Sự khác biệt giữa EMF và điện áp là gì: một lời giải thích đơn giản về ví dụ
Lực điện động là gì
Chúng tôi đã xem xét vấn đề này một cách chi tiết trong một bài viết riêng:https://electroEx.com/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
EMF được hiểu là một đại lượng vật lý đặc trưng cho hoạt động của bất kỳ lực bên ngoài nào nằm trong nguồn điện dòng điện trực tiếp hoặc xen kẽ. Hơn nữa, nếu có một mạch kín, thì chúng ta có thể nói rằng EMF tương đương với công của các lực trong việc di chuyển một điện tích dương thành âm trong một mạch kín. Hay nói một cách đơn giản, EMF của một nguồn hiện tại thể hiện công việc cần thiết để di chuyển một đơn vị điện tích giữa các cực.
Ngoài ra, nếu nguồn hiện tại có sức mạnh vô hạn và không có điện trở trong (vị trí A trong hình), thì EMF có thể được tính từ Luật Ohm cho phần chuỗibởi vì điện áp và suất điện động trong trường hợp này bằng nhau.
Tôi = U / R,
Trong đó U là điện áp và trong ví dụ được xem xét là EMF.
Tuy nhiên, một nguồn cung cấp năng lượng thực sự có một sức đề kháng nội bộ hữu hạn. Do đó, một tính toán như vậy không thể được áp dụng trong thực tế. Trong trường hợp này, để xác định EMF sử dụng công thức cho mạch hoàn chỉnh.
I = E / (R + r),
trong đó E (còn được gọi là "") là EMF; R là điện trở tải, r là điện trở trong của nguồn điện, I là dòng điện trong mạch.
Tuy nhiên, công thức này không tính đến điện trở của các dây dẫn. Cần phải hiểu rằng bên trong nguồn DC và trong mạch ngoài, dòng điện chạy theo các hướng khác nhau. Sự khác biệt nằm ở chỗ bên trong phần tử nó chảy từ âm sang cộng, sau đó ở mạch ngoài từ cộng sang trừ.
Điều này được minh họa rõ ràng trong hình dưới đây:
Trong trường hợp này, suất điện động được đo bằng vôn kế, trong trường hợp khi không có tải, tức là Nguồn điện không tải.
Để tìm EMF thông qua điện áp và điện trở tải, bạn cần tìm điện trở trong của nguồn điện, để đo điện áp này hai lần ở các dòng tải khác nhau, sau đó tìm điện trở trong. Dưới đây là quy trình tính toán bằng cách sử dụng các công thức, sau đó R1, R2 là điện trở tải cho các phép đo thứ nhất và thứ hai, tương ứng, các giá trị còn lại tương tự nhau, U1, U2 là điện áp nguồn tại các cực của nó khi tải.
Vì vậy, chúng ta biết hiện tại, sau đó nó bằng:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
Trong đó:
R 1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Nếu chúng ta thay thế trong các phương trình đầu tiên, thì:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Bây giờ chúng ta chia các phần bên trái và bên phải cho nhau:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Sau khi tính toán điện trở của nguồn hiện tại, chúng tôi nhận được:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Kháng nội bộ r:
r = (U1 + U2) / I,
Trong đó U1, U2 là điện áp tại các cực nguồn ở các dòng tải khác nhau, I là dòng điện trong mạch.
Thì EMF là:
E = I * (R + r) hoặc E = U1 + I1 * r
Điện áp là gì
Điện áp điện (ký hiệu là U) là đại lượng vật lý phản ánh đặc tính định lượng của điện trường để truyền điện tích từ điểm A đến điểm B. Theo đó, điện áp có thể nằm giữa hai điểm của mạch, nhưng không giống như EMF, nó có thể nằm giữa hai kết luận trong đó một trong những yếu tố của chuỗi. Hãy nhớ lại rằng EMF đặc trưng cho công việc được thực hiện bởi các lực bên ngoài, nghĩa là công việc của nguồn hiện tại hoặc EMF để truyền điện tích qua toàn bộ mạch chứ không phải trên một phần tử cụ thể.
Định nghĩa này có thể được thể hiện bằng ngôn ngữ đơn giản. Điện áp của các nguồn dòng điện trực tiếp là lực di chuyển các electron tự do từ nguyên tử này sang nguyên tử khác theo một hướng nhất định.
Đối với dòng điện xoay chiều, các khái niệm sau được sử dụng:
- điện áp tức thời là sự khác biệt tiềm năng giữa các điểm trong một khoảng thời gian nhất định;
- giá trị biên độ - biểu thị giá trị tối đa modulo giá trị điện áp tức thời trong một khoảng thời gian;
- giá trị trung bình là thành phần không đổi của điện áp;
- RMS và RMS.
Điện áp của mạch phụ thuộc vào vật liệu của dây dẫn, điện trở tải và nhiệt độ. Giống như lực điện động được đo bằng Volts.
Thông thường, để hiểu ý nghĩa vật lý của căng thẳng, nó được so sánh với một tháp nước. Cột nước được xác định với điện áp, và dòng chảy với dòng điện.
Đồng thời, cột nước trong tháp giảm dần, đặc trưng cho việc giảm điện áp và giảm cường độ dòng điện.
Vì vậy, sự khác biệt là gì
Để hiểu rõ hơn về sự khác biệt của lực điện động từ điện áp, hãy xem xét một ví dụ. Có một nguồn năng lượng điện của năng lượng vô hạn, trong đó không có điện trở trong. Một tải được gắn trong mạch điện. Trong trường hợp này, tuyên bố rằng EMF và điện áp là bằng nhau, nghĩa là, không có sự khác biệt giữa các khái niệm này, là đúng.
Tuy nhiên, đây là những điều kiện lý tưởng không xảy ra trong cuộc sống thực. Những điều kiện này được sử dụng riêng trong các tính toán. Trong cuộc sống thực, điện trở trong của nguồn điện được tính đến. Trong trường hợp này, EMF và điện áp là khác nhau.
Hình vẽ cho thấy sự khác biệt sẽ là gì trong các giá trị của suất điện động và điện áp trong điều kiện thực. Công thức trên cho luật Ohm cho một chuỗi hoàn chỉnh mô tả tất cả các quy trình. Với một mạch mở, các cực của pin sẽ là 1,5 Volts. Đây là giá trị của EMF. Bằng cách kết nối tải, trong trường hợp này là bóng đèn, nó sẽ có điện áp 1 volt.
Sự khác biệt từ một nguồn lý tưởng là điện trở trong của nguồn điện. Tại điện trở này, xảy ra sụt áp. Các quy trình này được mô tả bởi luật Ohm cho một chuỗi hoàn chỉnh.
Nếu thiết bị đo ở các cực của nguồn điện cho thấy giá trị 1,5 Volts, thì đó sẽ là lực điện động, nhưng chúng tôi lặp lại, trong điều kiện không có tải.
Khi kết nối tải, các thiết bị đầu cuối sẽ có giá trị thấp hơn rõ ràng. Đây là sự căng thẳng.
Phần kết luận
Từ những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng sự khác biệt chính giữa EMF và điện áp là:
- Lực điện động phụ thuộc vào nguồn điện, và điện áp phụ thuộc vào tải kết nối và dòng điện chạy qua mạch.
- Lực điện động là một đại lượng vật lý đặc trưng cho công của các lực bên ngoài có nguồn gốc không điện xảy ra trong các mạch điện một chiều và xoay chiều.
- Điện áp và EMF có một đơn vị đo lường duy nhất - Volt.
- U là đại lượng vật lý bằng công của điện trường hiệu dụng được tạo ra khi một điện tích thử nghiệm đơn vị được chuyển từ điểm A đến điểm B.
Do đó, một cách ngắn gọn, nếu U được biểu diễn dưới dạng cột nước, thì EMF có thể được tưởng tượng rằng đó là một máy bơm duy trì mức nước không đổi. Chúng tôi hy vọng rằng sau khi đọc bài viết bạn sẽ hiểu sự khác biệt chính!
Tài liệu liên quan:
Đang tải...
