Diferència clau: corrent versus voltatge
En un camp elèctric, les càrregues elèctriques es veuen afectades per una força que actua sobre elles; per tant, s'ha de treballar sobre una partícula carregada per moure's d'un punt d'un camp elèctric a un altre punt. Aquest treball es defineix com la diferència de potencial elèctric entre aquests dos punts. La diferència de potencial elèctric també s'anomena tensió entre dos punts. Un moviment o un flux de càrregues elèctriques sota l'efecte de la diferència de potencial es coneix com a corrent elèctric. La diferència clau entre el corrent i la tensió és que un corrent sempre implica un moviment de càrregues elèctriques sota un camp elèctric, mentre que la tensió no implica un flux de càrregues. Una tensió només es produeix a causa de l'existència d'una càrrega desequilibrada.
Què és la tensió?
Com que un àtom té el mateix nombre de protons i electrons, tota la matèria estable de l'univers està equilibrada elèctricament. Tanmateix, les partícules carregades positivament o negativament poden tenir més o menys electrons que els protons a causa d'efectes físics i químics externs. Sota una reunió de càrregues similars, sorgeix un camp elèctric que dóna potencial elèctric o una tensió a tots els punts del seu voltant. El voltatge es pot tractar com la propietat més fonamental de l'electricitat. Es mesura en volts (V) amb un voltímetre.
El potencial elèctric en un punt sempre es considera com una diferència entre dos punts, o en un punt determinat, la tensió es considera respectivament a l'infinit on el potencial és zero. Des del punt de vista del circuit elèctric, la terra es considera un punt de potencial zero; per tant, la tensió a cada punt del circuit es mesura respecte a terra (o terra).
Es pot produir una tensió com a resultat de molts fenòmens naturals o forçats. Els llamps són un exemple de tensió a causa de l'aparició natural; centenars de milions de tensió es produeixen en un núvol a causa de la fricció. A una escala molt petita, una bateria produeix un voltatge per una reacció química, acumulant ions carregats als terminals positiu (ànode) i negatiu (càtode). Les cèl·lules fotovoltaiques incloses en els panells solars generen una tensió com a resultat de l'alliberament d'electrons del material semiconductor que absorbeix la llum solar. Es pot veure un efecte similar als fotodíodes utilitzats a les càmeres per detectar el nivell de llum ambiental.
Què és un corrent?
Un corrent és el flux d'alguna cosa, com l'aigua del mar o l'aire atmosfèric. En un context elèctric, un flux de càrregues elèctriques, més comunament un flux d'electrons a través d'un conductor, es coneix com a corrent elèctric. El corrent es mesura en amperes (A) amb un amperímetre. L'ampere es defineix com a coulombs per segon i és proporcional a la diferència de tensió entre dos punts on circula el corrent.
Figura 01: un circuit elèctric senzill
Tal com es mostra a la figura 01, quan el corrent passa per una resistència pura R, la relació tensió/intensitat és igual a R. Això s'introdueix a la Llei d'Ohm que es dóna com:
V=I x R
Si la tensió dV canvia a través d'una bobina, també coneguda com a inductor, un corrent dI a través de la bobina canvia segons:
dI=1/L∫dV dt
Aquí, L és la inductància de la bobina. Això passa perquè la bobina és resistent al canvi de tensió a través d'ella i produeix una contratensió.
En el cas d'un condensador, el canvi del corrent a través dI és el següent:
dI=C (dV/dt)
Aquí, C és la capacitat. Això es deu a la descàrrega i càrrega del condensador segons la variació de tensió.
Figura 02: Regla de la mà dreta de Fleming
Quan un conductor es mou a través d'un camp magnètic, es produeix un corrent i, posteriorment, una tensió a través del conductor segons la regla de la mà dreta de Fleming.
Aquesta és la base del generador elèctric en el qual una sèrie de conductors gira ràpidament a través d'un camp magnètic. Com s'ha explicat a l'apartat anterior, l'acumulació de càrregues fa que una bateria sigui tensió. Quan un cable connecta els dos terminals, un corrent comença a fluir al llarg del cable, és a dir, els electrons del cable es mouen a causa de la diferència de tensió entre els terminals. Com més gran és la resistència del cable, més gran és el corrent i més ràpid s'esgota la bateria. De la mateixa manera, una càrrega que consumeix més energia extreu un corrent més alt del subministrament. Per exemple, una làmpada de 100 W connectada a una font de 230 V, el corrent que consumeix es pot calcular com:
P=V ×I
I=100W ÷230 V
I=0,434 A
Aquí, quan la potència sigui més alta, el consum de corrent serà alt.
Quina diferència hi ha entre el voltatge i el corrent?
Tensió contra corrent |
|
| La tensió es defineix com la diferència d'energia potencial elèctrica entre dos punts d'un camp elèctric. | La corrent es defineix com el moviment de càrregues elèctriques sota una diferència d'energia potencial en un camp elèctric. |
| Ocurrència | |
| Sortides de tensió a causa de l'existència de càrregues elèctriques. | El corrent es produeix amb un moviment de càrregues. No hi ha corrent amb càrregues elèctriques estàtiques. |
| Dependència | |
| La tensió pot existir sense produir corrent; per exemple, en piles. | La corrent depèn sempre de la tensió, ja que no es pot produir un flux de càrrega sense diferència de potencial. |
| Mesura | |
| La tensió es mesura en volts. Sempre es mesura respecte a un altre punt, almenys la terra neutra. Per tant, mesurar la tensió és fàcil, ja que un circuit no es trenca per col·locar els terminals de mesura. | La corrent es mesura en amperes i es mesura a través d'un conductor. Mesurar el corrent és més difícil, ja que s'ha de trencar el conductor per col·locar els terminals de mesura o s'han d'utilitzar amperímetres de fixació sofisticats. |
Resum: tensió vs corrent
En un camp elèctric, la diferència de potencial entre dos punts qualsevol s'anomena diferència de voltatge. Sempre hi hauria d'haver una diferència de tensió per generar un corrent. En una font de tensió com una fotocèl·lula o una bateria, es produeix una tensió a causa de l'acumulació de càrregues als terminals. Si aquests terminals estan connectats amb un cable, comença a fluir un corrent a causa de la diferència de tensió entre els terminals. Segons la llei d'Ohm, el corrent en un conductor canvia proporcionalment amb la tensió. Encara que el corrent i la tensió estan interconnectats per la resistència, el corrent no pot existir sense tensió. Aquesta és la diferència entre el corrent i el voltatge.
