¿Cuál es la diferencia entre EMF y voltaje? Una explicación simple sobre el ejemplo.
¿Qué es la fuerza electromotriz?
Examinamos este tema en detalle en un artículo separado:https://our.electricianexp.com/es/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
EMF se entiende como una cantidad física que caracteriza el funcionamiento de cualquier fuerza externa ubicada en las fuentes de energía. corriente directa o alterna. Además, si hay un circuito cerrado, entonces podemos decir que el EMF es igual al trabajo de las fuerzas en mover una carga positiva a una negativa en un circuito cerrado. O, en palabras simples, el EMF de una fuente actual representa el trabajo necesario para mover una unidad de carga entre los polos.
Además, si la fuente de corriente tiene una potencia infinita y no hay resistencia interna (posición A en la figura), entonces el EMF puede calcularse a partir de Ley de Ohm para la sección de la cadena.porque El voltaje y la fuerza electromotriz en este caso son iguales.
I = U / R,
donde U es el voltaje, y en el ejemplo considerado es el EMF.
Sin embargo, una fuente de alimentación real tiene una resistencia interna finita. Por lo tanto, dicho cálculo no puede aplicarse en la práctica. En este caso, para determinar el EMF, use la fórmula para el circuito completo.
I = E / (R + r),
donde E (también conocido como "ԑ") es el EMF; R es la resistencia de carga, r es la resistencia interna de la fuente de energía, I es la corriente en el circuito.
Sin embargo, esta fórmula no tiene en cuenta la resistencia de los conductores del circuito. Es necesario comprender que dentro de la fuente de corriente continua y en el circuito externo, la corriente fluye en diferentes direcciones. La diferencia radica en el hecho de que dentro del elemento fluye de menos a más, luego en el circuito externo de más a menos.
Esto se ilustra claramente en la siguiente figura:
En este caso, la fuerza electromotriz se mide con un voltímetro, en el caso de que no haya carga, es decir, La fuente de energía está inactiva.
Para encontrar el EMF a través del voltaje y la resistencia de carga, debe encontrar la resistencia interna de la fuente de alimentación, para esto medir el voltaje dos veces a diferentes corrientes de carga y luego encontrar la resistencia interna. A continuación se muestra el procedimiento de cálculo por fórmulas, luego R1, R2 son la resistencia de carga para la primera y la segunda medición, respectivamente, los valores restantes son similares, U1, U2 son la fuente de voltaje en sus terminales bajo carga.
Entonces, sabemos la corriente, entonces es igual a:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
Donde:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Si sustituimos en las primeras ecuaciones, entonces:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Ahora dividimos las partes izquierda y derecha entre sí:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Después de calcular la resistencia de la fuente actual, obtenemos:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Resistencia interna r:
r = (U1 + U2) / I,
donde U1, U2 es el voltaje en los terminales de la fuente a diferentes corrientes de carga, I es la corriente en el circuito.
Entonces el EMF es:
E = I * (R + r) o E = U1 + I1 * r
¿Qué es el voltaje?
El voltaje eléctrico (denotado como U) es una cantidad física que refleja la característica cuantitativa del campo eléctrico en la transferencia de carga del punto A al punto B. En consecuencia, el voltaje puede estar entre dos puntos del circuito, pero a diferencia del EMF, puede estar entre dos conclusiones de las cuales Uno de los elementos de la cadena. Recuerde que el EMF caracteriza el trabajo realizado por fuerzas externas, es decir, el trabajo de la fuente actual o EMF para transferir carga a través de todo el circuito, y no en un elemento específico.
Esta definición puede expresarse en un lenguaje simple. El voltaje de las fuentes de corriente continua es la fuerza que mueve los electrones libres de un átomo a otro en una determinada dirección.
Para corriente alterna, se utilizan los siguientes conceptos:
- el voltaje instantáneo es la diferencia de potencial entre puntos en un período de tiempo dado;
- valor de amplitud: representa el valor máximo del módulo del valor de voltaje instantáneo durante un período de tiempo;
- el valor promedio es el componente constante del voltaje;
- RMS y RMS.
El voltaje del circuito depende del material del conductor, la resistencia de carga y la temperatura. Al igual que la fuerza electromotriz se mide en voltios.
A menudo, para comprender el significado físico del estrés, se compara con una torre de agua. La columna de agua se identifica con el voltaje y el flujo con la corriente.
Al mismo tiempo, la columna de agua en la torre disminuye gradualmente, lo que caracteriza una disminución en el voltaje y una disminución en la intensidad de la corriente.
Entonces cuál es la diferencia
Para una mejor comprensión de cuál es la diferencia en la fuerza electromotriz del voltaje, considere un ejemplo. Hay una fuente de energía eléctrica de potencia infinita, en la que no hay resistencia interna. Se monta una carga en el circuito eléctrico. En este caso, será cierto que EMF y el voltaje son idénticamente iguales, es decir, no hay diferencia entre estos conceptos.
Sin embargo, estas son condiciones ideales que no ocurren en la vida real. Estas condiciones se usan exclusivamente en los cálculos. En la vida real, se tiene en cuenta la resistencia interna de la fuente de energía. En este caso, el EMF y el voltaje son diferentes.
La figura muestra cuál será la diferencia en los valores de la fuerza electromotriz y el voltaje en condiciones reales. La fórmula anterior para la ley de Ohm para una cadena completa describe todos los procesos. Con un circuito abierto, los terminales de la batería serán de 1,5 voltios. Este es el valor de EMF. Al conectar la carga, en este caso es una bombilla, tendrá un voltaje de 1 voltio.
La diferencia con una fuente ideal es la resistencia interna de la fuente de energía. A esta resistencia, se produce una caída de voltaje. La ley de Ohm describe estos procesos para una cadena completa.
Si el dispositivo de medición en los terminales de la fuente de energía eléctrica muestra un valor de 1.5 voltios, esta será una fuerza electromotriz, pero repetiremos, siempre que no haya carga.
Al conectar la carga, los terminales tendrán un valor claramente inferior. Esta es la tensión.
Conclusión
De lo anterior, podemos concluir que la principal diferencia entre el EMF y el voltaje es:
- La fuerza electromotriz depende de la fuente de energía, y el voltaje depende de la carga conectada y la corriente que fluye a través del circuito.
- La fuerza electromotriz es una cantidad física que caracteriza el trabajo de las fuerzas externas de origen no eléctrico que se producen en los circuitos de CC y CA.
- Voltaje y EMF tiene una sola unidad de medida: voltios.
- U es una cantidad física igual al trabajo del campo eléctrico efectivo producido cuando una carga de prueba unitaria se transfiere del punto A al punto B.
Por lo tanto, brevemente, si U se representa como una columna de agua, entonces se puede imaginar que EMF es una bomba que mantiene un nivel de agua constante. ¡Esperamos que después de leer el artículo comprenda la diferencia principal!
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