อะไรคือความแตกต่างระหว่าง EMF และแรงดันไฟฟ้า: คำอธิบายง่ายๆในตัวอย่าง

แรงเคลื่อนไฟฟ้าคืออะไร

เราตรวจสอบปัญหานี้โดยละเอียดในบทความอื่น:https://our.electricianexp.com/th/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

EMF ถูกเข้าใจว่าเป็นปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะการทำงานของแรงภายนอกใด ๆ กระแสตรงหรือกระแสสลับ. ยิ่งไปกว่านั้นถ้ามีวงจรปิดเราสามารถพูดได้ว่า EMF มีค่าเท่ากับการทำงานของกองกำลังในการเคลื่อนที่ประจุบวกเป็นลบในวงจรปิด หรือกล่าวง่ายๆว่า EMF ของแหล่งปัจจุบันหมายถึงงานที่ต้องใช้ในการเคลื่อนย้ายประจุระหว่างเสา

ยิ่งกว่านั้นถ้าแหล่งกระแสมีกำลังไม่ จำกัด และไม่มีการต้านทานภายใน (ตำแหน่ง A ในภาพ) จากนั้น EMF สามารถคำนวณได้จาก กฎของโอห์มสำหรับส่วนลูกโซ่เพราะ แรงดันไฟฟ้าและแรงเคลื่อนไฟฟ้าในกรณีนี้เท่ากัน

I = U / R

โดยที่ U คือแรงดันไฟฟ้าและในตัวอย่างที่พิจารณาคือ EMF

อย่างไรก็ตามแหล่งจ่ายไฟที่แท้จริงมีความต้านทานภายใน จำกัด ดังนั้นการคำนวณดังกล่าวไม่สามารถนำไปใช้ในทางปฏิบัติ ในกรณีนี้เพื่อกำหนด EMF ให้ใช้สูตรสำหรับวงจรที่สมบูรณ์

I = E / (R + r)

โดยที่ E (เรียกอีกอย่างว่า "ԑ") คือ EMF; R คือความต้านทานโหลด, r คือความต้านทานภายในของแหล่งพลังงาน, ฉันเป็นกระแสในวงจร

อย่างไรก็ตามสูตรนี้ไม่ได้คำนึงถึงความต้านทานของตัวนำวงจร มีความจำเป็นต้องเข้าใจว่าภายในแหล่งจ่ายกระแสตรงและในวงจรภายนอกกระแสจะไหลไปในทิศทางที่ต่างกัน ความแตกต่างอยู่ในความจริงที่ว่าภายในองค์ประกอบนั้นไหลจากลบเป็นบวกจากนั้นในวงจรภายนอกจากบวกถึงลบ

นี่คือตัวอย่างชัดเจนในรูปด้านล่าง:

ในกรณีนี้แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะถูกวัดด้วยโวลต์มิเตอร์ในกรณีที่ไม่มีโหลดนั่นคือ แหล่งพลังงานไม่ทำงาน

ในการค้นหา EMF ผ่านแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานโหลดคุณจะต้องค้นหาความต้านทานภายในของแหล่งพลังงานสำหรับการวัดแรงดันสองครั้งที่กระแสโหลดที่แตกต่างกันแล้วค้นหาความต้านทานภายใน ด้านล่างเป็นขั้นตอนการคำนวณตามสูตรจากนั้น R1, R2 คือความต้านทานโหลดสำหรับการวัดครั้งแรกและครั้งที่สองตามลำดับค่าที่เหลือจะคล้ายกัน U1, U2 เป็นแรงดันไฟฟ้าต้นทางที่ขั้วใต้โหลด

ดังนั้นเรารู้กระแสแล้วมันเท่ากับ:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

ประเด็น:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

หากเราแทนที่สมการแรกแล้ว:

I1 = E / ((U1 / I1) + r)

I2 = E / ((U2 / I2) + r)

ตอนนี้เราแบ่งส่วนซ้ายและขวาเข้าด้วยกัน:

(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]

หลังจากคำนวณความต้านทานของแหล่งกระแสแล้วเราจะได้รับ:

r = (U1-U2) / (I1-I2)

ความต้านทานภายใน r:

r = (U1 + U2) / I

เมื่อ U1, U2 เป็นแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต้นทางของกระแสโหลดที่ต่างกันฉันเป็นกระแสในวงจร

จากนั้น EMF คือ:

E = I * (R + r) หรือ E = U1 + I1 * r

แรงดันคืออะไร

แรงดันไฟฟ้า (แสดงเป็น U) เป็นปริมาณทางกายภาพที่สะท้อนลักษณะเชิงปริมาณของสนามไฟฟ้าในการถ่ายโอนประจุจากจุด A ถึงจุด B ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าสามารถอยู่ระหว่างสองจุดของวงจร แต่ต่างจาก EMF มันอาจอยู่ระหว่างสองข้อสรุปที่ หนึ่งในองค์ประกอบของห่วงโซ่ จำได้ว่า EMF แสดงลักษณะงานที่ดำเนินการโดยกองกำลังของบุคคลที่สามนั่นคืองานของแหล่งที่มาปัจจุบันหรือ EMF เพื่อถ่ายโอนประจุผ่านวงจรทั้งหมดและไม่ได้อยู่ในองค์ประกอบเฉพาะ

คำจำกัดความนี้สามารถแสดงในภาษาที่เรียบง่าย แรงดันไฟฟ้าของแหล่งกระแสตรงคือแรงที่เคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนอิสระจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งในทิศทางที่แน่นอน

สำหรับกระแสสลับจะใช้แนวคิดต่อไปนี้:

• แรงดันไฟฟ้าทันทีคือความต่างศักย์ระหว่างจุดในช่วงเวลาที่กำหนด
• ค่าแอมพลิจูด - แสดงถึงค่าสูงสุดโมดูโลค่าแรงดันทันทีในช่วงระยะเวลาหนึ่ง
• ค่าเฉลี่ยคือส่วนประกอบคงที่ของแรงดันไฟฟ้า
• RMS และ RMS

แรงดันไฟฟ้าของวงจรขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวนำความต้านทานโหลดและอุณหภูมิ เช่นเดียวกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่วัดได้ในโวลต์

บ่อยครั้งที่การเข้าใจความหมายทางกายภาพของความเครียดนั้นถูกเปรียบเทียบกับอ่างเก็บน้ำ คอลัมน์น้ำถูกระบุด้วยแรงดันไฟฟ้าและการไหลของกระแสไฟฟ้า

ในเวลาเดียวกันเสาน้ำในหอคอยจะค่อยๆลดลงซึ่งเป็นลักษณะของแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงและความแข็งแรงของกระแสไฟฟ้าลดลง

ดังนั้นความแตกต่างคืออะไร

เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับความแตกต่างของแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าให้พิจารณาตัวอย่าง มีแหล่งพลังงานไฟฟ้าของพลังงานอนันต์ซึ่งไม่มีความต้านทานภายใน โหลดถูกติดตั้งในวงจรไฟฟ้า ในกรณีนี้คำแถลงว่า EMF และแรงดันไฟฟ้าเท่ากันนั่นคือไม่มีความแตกต่างระหว่างแนวคิดเหล่านี้เป็นจริง

อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้เป็นเงื่อนไขในอุดมคติที่ไม่ได้เกิดขึ้นในชีวิตจริง เงื่อนไขเหล่านี้ใช้เฉพาะในการคำนวณ ในชีวิตจริงความต้านทานภายในของแหล่งพลังงานถูกนำมาพิจารณา ในกรณีนี้ EMF และแรงดันไฟฟ้าจะแตกต่างกัน

รูปแสดงความแตกต่างในค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าในสภาพจริง สูตรข้างต้นสำหรับกฎของโอห์มสำหรับสายโซ่สมบูรณ์อธิบายกระบวนการทั้งหมด เมื่อใช้วงจรเปิดเทอร์มินัลแบตเตอรี่จะเป็น 1.5 โวลต์ นี่คือค่าของ EMF โดยการเชื่อมต่อโหลดในกรณีนี้มันเป็นหลอดไฟมันจะมีแรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์

ความแตกต่างจากแหล่งอุดมคติคือความต้านทานภายในของแหล่งพลังงาน ที่ความต้านทานนี้แรงดันไฟฟ้าตกจะเกิดขึ้น กระบวนการเหล่านี้อธิบายโดยกฎของโอห์มสำหรับกระบวนการลูกโซ่ที่สมบูรณ์

หากอุปกรณ์การวัดที่ขั้วของแหล่งพลังงานแสดงค่า 1.5 โวลต์มันจะเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้า แต่เราทำซ้ำหากไม่มีการโหลด

เมื่อเชื่อมต่อโหลดเทอร์มินัลจะมีค่าต่ำกว่าอย่างชัดเจน นี่คือความตึงเครียด

ข้อสรุป

จากข้างต้นเราสามารถสรุปได้ว่าความแตกต่างหลักระหว่าง EMF และแรงดันคือ:

1. แรงเคลื่อนไฟฟ้าขึ้นกับแหล่งพลังงานและแรงดันขึ้นอยู่กับโหลดที่เชื่อมต่อและกระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจร
2. แรงเคลื่อนไฟฟ้าคือปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะการทำงานของแรงภายนอกของแหล่งกำเนิดที่ไม่ใช่ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวงจร DC และ AC
3. แรงดันไฟฟ้าและ EMF มีหน่วยการวัดเดียว - โวลต์
4. U คือปริมาณทางกายภาพเท่ากับผลงานของสนามไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพที่เกิดขึ้นเมื่อค่าการทดสอบหน่วยถูกโอนจากจุด A ไปยังจุด B

ดังนั้นในเวลาสั้น ๆ หากคุณเป็นตัวแทนของคอลัมน์น้ำแล้ว EMF สามารถจินตนาการได้ว่ามันเป็นเครื่องสูบน้ำที่รักษาระดับน้ำคงที่ เราหวังว่าหลังจากอ่านบทความคุณจะเข้าใจถึงความแตกต่างที่สำคัญ!

วัสดุที่เกี่ยวข้อง:

• อะไรคือความแตกต่างระหว่างหม้อแปลงและเครื่องเปลี่ยนรูปแบบอัตโนมัติ
• ความแตกต่างระหว่างคอนแทคเตอร์และสตาร์ทเตอร์
• วิธีการตรวจสอบว่ามีแรงดันไฟฟ้าในเต้าเสียบ