Hauptunterschied – Ampere vs. Coulomb
Ampere und Coulomb sind zwei Maßeinheiten, die verwendet werden, um den Strom zu messen. Der Strom in einem Leiter wird in Ampere gemessen, während Coulomb die Ladungsmenge misst. Ein Ampere entspricht dem Ladungsfluss von einem Coulomb in einer Sekunde. Im Gegensatz zu Coulomb, das die Ladungsmenge misst, misst Ampere, wie schnell sich die Ladungsmenge bewegt. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Ampere und Coulomb.
Ein elektrischer Strom entsteht im Inneren eines Leiters, wenn sich die Ladungsträger im Inneren des Leiters unter der Wirkung einer Spannungsdifferenz hindurch bewegen. Ein sehr häufiges Beispiel dafür, wie die Strömung zustande kommt, ist das Wasser, das durch ein Rohr fließt. Wenn das Rohr horizontal geh alten wird, gibt es keinen Durchfluss darin; Wenn es zumindest leicht geneigt wird, entsteht eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Enden und Wasser beginnt durch das Rohr zu fließen. Je höher die Steigung, desto höher die Potentialdifferenz und desto höher die Wassermenge, die pro Sekunde fließt. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden eines Drahts höher ist, fließt ähnlich viel Ladung durch, wodurch ein hoher Strom entsteht.
Was ist Ampere?
Die Maßeinheit des Stroms, Ampere, ist nach dem französischen Mathematiker und Physiker André-Marie Ampère benannt, der als Vater der Elektrodynamik gilt. Ampere werden auch kurz Ampere genannt.
Das Kraftgesetz von Ampere besagt, dass zwei parallele elektrische Leitungen, die Strom führen, eine Kraft aufeinander ausüben. International Systems of Unites (SI) definiert ein Ampere basierend auf diesem Ampere’s Force Law; „Das Ampere ist jener konstante Strom, der, wenn er in zwei geraden parallelen Leitern von unendlicher Länge und vernachlässigbarem kreisförmigem Querschnitt aufrechterh alten und im Vakuum einen Meter voneinander entfernt platziert würde, zwischen diesen Leitern eine Kraft von 2 × 10−7 Newton erzeugen würde pro Meter Länge“.
Abbildung 01: SI-Definition von Ampere
Nach dem Ohmschen Gesetz steht der Strom in folgender Beziehung zur Spannung:
V=I x R
R ist der Widerstand des stromführenden Leiters. Die von einem Verbraucher aufgenommene Leistung P bezieht sich auf den durch ihn fließenden Strom und die zugeführte Spannung gemäß:
P=V x I
Dies kann verwendet werden, um die Menge eines Ampere zu verstehen. Stellen Sie sich ein elektrisches Bügeleisen mit einer Leistung von 1000 W vor, das an eine 230-V-Stromleitung angeschlossen ist. Die Strommenge, die es zum Aufheizen verbraucht, kann wie folgt berechnet werden:
P=VI
1000 W=230 V ×I
I=1000/230
I=4,37 A
Im Vergleich dazu wird beim Lichtbogenschweißen ein Stromstrahl von fast 1000 A verwendet, um einen Eisenstab zu schmelzen. Betrachtet man einen Blitz, beträgt der Strom, der von einem durchschnittlichen Blitz geliefert wird, etwa 10.000 Ampere. Aber es wurde auch ein Blitz mit 100.000 Ampere gemessen.
Der Strom wird mit einem Amperemeter gemessen. Amperemeter arbeitet in verschiedenen Techniken. Bei einem Drehspulamperemeter wird eine entlang des Spulendurchmessers angebrachte Spule mit dem gemessenen Strom gespeist. Die Spule wird zwischen zwei Magnetpolen platziert; N und S. Gemäß Flemmings Linke-Hand-Regel wird eine Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter induziert, der in ein Magnetfeld gebracht wird. Daher dreht die Kraft auf die montierte Spule die Spule um ihren Durchmesser. Der Betrag der Ablenkung ist hier proportional zum Strom durch die Spule; somit kann die Messung vorgenommen werden. Dieser Ansatz erfordert jedoch das Unterbrechen des Leiters und das Platzieren des Amperemeters in der Mitte. Da dies in einem laufenden System nicht möglich ist, wird in Stromzangen ein magnetisches Verfahren verwendet, um sowohl Wechsel- als auch Gleichströme ohne physischen Kontakt mit dem Leiter zu messen.
Abbildung 02: Drehspul-Amperemeter
Was ist Coulomb?
Die SI-Einheit Coulomb, mit der elektrische Ladungen gemessen werden, ist nach dem Physiker Charles-Augustin de Coulomb benannt, der das Coulombsche Gesetz eingeführt hat. Das Coulombsche Gesetz besagt, dass, wenn zwei Ladungen q1 und q2in einem Abstand von r angeordnet werden, eine Kraft auf jede Ladung wirkt gemäß:
F=(keq1q2)/r
Hier ist ke die Coulomb-Konstante. Ein Coulomb (C) entspricht der Ladung von ungefähr 6,241509×1018 Anzahl von Elektronen oder Protonen. Daher kann die Ladung eines einzelnen Elektrons berechnet werden als 1,602177×10−19 C. Statische elektrische Ladung wird mit einem Elektrometer gemessen. Wie im vorherigen Beispiel eines elektrischen Bügeleisens kann die Ladungsmenge, die in einer Sekunde in das Bügeleisen gelangt, wie folgt berechnet werden:
I=Q/t
Q=4,37 A ×1 s
Q=4,37 C
Während eines Blitzes könnten etwa 15 Coulomb Ladung einen Strom von 30.000 A in Sekundenbruchteilen von einer Wolke zur Erde leiten. Eine Gewitterwolke kann jedoch während eines Blitzes Hunderte von Coulomb an Ladung aufnehmen.
Die Ladung wird auch bei Batterien in Amperestunden (Ah=A x h) gemessen. Ein typischer Mobiltelefonakku mit 1500 mAh (theoretisch) hält 1,5 A x 3600 s=5400 C Ladung, und um die Ladung zu verstehen, wird sie so ausgedrückt, dass der Akku innerhalb einer Stunde 1500 mA Strom liefern kann.
Was ist der Unterschied zwischen Ampere und Coulomb?
Ampere gegen Coulomb |
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| Ampere ist die SI-Einheit zur Messung des elektrischen Stroms. Eine Einheitsladung, die einen Punkt innerhalb einer Sekunde passiert, wird als ein Ampere bezeichnet. | Coulomb ist die SI-Einheit zur Messung der elektrischen Ladung. Ein Coulomb entspricht der Ladung von 6,241509×1018 Protonen oder Elektronen. |
| Messung | |
| Mit dem Amperemeter wird der Strom gemessen. | Ladung wird mit Elektrometern gemessen. |
| Definition | |
| Strom wird durch SI mit dem Kraftgesetz von Ampere definiert, wobei die Kraft berücksichtigt wird, die auf stromführende Leiter wirkt. | Coulomb ist formal als Amperesekunde definiert, die die Ladung mit dem Strom in Beziehung setzt. |
Summery – Ampere gegen Coulomb
Ampere wird verwendet, um den Fluss elektrischer Ladungen zu messen, im Gegensatz zu Coulomb, das verwendet wird, um die statische elektrische Ladung zu messen. Obwohl Ampere per Definition mit Coulomb verwandt ist, wird Ampere ohne Verwendung der Ladung definiert, sondern unter Verwendung einer Kraft, die auf einen stromdurchflossenen Leiter wirkt. Das ist der Unterschied zwischen Ampere und Coulomb.
