Avainero – Ampere vs Coulomb
Ampere ja Coulomb ovat kaksi mittayksikköä, joita käytetään virran mittaamiseen. Johtimen virta mitataan ampeereina, kun taas Coulommit mittaavat varauksen määrää. Yksi ampeeri on yhtä suuri kuin yhden varauksen kulon virtaus sekunnissa. Toisin kuin coulomb, joka mittaa varauksen määrää, ampeeri mittaa kuinka nopeasti varausmäärä liikkuu. Tämä on tärkein ero Amperen ja Coulombin välillä.
Sähkövirta syntyy johtimen sisällä, kun johtimen sisällä olevat varauksenkantajat liikkuvat sen läpi jännite-eron vaikutuksesta. Hyvin yleinen esimerkki virran esiintymisestä on putken läpi virtaava vesi. Jos putki pidetään vaakasuorassa, sen sisällä ei ole virtausta; jos sitä kallistetaan ainakin hieman, syntyy potentiaaliero molempien päiden välille ja vesi alkaa virrata putken läpi. Mitä suurempi k altevuus, sitä suurempi potentiaaliero, eli sitä suurempi on veden määrä sekunnissa. Vastaavasti, jos jännite-ero johtimen kahden pään välillä on suurempi, läpivirtaavan varauksen määrä on suurempi, jolloin virta on korkea.
Mikä on Ampere?
Virran mittayksikkö Ampere on nimetty ranskalaisen matemaatikon ja fyysikon André-Marie Ampèren mukaan, jota pidetään sähködynamiikan isänä. Ampereita kutsutaan lyhyesti myös vahvisteiksi.
Amperen voimalaki sanoo, että kaksi rinnakkaista virtaa kuljettavaa sähköjohtoa kohdistavat voiman toisiinsa. International Systems of Unites (SI) määrittelee yhden ampeerin tämän ampeerin voimalain perusteella; "Ampeeri on se vakiovirta, joka, jos sitä ylläpidetään kahdessa suorassa rinnakkaisessa, äärettömän pituisessa johtimessa, joiden pyöreä poikkileikkaus on mitätön ja sijoitettuna metrin etäisyydelle tyhjiössä, muodostaisi näiden johtimien väliin voiman, joka on 2 × 10-7 newtonia. pituusmetriä kohti".
Kuva 01: SI:n ampeerin määritelmä
Ohin lain mukaan virta on suhteessa jännitteeseen seuraavasti:
V=I x R
R on virtaa kuljettavan johtimen vastus. Kuorman kuluttama teho P liittyy sen läpi kulkevaan virtaan ja syötettyyn jännitteeseen seuraavasti:
P=V x I
Tätä voidaan käyttää ampeerin määrän ymmärtämiseen. Harkitse sähkörautaa, jonka teho on 1000 W ja joka on kytketty 230 V:n sähköjohtoon. Sen lämmittämiseen kuluma virran määrä voidaan laskea seuraavasti:
P=VI
1000 W=230 V ×I
I=1000/230
I=4,37 A
Siihen verrattuna sähkökaarihitsauksessa rautatangon sulattamiseen käytetään lähes 1000 A:n virtasädettä. Jos otetaan huomioon salama, keskimääräisen salaman tuottama virta on noin 10 000 ampeeria. Mutta myös 100 000 ampeerin salama on mitattu.
Virta mitataan ampeerimittarilla. Ampeerimittari toimii eri tekniikoilla. Liikkuvan kelan ampeerimittarissa mitattu virta syötetään kelan halkaisijaa pitkin asennettuun kelaan. Kela sijoitetaan kahden magneettinavan väliin; N ja S. Flemmingin vasemman käden säännön mukaan voima indusoituu virtaa kuljettavaan johtimeen, joka on sijoitettu magneettikenttään. Siksi asennettuun kelaan kohdistuva voima pyörittää kelaa halkaisijansa ympäri. Poikkeaman määrä on tässä verrannollinen kelan läpi kulkevaan virtaan; siten mittaus voidaan suorittaa. Tämä lähestymistapa edellyttää kuitenkin johtimen katkaisemista ja ampeerimittarin sijoittamista keskelle. Koska tätä ei voida tehdä käynnissä olevassa järjestelmässä, puristinmittareissa käytetään magneettista menetelmää sekä AC- että DC-virtojen mittaamiseen ilman fyysistä kosketusta johtimeen.
Kuva 02: Liikkuvan kelan tyyppinen ampeerimittari
Mikä Coulomb on?
Sähkövarausten mittaamiseen käytetty SI-yksikkö Coulomb on nimetty Coulombin lain käyttöön ottaneen fyysikon Charles-Augustin de Coulombin mukaan. Coulombin laki sanoo, että kun kaksi varausta q1 ja q2sijoitetaan r etäisyydelle toisistaan, voima vaikuttaa jokaiseen varaukseen seuraavasti:
F=(keq1q2)/r
Tässä ke on Coulombin vakio. Coulomb (C) vastaa noin 6,241509×1018 elektronien tai protonien määrän varausta. Siten yksittäisen elektronin varaus voidaan laskea 1,602177×10−19 C. Staattinen sähkövaraus mitataan elektrometrillä. Kuten edellisessä sähkösilitysraudan esimerkissä, silitysraudaan sekunnissa siirtyvän varauksen määrä voidaan laskea seuraavasti:
I=Q/t
Q=4,37 A × 1 s
Q=4,37 C
Salaman välähdyksen aikana noin 15 coulombia varaus voisi siirtää 30 000 A virran pilvestä maahan sekunnin murto-osassa. Ukkospilvessä voi kuitenkin olla satojen kulmien varausta salaman aikana.
Lataus mitataan myös akkujen ampeeritunteina (Ah=A x h). Tyypillinen 1500 mAh:n matkapuhelimen akku (teoreettisesti) kestää 1,5 A x 3600s=5400 C latausta, ja latauksen ymmärtämiseksi se ilmaistaan siten, että akku pystyy tarjoamaan 1500 mA:n virran tunnissa.
Mitä eroa on Amperella ja Coulombin välillä?
Ampere vs Coulomb |
|
| Ampere on SI-yksikkö sähkövirran mittaamiseksi. Yksikkövarausta, joka ohittaa pisteen sekunnissa, kutsutaan yhdeksi ampeeriksi. | Coulomb on SI-yksikkö, jolla mitataan sähkövaraus. Yksi kuloni on yhtä suuri kuin 6,241509×1018 protonin tai elektronin varaus. |
| Mittaus | |
| Ampeerimittaria käytetään virran mittaamiseen. | Varaus mitataan elektrometreillä. |
| Määritelmä | |
| Si määrittää virran ampeerin lailla, kun otetaan huomioon virtaa kuljettaviin johtimiin vaikuttava voima. | Coulomb määritellään muodollisesti ampeerisekuntiksi, joka liittyy varaukseen virtaan. |
Kesä – Ampere vs Coulomb
Ampeeria käytetään sähkövarausten virtauksen mittaamiseen, toisin kuin Coulombilla, jota käytetään staattisen sähkövarauksen mittaamiseen. Vaikka ampeeri liittyy määritelmän mukaan Coulommiin, ampeeri määritellään ilman varausta, vaan käyttämällä virtaa kuljettavaan johtimeen vaikuttavaa voimaa. Tämä on ero Amperen ja Coulombin välillä.
