد نظرًا لأن تدفق الشحن لا يمكن أن يحدث بدون فرق محتمل. |
| القياس | |
| الجهد يقاس بالفولت. يتم قياسه دائمًا فيما يتعلق بنقطة أخرى ، على الأقل الأرض المحايدة. لذلك ، من السهل قياس الجهد لأن الدائرة غير مكسورة لوضع أطراف القياس. | يتم قياس التيار بالأمبير ويتم قياسه عبر موصل. يعد قياس التيار أكثر صعوبة نظرًا لأنه يجب كسر الموصل لوضع أطراف القياس ، أو يجب استخدام مقاييس لقط متطورة. |
ملخص - الجهد مقابل الحالي
في المجال الكهربائي ، يسمى فرق الجهد بين أي نقطتين بفرق الجهد. يجب أن يكون هناك دائمًا فرق في الجهد لتوليد تيار. في مصدر جهد مثل الخلية الكهروضوئية أو البطارية ، يحدث الجهد بسبب تراكم الشحنات في المحطات. إذا كانت هذه المحطات متصلة بسلك ، يبدأ التيار في التدفق بسبب فرق الجهد بين المحطات. وفقًا لقانون أوم ، يتغير التيار في الموصل بشكل متناسب مع الجهد. على الرغم من أن التيار والجهد مترابطان ببعضهما البعض بواسطة المقاومة ، إلا أن التيار لا يمكن أن يوجد بدون جهد. هذا هو الفرق بين التيار والجهد.
