Каква е разликата между EMF и напрежението: просто обяснение на примера

Много хора (включително някои електротехници) объркват понятието електромоторна сила (ЕМП) и напрежение. Въпреки че тези понятия имат разлики. Въпреки факта, че те са незначителни, за специалиста не е трудно да ги разбере. Важна роля в това играе мерната единица. Напрежението и EMF се измерват в една единица - Volts. Разликите не свършват дотук, говорихме за всичко подробно в статията!

Какво е електромоторна сила

Разгледахме подробно този проблем в отделна статия:https://electroexp.com/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

EMF се разбира като физическо количество, характеризиращо действието на всякакви външни сили, разположени в източници на енергия постоянен или променлив ток, Освен това, ако има затворена верига, тогава можем да кажем, че ЕРС е равна на работата на силите при придвижване на положителен заряд към отрицателен в затворена верига. Или с прости думи, ЕМП на източник на ток представлява работата, необходима за преместване на единица заряд между полюсите.

 Идеални и реални източници

Освен това, ако източникът на ток има безгранична мощност и няма вътрешно съпротивление (позиция А на фигурата), тогава ЕМП може да се изчисли от Закон на Ом за верижната секциязащото напрежението и електромоторната сила в този случай са равни.

I = U / R,

където U е напрежението, а в разглеждания пример е ЕМП.

Реалното захранване обаче има ограничено вътрешно съпротивление. Следователно такова изчисление не може да се приложи на практика. В този случай, за да определите ЕМП, използвайте формулата за цялата верига.

I = E / (R + r),

където E (наричан също "ԑ") е ЕМП; R е съпротивлението на натоварването, r е вътрешното съпротивление на източника на захранване, I е токът във веригата.

Тази формула обаче не отчита съпротивлението на проводниците на веригата. Необходимо е да се разбере, че вътре в източника на постоянен ток и във външната верига токът протича в различни посоки. Разликата се състои във факта, че вътре в елемента тече от минус към плюс, а след това във външната верига от плюс към минус.

Това е ясно илюстрирано на фигурата по-долу:

Посока на текущия поток в клетката и на товара

В този случай електромоторната сила се измерва с волтметър, в случая, когато няма натоварване, т.е. Източникът на захранване работи на празен ход.

За да намерите ЕМП чрез съпротивлението на напрежението и натоварването, трябва да намерите вътрешното съпротивление на източника на захранване, за това измерете напрежението два пъти при различни токове на натоварване и след това да намерите вътрешното съпротивление. По-долу е процедурата за изчисление по формули, тогава R1, R2 са съпротивлението на натоварването за първото и второто измерване, съответно останалите стойности са сходни, U1, U2 са източника на напрежение в неговите клеми под товар.

Значи, ние знаем тока, тогава той е равен на:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

където:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

Ако заменим в първите уравнения, тогава:

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

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

Сега разделяме лявата и дясната част помежду си:

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

След изчисляване на съпротивлението на източника на ток, получаваме:

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

Вътрешно съпротивление r:

r = (U1 + U2) / I,

където U1, U2 е напрежението в изводите на клемите при различни токове на натоварване, I е токът във веригата.

Тогава ЕМП е:

E = I * (R + r) или E = U1 + I1 * r

Какво е напрежение

Електрическото напрежение (обозначено като U) е физическо количество, което отразява количествената характеристика на електрическото поле при прехвърляне на заряд от точка А в точка Б. Съответно напрежението може да бъде между две точки на веригата, но за разлика от ЕРС, то може да бъде между две заключения от които един от елементите на веригата. Спомнете си, че ЕМП характеризира работата, извършена от външни сили, тоест работата на източника на ток или ЕМП за прехвърляне на заряд през цялата верига, а не върху конкретен елемент.

Това определение може да бъде изразено на прост език. Напрежението на източници на постоянен ток е силата, която движи свободните електрони от един атом към друг в определена посока.

За променлив ток се използват следните понятия:

  • мигновеното напрежение е потенциалната разлика между точките в даден период от време;
  • амплитудна стойност - представлява максималната стойност по модул моментната стойност на напрежението за определен период от време;
  • средната стойност е постоянната компонента на напрежението;
  • RMS и RMS.

Напрежението на веригата зависи от материала на проводника, устойчивостта на натоварване и температурата. Подобно на двигателната сила се измерва във волта.

Често, за да разберем физическия смисъл на стреса, той се сравнява с водна кула. Водният стълб се идентифицира с напрежение, а дебитът - с ток.

В същото време водният стълб в кулата постепенно намалява, което характеризира намаляване на напрежението и намаляване на силата на тока.

И така, каква е разликата

За по-добро разбиране на разликата в електромоторната сила от напрежението, помислете за пример. Има източник на електрическа енергия с безкрайна мощност, в който няма вътрешно съпротивление. В електрическата верига е монтиран товар. В този случай твърдението, че ЕМП и напрежението са еднакво равни, тоест няма разлика между тези понятия, е вярно.

Това обаче са идеални условия, които не се случват в реалния живот. Тези условия се използват изключително при изчисленията. В реалния живот се взема предвид вътрешното съпротивление на източника на енергия. В този случай EMF и напрежението са различни.

Вътрешно съпротивление на клетка

Фигурата показва каква ще бъде разликата в стойностите на електромоторната сила и напрежението в реални условия. Горната формула за закон на Ом за пълна верига описва всички процеси. При отворена верига клемите на батерията ще бъдат 1,5 волта. Това е стойността на EMF. Свързвайки товара, в този случай това е крушка, тя ще има напрежение от 1 волт.

Разликата от идеалния източник е вътрешното съпротивление на източника на енергия. При това съпротивление настъпва спад на напрежението. Тези процеси са описани от закона на Ом за пълна верига.

Ако измервателното устройство в клемите на източника на енергия покаже стойност 1,5 Волта, това ще бъде електромоторна сила, но повтаряме, при условие, че няма натоварване.

Когато свързвате товара, клемите ще имат ясно по-ниска стойност. Това е напрежението.

заключение

От горното можем да заключим, че основната разлика между ЕМП и напрежението е:

  1. Електромоторната сила зависи от източника на захранване, а напрежението зависи от свързаното натоварване и тока, протичащ през веригата.
  2. Електромоторна сила е физическо количество, което характеризира работата на външни сили с неелектрически произход, възникващи в вериги постоянен и променлив ток.
  3. Напрежението и EMF има една единица за измерване - Volt.
  4. U е физическо количество, равно на работата на ефективното електрическо поле, произведено при прехвърляне на единица заряд за изпитване от точка А в точка Б.

По този начин, накратко, ако U е представен като колона вода, тогава EMF може да се представи, че това е помпа, която поддържа постоянно ниво на водата. Надяваме се, че след като прочетете статията, ще разберете основната разлика!

Свързани материали:

Зареждане...

Добави коментар

Задължителните полета са маркирани *