Βασική διαφορά – Ampere vs Coulomb
Το Αμπέρ και Κουλόμπ είναι δύο μονάδες μέτρησης που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση του ρεύματος. Το ρεύμα σε έναν αγωγό μετράται σε Amperes, ενώ τα Coulomb μετρούν την ποσότητα φορτίου. Ένα αμπέρ ισούται με τη ροή ενός κουλόμπ φορτίου σε ένα δευτερόλεπτο. Σε αντίθεση με το coulomb, το οποίο μετρά την ποσότητα φορτίου, το αμπέρ μετρά πόσο γρήγορα κινείται η ποσότητα φορτίου. Αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ Ampere και Coulomb.
Ένα ηλεκτρικό ρεύμα εμφανίζεται μέσα σε έναν αγωγό όταν οι φορείς φορτίου μέσα στον αγωγό κινούνται μέσω αυτού υπό την επίδραση μιας διαφοράς τάσης. Ένα πολύ συνηθισμένο παράδειγμα για το πώς συμβαίνει το ρεύμα είναι το νερό που ρέει μέσα από έναν σωλήνα. Εάν ο σωλήνας διατηρείται οριζόντια, δεν θα υπάρχει ροή στο εσωτερικό του. αν έχει τουλάχιστον ελαφρά κλίση, θα δημιουργήσει διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο άκρων και το νερό θα αρχίσει να ρέει μέσω του σωλήνα. Όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά δυναμικού, επομένως τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα νερού που ρέει ανά δευτερόλεπτο. Ομοίως, εάν η διαφορά τάσης μεταξύ των δύο άκρων ενός σύρματος είναι μεγαλύτερη, η ποσότητα του φορτίου που ρέει θα είναι μεγαλύτερη, με αποτέλεσμα υψηλό ρεύμα.
Τι είναι το Ampere;
Η μονάδα μέτρησης του ρεύματος, Ampere, πήρε το όνομά της από τον Γάλλο μαθηματικό και φυσικό André-Marie Ampère, ο οποίος θεωρείται ο πατέρας της ηλεκτροδυναμικής. Τα αμπέρ ονομάζονται και αμπέρ, εν συντομία.
Ο νόμος της δύναμης του Ampere δηλώνει ότι δύο παράλληλα ηλεκτρικά καλώδια που μεταφέρουν ρεύμα επιβάλλουν μια δύναμη το ένα στο άλλο. Το International Systems of Unites (SI) ορίζει ένα αμπέρ με βάση αυτόν τον νόμο της δύναμης του Ampere. «Το αμπέρ είναι εκείνο το σταθερό ρεύμα που, αν διατηρηθεί σε δύο ευθύγραμμους παράλληλους αγωγούς άπειρου μήκους, αμελητέας κυκλικής διατομής και τοποθετηθεί ένα μέτρο μεταξύ τους στο κενό, θα παρήγαγε μεταξύ αυτών των αγωγών δύναμη ίση με 2×10−7 newtons ανά μέτρο μήκους».
Εικόνα 01: Ορισμός SI του Ampere
Με τον νόμο του Ohm, το ρεύμα σχετίζεται με την τάση ως:
V=I x R
Το R είναι η αντίσταση του αγωγού που μεταφέρει ρεύμα. Η ισχύς P που καταναλώνεται από ένα φορτίο σχετίζεται με το ρεύμα που ρέει μέσω αυτού και την τροφοδοτούμενη τάση σύμφωνα με:
P=V x I
Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατανόηση της ποσότητας ενός αμπέρ. Θεωρήστε ένα ηλεκτρικό σίδερο με ονομαστική ισχύ 1000 W, το οποίο είναι συνδεδεμένο στη γραμμή τροφοδοσίας των 230 V. Η ποσότητα ρεύματος που καταναλώνει για να ζεσταθεί μπορεί να υπολογιστεί ως:
P=VI
1000 W=230 V ×I
I=1000/230
I=4,37 A
Σε σύγκριση με αυτό, στη συγκόλληση με ηλεκτρικό τόξο, μια δέσμη ρεύματος σχεδόν 1000 A χρησιμοποιείται για την τήξη μιας σιδερένιας ράβδου. Εάν ληφθεί υπόψη ένας κεραυνός, το ρεύμα που παρέχεται από μια μέση λάμψη κεραυνού είναι περίπου 10.000 αμπέρ. Ωστόσο, έχει μετρηθεί και ένα φλας κεραυνού 100.000 amp.
Το ρεύμα μετριέται χρησιμοποιώντας Αμπερόμετρο. Το αμπερόμετρο λειτουργεί με διάφορες τεχνικές. Σε ένα αμπερόμετρο κινούμενου πηνίου, ένα πηνίο τοποθετημένο κατά μήκος της διαμέτρου του πηνίου παρέχεται με το μετρούμενο ρεύμα. Το πηνίο τοποθετείται μεταξύ δύο μαγνητικών πόλων. N και S. Σύμφωνα με τον κανόνα του αριστερού χεριού του Flemming, μια δύναμη προκαλείται σε έναν αγωγό που φέρει ρεύμα που βρίσκεται σε μαγνητικό πεδίο. Επομένως, η δύναμη στο τοποθετημένο πηνίο περιστρέφει το πηνίο γύρω από τη διάμετρό του. Η ποσότητα της παραμόρφωσης εδώ είναι ανάλογη με το ρεύμα που περνάει από το πηνίο. Έτσι, η μέτρηση μπορεί να ληφθεί. Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση απαιτεί σπάσιμο του αγωγού και τοποθέτηση του αμπερόμετρου στη μέση. Δεδομένου ότι αυτό δεν μπορεί να γίνει σε ένα λειτουργικό σύστημα, χρησιμοποιείται μια μαγνητική μέθοδος στους μετρητές σφιγκτήρα για τη μέτρηση των ρευμάτων AC και DC χωρίς φυσική επαφή με τον αγωγό.
Εικόνα 02: Αμπερόμετρο τύπου κινούμενου πηνίου
Τι είναι το Coulomb;
Η μονάδα SI Coulomb, η οποία χρησιμοποιείται για τη μέτρηση ηλεκτρικών φορτίων, πήρε το όνομά της από τον φυσικό Charles-Augustin de Coulomb που εισήγαγε το νόμο του Coulomb. Ο νόμος του Coulomb δηλώνει ότι όταν δύο φορτία q1 και q2τοποθετούνται σε απόσταση r μεταξύ τους, μια δύναμη ενεργεί σε κάθε φορτίο σύμφωνα με:
F=(keq1q2)/r
Εδώ, το ke είναι η σταθερά του Coulomb. Ένα Κουλόμπ (C) είναι ίσο με το φορτίο περίπου 6,241509×1018 αριθμός ηλεκτρονίων ή πρωτονίων. Ως εκ τούτου, το φορτίο ενός μόνο ηλεκτρονίου μπορεί να υπολογιστεί ως 1,602177×10−19 C. Το στατικό ηλεκτρικό φορτίο μετράται χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρόμετρο. Όπως στο προηγούμενο παράδειγμα ηλεκτρικού σίδερου, η ποσότητα φορτίου που περνά στο σίδερο σε ένα δευτερόλεπτο μπορεί να υπολογιστεί ως:
I=Q/t
Q=4,37 A ×1 s
Q=4,37 C
Κατά τη διάρκεια μιας αστραπής, περίπου 15 coulomb φορτίου θα μπορούσαν να περάσουν ένα ρεύμα 30.000 A στη γείωση από ένα σύννεφο σε κλάσματα του δευτερολέπτου. Ωστόσο, ένα σύννεφο βροντής θα μπορούσε να συγκρατήσει εκατοντάδες κουλόμπ φορτίου κατά τη διάρκεια κεραυνών.
Η φόρτιση μετριέται επίσης σε αμπέρ-ώρες (Ah=A x h) σε μπαταρίες. Μια τυπική μπαταρία κινητού τηλεφώνου των 1500 mAh (θεωρητικά) χωράει φόρτιση 1,5 A x 3600s=5400 C και για να κατανοήσουμε τη φόρτιση, εκφράζεται ως η μπαταρία μπορεί να παρέχει ρεύμα 1500 mA μέσα σε μια ώρα.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Ampere και Coulomb;
Ampere vs Coulomb |
|
| Το Αμπέρ είναι η μονάδα SI για τη μέτρηση του ηλεκτρικού ρεύματος. Ένα φορτίο μονάδας που διέρχεται ένα σημείο μέσα σε ένα δευτερόλεπτο ονομάζεται ένα αμπέρ. | Coulomb είναι η μονάδα SI για τη μέτρηση του ηλεκτρικού φορτίου. Ένα κουλόμπ ισούται με το φορτίο που συγκρατείται από 6,241509×1018 πρωτόνια ή ηλεκτρόνια. |
| Μέτρηση | |
| Αμπερόμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του ρεύματος. | Η φόρτιση μετριέται με ηλεκτρόμετρα. |
| Ορισμός | |
| Το ρεύμα ορίζεται από το SI με τον νόμο της δύναμης του Ampere, λαμβάνοντας υπόψη τη δύναμη που ασκείται στους αγωγούς που μεταφέρουν ρεύμα. | Το Coulomb ορίζεται επίσημα ως Ampere-second που συσχετίζει τη φόρτιση με το ρεύμα. |
Summery – Ampere vs Coulomb
Το Αμπέρ χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ροής των ηλεκτρικών φορτίων, σε αντίθεση με το Coulomb, το οποίο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του στατικού ηλεκτρικού φορτίου. Αν και το Ampere σχετίζεται εξ ορισμού με το Coulomb, το Ampere ορίζεται χωρίς τη χρήση του φορτίου, αλλά χρησιμοποιώντας μια δύναμη που επενεργεί σε έναν αγωγό που μεταφέρει ρεύμα. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ Ampere και Coulomb.
