Jaka jest różnica między polem elektromagnetycznym a napięciem: proste wyjaśnienie na przykładzie
Czym jest siła elektromotoryczna
Szczegółowo zbadaliśmy tę kwestię w osobnym artykule:https://plm.electricianexp.com/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
EMF jest rozumiany jako wielkość fizyczna charakteryzująca działanie wszelkich sił zewnętrznych znajdujących się w źródłach energii prąd stały lub przemienny. Co więcej, jeśli istnieje obwód zamknięty, to możemy powiedzieć, że pole elektromagnetyczne jest równe pracy sił w przenoszeniu ładunku dodatniego na ujemny w obwodzie zamkniętym. Innymi słowy, pole elektromagnetyczne bieżącego źródła reprezentuje pracę potrzebną do przeniesienia ładunku jednostkowego między biegunami.
Ponadto, jeśli źródło prądu ma nieskończoną moc i nie ma wewnętrznego oporu (pozycja A na rysunku), wówczas pole elektromagnetyczne można obliczyć na podstawie Prawo Ohma dla odcinka łańcuchaponieważ napięcie i siła elektromotoryczna w tym przypadku są równe.
I = U / R,
gdzie U jest napięciem, aw rozważanym przykładzie jest polem elektromagnetycznym.
Jednak prawdziwy zasilacz ma skończony opór wewnętrzny. Dlatego takiego obliczenia nie można zastosować w praktyce. W takim przypadku, aby określić pole elektromagnetyczne, użyj wzoru na cały obwód.
I = E / (R + r),
gdzie E (zwane również „ԑ”) oznacza pole elektromagnetyczne; R to rezystancja obciążenia, r to wewnętrzna rezystancja źródła zasilania, I to prąd w obwodzie.
Jednak ta formuła nie uwzględnia rezystancji przewodów obwodu. Należy zrozumieć, że wewnątrz źródła prądu stałego i w obwodzie zewnętrznym prąd płynie w różnych kierunkach. Różnica polega na tym, że wewnątrz elementu przepływa od minus do plus, a następnie w obwodzie zewnętrznym od plus do minus.
Jest to wyraźnie zilustrowane na poniższym rysunku:
W tym przypadku siła elektromotoryczna jest mierzona woltomierzem, w przypadku, gdy nie ma obciążenia, tj. Źródło zasilania jest na biegu jałowym.
Aby znaleźć pole elektromagnetyczne na podstawie napięcia i rezystancji obciążenia, musisz znaleźć rezystancję wewnętrzną źródła zasilania, w tym celu zmierzyć napięcie dwukrotnie przy różnych prądach obciążenia, a następnie znaleźć rezystancję wewnętrzną. Poniżej znajduje się procedura obliczania według wzorów, następnie R1, R2 oznaczają rezystancję obciążenia odpowiednio dla pierwszego i drugiego pomiaru, pozostałe wartości są podobne, U1, U2 są napięciem źródłowym na jego zaciskach pod obciążeniem.
Znamy więc prąd, a więc jest równy:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
W takim przypadku:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Jeśli podstawimy w pierwszych równaniach, wówczas:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Teraz dzielimy na siebie lewą i prawą część:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Po obliczeniu rezystancji obecnego źródła otrzymujemy:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Rezystancja wewnętrzna r:
r = (U1 + U2) / I,
gdzie U1, U2 to napięcie na zaciskach źródłowych przy różnych prądach obciążenia, I to prąd w obwodzie.
Zatem EMF to:
E = I * (R + r) lub E = U1 + I1 * r
Co to jest napięcie
Napięcie elektryczne (oznaczone jako U) jest wielkością fizyczną, która odzwierciedla charakterystykę ilościową pola elektrycznego podczas przenoszenia ładunku z punktu A do punktu B. W związku z tym napięcie może znajdować się między dwoma punktami obwodu, ale w przeciwieństwie do pola elektromagnetycznego może być pomiędzy dwoma wnioskami, z których jeden z elementów łańcucha. Przypomnijmy, że EMF charakteryzuje pracę wykonywaną przez siły zewnętrzne, to znaczy pracę obecnego źródła lub EMF w celu przeniesienia ładunku przez cały obwód, a nie na konkretny element.
Definicja ta może być wyrażona prostym językiem. Napięcie źródeł prądu stałego jest siłą, która przenosi wolne elektrony z jednego atomu na drugi w określonym kierunku.
W przypadku prądu przemiennego stosuje się następujące pojęcia:
- napięcie chwilowe to różnica potencjałów między punktami w danym okresie czasu;
- wartość amplitudy - reprezentuje maksymalną wartość modulo chwilowej wartości napięcia w danym okresie czasu;
- wartość średnia jest stałą składową napięcia;
- RMS i RMS.
Napięcie obwodu zależy od materiału przewodnika, rezystancji obciążenia i temperatury. Podobnie jak siła elektromotoryczna jest mierzona w woltach.
Często, aby zrozumieć fizyczne znaczenie stresu, porównuje się go do wieży ciśnień. Słup wody jest identyfikowany napięciem, a przepływ prądem.
W tym samym czasie kolumna wody w wieży stopniowo maleje, co charakteryzuje się spadkiem napięcia i spadkiem siły prądu.
Jaka jest różnica
Aby lepiej zrozumieć różnicę siły elektromotorycznej od napięcia, rozważ przykład. Istnieje źródło energii elektrycznej o nieskończonej mocy, w którym nie ma wewnętrznego oporu. Obwód jest zamontowany w obwodzie elektrycznym. W tym przypadku stwierdzenie, że pole elektromagnetyczne i napięcie są identyczne, to znaczy nie ma różnicy między tymi pojęciami, jest prawdziwe.
Są to jednak idealne warunki, które nie występują w prawdziwym życiu. Warunki te są wykorzystywane wyłącznie w obliczeniach. W prawdziwym życiu brany jest pod uwagę wewnętrzny opór źródła zasilania. W tym przypadku pole elektromagnetyczne i napięcie są różne.
Rysunek pokazuje, jaka będzie różnica w wartościach siły elektromotorycznej i napięcia w warunkach rzeczywistych. Powyższy wzór na prawo Ohma dla pełnego łańcucha opisuje wszystkie procesy. Przy otwartym obwodzie zaciski akumulatora będą wynosić 1,5 V. Jest to wartość pola elektromagnetycznego. Po podłączeniu obciążenia, w tym przypadku jest to żarówka, będzie mieć napięcie 1 wolta.
Różnica w stosunku do źródła idealnego polega na wewnętrznej rezystancji źródła zasilania. Przy tej rezystancji występuje spadek napięcia. Procesy te są opisane przez prawo Ohma dla pełnego łańcucha.
Jeśli urządzenie pomiarowe na zaciskach źródła zasilania elektrycznego wykazuje wartość 1,5 wolta, będzie to siła elektromotoryczna, ale powtórzymy, pod warunkiem, że nie ma obciążenia.
Przy podłączaniu obciążenia zaciski będą miały wyraźnie niższą wartość. To jest napięcie.
Wniosek
Z powyższego możemy wywnioskować, że główna różnica między polem elektromagnetycznym a napięciem wynosi:
- Siła elektromotoryczna zależy od źródła zasilania, a napięcie zależy od podłączonego obciążenia i prądu przepływającego przez obwód.
- Siła elektromotoryczna jest wielkością fizyczną, która charakteryzuje pracę sił zewnętrznych pochodzenia nieelektrycznego występujących w obwodach prądu stałego i przemiennego.
- Napięcie i EMF ma jedną jednostkę miary - Volt.
- U jest wielkością fizyczną równą pracy efektywnego pola elektrycznego wytwarzanego podczas przenoszenia jednostkowego ładunku testowego z punktu A do punktu B.
Zatem krótko, jeśli U jest reprezentowane jako kolumna wody, wówczas można wyobrazić sobie EMF, że jest to pompa, która utrzymuje stały poziom wody. Mamy nadzieję, że po przeczytaniu artykułu zrozumiesz główną różnicę!
Powiązane materiały:
Ładowanie ...
