Ποια είναι η διαφορά μεταξύ EMF και τάσης: μια απλή εξήγηση για το παράδειγμα
Τι είναι η ηλεκτροκινητική δύναμη
Εξετάσαμε αυτό το ζήτημα λεπτομερώς σε ξεχωριστό άρθρο:https://elm.electricianexp.com/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
Το EMF νοείται ως φυσική ποσότητα που χαρακτηρίζει τη λειτουργία τυχόν εξωτερικών δυνάμεων που βρίσκονται σε πηγές ισχύος συνεχές ή εναλλασσόμενο ρεύμα. Επιπλέον, εάν υπάρχει κλειστό κύκλωμα, τότε μπορούμε να πούμε ότι το EMF είναι ίσο με το έργο των δυνάμεων για τη μετακίνηση ενός θετικού φορτίου σε ένα αρνητικό σε ένα κλειστό κύκλωμα. Ή με απλά λόγια, το EMF της τρέχουσας πηγής αντιπροσωπεύει την εργασία που απαιτείται για τη μετακίνηση μιας μονάδας φόρτισης μεταξύ των πόλων.
Επιπλέον, εάν η τρέχουσα πηγή έχει απεριόριστη ισχύ και δεν υπάρχει εσωτερική αντίσταση (θέση Α στην εικόνα), τότε το EMF μπορεί να υπολογιστεί από Ο νόμος του Ohm για το τμήμα της αλυσίδαςεπειδή η τάση και η ηλεκτροκινητική δύναμη στην περίπτωση αυτή είναι ίσες.
I = U / R,
όπου το U είναι η τάση, και στο υπό εξέταση παράδειγμα είναι το EMF.
Ωστόσο, ένα πραγματικό τροφοδοτικό έχει πεπερασμένη εσωτερική αντίσταση. Επομένως, ένας τέτοιος υπολογισμός δεν μπορεί να εφαρμοστεί στην πράξη. Σε αυτήν την περίπτωση, για να προσδιορίσετε το EMF χρησιμοποιήστε τον τύπο για το πλήρες κύκλωμα.
I = E / (R + r),
όπου το E (αναφέρεται επίσης ως "ԑ") είναι το EMF · R είναι η αντίσταση φορτίου, r είναι η εσωτερική αντίσταση της πηγής ισχύος, I είναι το ρεύμα στο κύκλωμα.
Ωστόσο, αυτός ο τύπος δεν λαμβάνει υπόψη την αντίσταση των αγωγών κυκλώματος. Είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε ότι μέσα στην πηγή DC και στο εξωτερικό κύκλωμα, το ρεύμα ρέει σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Η διαφορά έγκειται στο γεγονός ότι μέσα στο στοιχείο ρέει από μείον σε συν, μετά στο εξωτερικό κύκλωμα από συν σε μείον.
Αυτό απεικονίζεται σαφώς στο παρακάτω σχήμα:
Σε αυτήν την περίπτωση, η ηλεκτροκινητική δύναμη μετριέται με ένα βολτόμετρο, στην περίπτωση που δεν υπάρχει φορτίο, δηλ. Η πηγή ισχύος είναι στο ρελαντί.
Για να βρείτε το EMF μέσω της αντίστασης τάσης και φορτίου, πρέπει να βρείτε την εσωτερική αντίσταση της πηγής ισχύος, για αυτό μετρήστε την τάση δύο φορές σε διαφορετικά ρεύματα φορτίου και, στη συνέχεια, βρείτε την εσωτερική αντίσταση. Ακολουθεί η διαδικασία υπολογισμού με τους τύπους, και στη συνέχεια τα R1, R2 είναι η αντίσταση φορτίου για την πρώτη και τη δεύτερη μέτρηση, αντίστοιχα, οι υπόλοιπες τιμές είναι παρόμοιες, U1, U2 είναι η τάση πηγής στους ακροδέκτες υπό φορτίο.
Γνωρίζουμε λοιπόν το ρεύμα, τότε ισούται με:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
Εν:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Αν αντικαταστήσουμε τις πρώτες εξισώσεις, τότε:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Τώρα χωρίζουμε το αριστερό και το δεξί μέρος μεταξύ τους:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Αφού υπολογίσουμε την αντίσταση της τρέχουσας πηγής, λαμβάνουμε:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Εσωτερική αντίσταση r:
r = (U1 + U2) / I,
όπου U1, U2 είναι η τάση στους ακροδέκτες πηγής σε διαφορετικά ρεύματα φορτίου, I είναι το ρεύμα στο κύκλωμα.
Τότε το EMF είναι:
E = I * (R + r) ή E = U1 + I1 * r
Τι είναι η τάση
Η ηλεκτρική τάση (δηλώνεται ως U) είναι μια φυσική ποσότητα που αντανακλά τα ποσοτικά χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού πεδίου κατά τη μεταφορά φορτίου από το σημείο Α στο σημείο Β. Κατά συνέπεια, η τάση μπορεί να είναι μεταξύ δύο σημείων του κυκλώματος, αλλά σε αντίθεση με το EMF, μπορεί να είναι μεταξύ δύο συμπερασμάτων από τα οποία ένα από τα στοιχεία της αλυσίδας. Θυμηθείτε ότι το EMF χαρακτηρίζει το έργο που εκτελείται από εξωτερικές δυνάμεις, δηλαδή το έργο της τρέχουσας πηγής ή EMF για τη μεταφορά φόρτισης σε ολόκληρο το κύκλωμα και όχι σε ένα συγκεκριμένο στοιχείο.
Αυτός ο ορισμός μπορεί να εκφραστεί σε απλή γλώσσα. Η τάση των πηγών συνεχούς ρεύματος είναι η δύναμη που κινεί ελεύθερα ηλεκτρόνια από το ένα άτομο στο άλλο σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.
Για εναλλασσόμενο ρεύμα, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες έννοιες:
- η στιγμιαία τάση είναι η πιθανή διαφορά μεταξύ σημείων σε μια δεδομένη χρονική περίοδο.
- τιμή πλάτους - αντιπροσωπεύει τη μέγιστη τιμή modulo της στιγμιαίας τιμής τάσης για μια χρονική περίοδο.
- η μέση τιμή είναι η σταθερή συνιστώσα της τάσης ·
- RMS και RMS.
Η τάση του κυκλώματος εξαρτάται από το υλικό του αγωγού, την αντίσταση φορτίου και τη θερμοκρασία. Όπως η ηλεκτροκινητική δύναμη μετράται σε Volts.
Συχνά, για να κατανοήσουμε τη φυσική έννοια του στρες, συγκρίνεται με έναν πύργο νερού. Η στήλη νερού ταυτίζεται με τάση και η ροή με ρεύμα.
Ταυτόχρονα, η στήλη νερού στον πύργο μειώνεται σταδιακά, γεγονός που χαρακτηρίζει μείωση της τάσης και μείωση της έντασης ρεύματος.
Ποια είναι λοιπόν η διαφορά
Για καλύτερη κατανόηση της διαφοράς της δύναμης ηλεκτροκινητήρα από την τάση, σκεφτείτε ένα παράδειγμα. Υπάρχει μια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας άπειρης ισχύος, στην οποία δεν υπάρχει εσωτερική αντίσταση. Ένα φορτίο είναι τοποθετημένο στο ηλεκτρικό κύκλωμα. Σε αυτήν την περίπτωση, θα είναι αλήθεια ότι το EMF και η τάση είναι ταυτόσημα, δηλαδή δεν υπάρχει διαφορά μεταξύ αυτών των εννοιών.
Ωστόσο, αυτές είναι ιδανικές συνθήκες που δεν εμφανίζονται στην πραγματική ζωή. Αυτές οι συνθήκες χρησιμοποιούνται αποκλειστικά στους υπολογισμούς. Στην πραγματική ζωή, λαμβάνεται υπόψη η εσωτερική αντίσταση της πηγής ισχύος. Σε αυτήν την περίπτωση, το EMF και η τάση είναι διαφορετικά.
Το σχήμα δείχνει ποια θα είναι η διαφορά στις τιμές της ηλεκτροκινητικής δύναμης και της τάσης σε πραγματικές συνθήκες. Ο παραπάνω τύπος για τον νόμο του Ohm για μια πλήρη αλυσίδα περιγράφει όλες τις διαδικασίες. Με ανοιχτό κύκλωμα, οι ακροδέκτες της μπαταρίας θα είναι 1,5 Volts. Αυτή είναι η τιμή του EMF. Συνδέοντας το φορτίο, στην περίπτωση αυτή είναι ένας λαμπτήρας, θα έχει τάση 1 volt.
Η διαφορά από μια ιδανική πηγή είναι η εσωτερική αντίσταση της πηγής ισχύος. Σε αυτήν την αντίσταση, εμφανίζεται πτώση τάσης. Αυτές οι διαδικασίες περιγράφονται από τον νόμο του Ohm για μια πλήρη αλυσίδα.
Εάν η συσκευή μέτρησης στους ακροδέκτες της πηγής ηλεκτρικής ενέργειας δείχνει τιμή 1,5 Volts, αυτή θα είναι μια ηλεκτροκινητική δύναμη, αλλά θα επαναλάβουμε, υπό την προϋπόθεση ότι δεν υπάρχει φορτίο.
Κατά τη σύνδεση του φορτίου, οι ακροδέκτες θα έχουν σαφώς χαμηλότερη τιμή. Αυτή είναι η ένταση.
Συμπέρασμα
Από τα παραπάνω, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η κύρια διαφορά μεταξύ του EMF και της τάσης είναι:
- Η ηλεκτροκινητική δύναμη εξαρτάται από την πηγή ισχύος και η τάση εξαρτάται από το συνδεδεμένο φορτίο και το ρεύμα που ρέει μέσω του κυκλώματος.
- Η ηλεκτροκινητική δύναμη είναι μια φυσική ποσότητα που χαρακτηρίζει το έργο εξωτερικών δυνάμεων μη ηλεκτρικής προέλευσης που συμβαίνουν σε κυκλώματα DC και AC.
- Η τάση και το EMF έχουν μία μόνο μονάδα μέτρησης - Volt.
- Το U είναι μια φυσική ποσότητα ίση με την εργασία του πραγματικού ηλεκτρικού πεδίου που παράγεται όταν ένα φορτίο δοκιμής μονάδας μεταφέρεται από το σημείο Α στο σημείο Β.
Έτσι, εν συντομία, εάν το U αντιπροσωπεύεται ως στήλη νερού, τότε το EMF μπορεί να φανταστεί κανείς ότι πρόκειται για αντλία που διατηρεί σταθερή στάθμη νερού. Ελπίζουμε ότι αφού διαβάσετε το άρθρο θα καταλάβετε τη βασική διαφορά!
Σχετικά υλικά:
Φόρτωση...
