Mi a különbség az EMF és a feszültség között: egyszerű magyarázat a példában
Mi az elektromotoros erő?
Ezt a kérdést külön cikkben részletesen megvizsgáltuk:https://our.electricianexp.com/hu/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
Az EMF alatt az energiaforrásokban elhelyezkedő bármely külső erő működését jellemző fizikai mennyiséget értjük egyenáram vagy váltakozó áram. Sőt, ha van egy zárt áramkör, akkor azt mondhatjuk, hogy az EMF megegyezik az erők által kifejtett erővel, ha a pozitív töltést negatív irányba mozgatja egy zárt körben. Vagy egyszerűen fogalmazva: az aktuális forrás EMF-je azt a munkát jelöli, amely az egységenkénti töltés oszlopok közötti áthelyezéséhez szükséges.
Sőt, ha az áramforrás végtelen teljesítménnyel rendelkezik, és nincs belső ellenállása (az ábrán az A helyzet), akkor az EMF kiszámítható Ohm-törvény a láncszakaszramivel a feszültség és az elektromotoros erő ebben az esetben egyenlő.
I = U / R,
ahol U a feszültség, és a vizsgált példában az EMF.
A valódi tápegységnek azonban véges belső ellenállása van. Ezért egy ilyen számítást nem lehet a gyakorlatban alkalmazni. Ebben az esetben az EML meghatározásához használja a teljes áramkör képletét.
I = E / (R + r),
ahol E (más néven "ԑ") az EML; R a terhelési ellenállás, r az áramforrás belső ellenállása, I az áramkör árama.
Ez a képlet azonban nem veszi figyelembe az áramvezetők ellenállását. Meg kell értenünk, hogy az egyenáramú forrásban és a külső áramkörben az áram különböző irányokba áramlik. A különbség abban rejlik, hogy az elem belsejében mínuszról pluszra áramlik, majd a külső áramkörben pluszról mínuszra.
Ezt világosan szemlélteti az alábbi ábra:
Ebben az esetben az elektromotoros erőt voltmérővel mérik, abban az esetben, ha nincs terhelés, azaz Az áramforrás alapjáraton van.
Az EML megkereséséhez a feszültség és a terhelési ellenállás során meg kell találnia az áramforrás belső ellenállását, ehhez meg kell mérni a feszültséget kétszer a különböző terhelési áramok mellett, majd meg kell találni a belső ellenállást. Az alábbiakban a képlet szerinti számítási eljárást alkalmazzuk, majd R1, R2 az első és a második mérés terhelési ellenállása, a fennmaradó értékek hasonlóak, U1, U2 a forrásfeszültség a végpontján terhelés alatt.
Tehát, tudjuk az áramot, akkor ez egyenlő:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
ahol:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Ha az első egyenletekben helyettesítjük, akkor:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Most megosztjuk a bal és a jobb részt egymással:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Az áramforrás ellenállásának kiszámítása után a következőt kapjuk:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Belső ellenállás r:
r = (U1 + U2) / I,
ahol U1, U2 a feszültség a forrás kivezetésein, különböző terhelési áramok mellett, I az áram az áramkörben.
Akkor az EMF:
E = I * (R + r) vagy E = U1 + I1 * r
Mi a feszültség?
Az elektromos feszültség (U-val jelölve) egy fizikai mennyiség, amely tükrözi az elektromos mező kvantitatív tulajdonságait, amikor a töltést az A pontból a B pontba továbbítja. Ennek megfelelően a feszültség lehet az áramkör két pontja között, de az EMF-mel ellentétben két következtetés között lehet, amelyek között a lánc egyik eleme. Emlékezzünk arra, hogy az EMF a külső erők által végzett munkát, azaz az áramforrás vagy az EMF munkáját jellemzi, hogy a töltést az egész áramkörön keresztül továbbítsa, nem pedig egy adott elemre.
Ez a meghatározás egyszerű nyelven fejezhető ki. Az egyenáramú források feszültsége az az erő, amely a szabad elektronokat egy atomból a másikba mozgatja egy meghatározott irányban.
A váltakozó áramhoz a következő fogalmakat kell használni:
- a pillanatnyi feszültség a pontok közötti potenciális különbség egy adott időszakban;
- amplitúdóérték - a pillanatnyi feszültség értékének egy adott időtartamra eső maximális értéke;
- az átlagérték a feszültség állandó összetevője;
- RMS és RMS.
Az áramkör feszültsége a vezető anyagától, a terhelési ellenállástól és a hőmérséklettől függ. Akárcsak az elektromotoros erőt V-ban mérik.
A stressz fizikai jelentésének megértése érdekében ezt gyakran hasonlítják egy víztoronyhoz. A vízoszlopot azonosítják a feszültséggel, az áramlást pedig az árammal.
Ugyanakkor a torony vízoszlopa fokozatosan csökken, ami jellemzi a feszültség és az áramszilárdság csökkenését.
Szóval mi a különbség
Tekintsen meg egy példát annak érdekében, hogy jobban megértse, mi az elektromotoros erő különbsége a feszültségtől. Van egy végtelen energiájú energiaforrás, amelyben nincs belső ellenállás. Teher van felszerelve az elektromos áramkörbe. Ebben az esetben igaz az az állítás, miszerint az EMF és a feszültség azonosak, azaz nincs különbség ezen fogalmak között.
Ezek azonban ideális feltételek, amelyek a valós életben nem fordulnak elő. Ezeket a feltételeket kizárólag a számítások során használják. A valós életben figyelembe veszik az energiaforrás belső ellenállását. Ebben az esetben az EMF és a feszültség eltérnek.
Az ábra azt mutatja, hogy mi lesz a különbség az elektromotor erő és feszültség értékeiben a valós körülmények között. A Ohm törvényének fenti, teljes láncra vonatkozó képlete leírja az összes folyamatot. Megszakadt áramkör esetén az akkumulátor kivezetései 1,5 V lesz. Ez az EMF értéke. A teher csatlakoztatásával, ebben az esetben egy izzóval, feszültsége 1 volt.
Az ideális forrástól való eltérés az áramforrás belső ellenállása. Ezen az ellenállásnál feszültség esik. Ezeket a folyamatokat Ohm törvénye írja le egy teljes láncra.
Ha a mérőkészülék az áramforrás kivezetésein 1,5 V értéket mutat, akkor ez elektromotoros erő, de megismételjük, feltéve, hogy nincs terhelés.
A rakomány csatlakoztatásakor a sorkapcsok értéke egyértelműen alacsonyabb lesz. Ez a feszültség.
következtetés
A fentiekből arra következtethetünk, hogy az EMF és a feszültség közötti fő különbség a következő:
- Az elektromotoros erő az áramforrástól függ, a feszültség pedig a csatlakoztatott terheléstől és az áramkörön átfolyó áramtól függ.
- Az elektromotoros erő egy fizikai mennyiség, amely jellemzi a nem elektromos eredetű, az egyenáramú és váltakozó áramú áramkörökben fellépő külső erők munkáját.
- A feszültségnek és az EMF-nek egyetlen mértékegysége van - volt.
- U egy fizikai mennyiség, amely megegyezik a tényleges elektromos mező munkájával, amely akkor keletkezik, amikor az egység vizsgálati töltését az A pontról a B pontra továbbítják.
Így röviden, ha U jelentése vízoszlop, akkor az EMF elképzelhető, hogy egy szivattyú tart fenn állandó vízszintet. Reméljük, hogy a cikk elolvasása után megérti a fő különbséget!
Kapcsolódó anyagok:
Betöltés ...
