Tofauti Muhimu – Ampere vs Coulomb
Ampere na Coulomb ni vipimo viwili vinavyotumika kupima mkondo. Mkondo katika kondakta hupimwa kwa Amperes, ilhali Coulombs hupima kiasi cha malipo. Ampere moja ni sawa na mtiririko wa coulomb moja ya malipo kwa sekunde. Tofauti na coulomb, ambayo hupima kiasi cha malipo, ampere hupima jinsi kasi ya malipo inavyosonga. Hii ndiyo tofauti kuu kati ya Ampere na Coulomb.
Mkondo wa umeme hutokea ndani ya kondakta wakati vibeba chaji ndani ya kondakta husogea ndani yake chini ya athari ya tofauti ya voltage. Mfano wa kawaida sana wa jinsi sasa hutokea ni maji yanayotembea kupitia bomba. Ikiwa bomba imehifadhiwa kwa usawa, hakutakuwa na mtiririko ndani yake; ikiwa imeinamishwa angalau kidogo, itaunda tofauti inayoweza kutokea kati ya ncha mbili na maji yataanza kutiririka kupitia bomba. Kadiri mteremko unavyoongezeka, ndivyo tofauti inavyowezekana, kwa hivyo, kiwango cha juu cha mtiririko wa maji kwa sekunde. Vile vile, ikiwa tofauti ya voltage kati ya ncha mbili za waya ni kubwa zaidi, kiasi cha chaji kinachopita kitakuwa kikubwa zaidi, hivyo kufanya mkondo wa juu zaidi.
Ampere ni nini?
Kipimo cha sasa cha Ampere, kimepewa jina la mwanahisabati na mwanafizikia Mfaransa André-Marie Ampère ambaye anachukuliwa kuwa baba wa mienendo ya kielektroniki. Amperes pia huitwa amps, kwa ufupi.
Sheria ya nguvu ya Ampere inasema kwamba nyaya mbili za umeme zinazofanana zinazobeba mkondo wa umeme hulazimishana nguvu. Mifumo ya Kimataifa ya Umoja (SI) inafafanua ampere moja kulingana na Sheria hii ya Nguvu ya Ampere; "Ampea ni ile mkondo isiyobadilika ambayo, ikiwa itadumishwa katika kondakta mbili zilizonyooka za urefu usio na kikomo, wa sehemu ya mduara isiyo na maana, na kuwekwa kwa umbali wa mita moja katika utupu, inaweza kutoa kati ya kondakta hizi nguvu sawa na 2 × 10−7 newtons. kwa urefu wa mita".
Kielelezo 01: SI Ufafanuzi wa Ampere
Kwa Sheria ya Ohm, mkondo wa umeme unahusiana na voltage kama:
V=mimi x R
R ni ukinzani wa kondakta anayebeba sasa. Nguvu ya P inayotumiwa na mzigo inahusiana na mtiririko wa sasa kupitia hiyo na voltage inayotolewa kulingana na:
P=V x I
Hii inaweza kutumika kuelewa wingi wa ampere. Fikiria pasi ya umeme yenye ukadiriaji wa 1000 W, ambayo imeunganishwa kwa njia ya umeme ya 230 V. Kiasi cha mkondo inachotumia kupasha joto kinaweza kuhesabiwa kama:
P=VI
1000 W=230 V ×I
I=1000/230
I=4.37 A
Ikilinganishwa na hiyo, katika kulehemu kwa safu ya umeme, boriti ya sasa ya karibu 1000 A hutumiwa kuyeyusha fimbo ya chuma. Ikiwa mwanga wa umeme utazingatiwa, sasa inayotolewa na mwako wa wastani wa umeme ni takriban ampea 10,000. Lakini, mmweko wa umeme wa amp 100,000 pia umepimwa.
Ya sasa hupimwa kwa kutumia Ammeter. Ammeter inafanya kazi kwa mbinu tofauti. Katika ammeter ya kusonga-coil, coil iliyowekwa pamoja na kipenyo cha coil hutolewa kwa sasa iliyopimwa. Coil imewekwa kati ya miti miwili ya magnetic; N na S. Kulingana na Sheria ya Mkono wa Kushoto ya Flemming, nguvu inasukumwa kwenye kondakta wa sasa wa kubeba ambao huwekwa kwenye uwanja wa sumaku. Kwa hiyo, nguvu kwenye coil iliyowekwa huzunguka coil karibu na kipenyo chake. Kiasi cha kupotoka hapa ni sawia na sasa kwa njia ya coil; hivyo, kipimo kinaweza kuchukuliwa. Hata hivyo, mbinu hii inahitaji kuvunja conductor na kuweka ammeter katikati. Kwa kuwa hili haliwezi kufanywa katika mfumo unaoendesha, mbinu ya sumaku hutumiwa katika mita za kubana kupima mikondo ya AC na DC bila kugusa kondakta.
Kielelezo 02: Ammita ya Aina ya Moving-Coil
Coulomb ni nini?
Kitengo cha SI cha Coulomb, ambacho hutumika kupima chaji za umeme, kimepewa jina la mwanafizikia Charles-Augustin de Coulomb aliyeanzisha sheria ya Coulomb. Sheria ya Coulomb inasema kwamba wakati malipo mawili q1 na q2yanapowekwa kando kwa umbali, nguvu hutenda kwa kila chaji kulingana na:
F=(keq1q2)/r
Hapa, ke ni ya kudumu ya Coulomb. Coulomb (C) ni sawa na malipo ya takriban 6.241509×1018 idadi ya elektroni au protoni. Kwa hivyo, chaji ya elektroni moja inaweza kuhesabiwa kuwa 1.602177×10−19 C. Chaji ya umeme tulivu hupimwa kwa kutumia kieletrometa. Kama ilivyo katika mfano uliopita wa pasi ya umeme, kiasi cha chaji hupita kwenye chuma kwa sekunde moja kinaweza kuhesabiwa kama:
I=Q/t
Q=4.37 A ×1 s
Q=4.37 C
Wakati wa mwanga wa radi, karibu coulombs 15 za chaji zinaweza kupitisha mkondo wa 30, 000 A hadi chini kutoka kwa wingu kwa sehemu ya sekunde. Hata hivyo, wingu la radi linaweza kubeba mamia ya mamia ya chaji wakati wa umeme.
Chaji pia hupimwa kwa saa za ampere (Ah=A x h) katika betri. Betri ya kawaida ya simu ya mkononi ya 1500 mAh (kinadharia) ina chaji ya 1.5 A x 3600=5400 C, na ili kuelewa chaji, inaonyeshwa kama betri inaweza kutoa mkondo wa 1500 mA ndani ya saa moja.
Kuna tofauti gani kati ya Ampere na Coulomb?
Ampere vs Coulomb |
|
| Ampere ni kitengo cha SI cha kupima mkondo wa umeme. Ada ya uniti inayopita pointi ndani ya sekunde moja inaitwa ampere moja. | Coulomb ni kitengo cha SI cha kupima chaji ya umeme. Coulomb moja ni sawa na chaji inayoshikiliwa na 6.241509×1018 protoni au elektroni. |
| Kipimo | |
| Ammita hutumika kupima mkondo. | Chaji hupimwa kwa kutumia Electrometers. |
| Ufafanuzi | |
| Ya sasa inafafanuliwa na SI kwa mujibu wa sheria ya nguvu ya Ampere, kwa kuzingatia nguvu inayotumika kwenye kondakta zinazobeba sasa. | Coulomb inafafanuliwa rasmi kama sekunde ya Ampere ambayo inahusiana na malipo ya sasa. |
Summery – Ampere vs Coulomb
Ampere hutumika kupima mtiririko wa chaji za umeme, tofauti na Coulomb, ambayo hutumika kupima chaji ya umeme tuli. Ingawa Ampere inahusiana na Coulomb kwa ufafanuzi, Ampere inafafanuliwa bila kutumia malipo, lakini kwa kutumia nguvu inayofanya kazi kwa kondakta anayebeba sasa. Hii ndio tofauti kati ya Ampere na Coulomb.
