EMF et tension dans le circuit électrique

De nombreuses personnes (y compris certains électriciens) confondent le concept de force électromotrice (CEM) et de tension. Bien que ces concepts soient différents. Malgré le fait qu'ils soient insignifiants, il est difficile pour un non-spécialiste de les comprendre. L'unité de mesure joue un rôle important à cet égard. La tension et la CEM sont mesurées dans les mêmes unités - Volts. Les différences ne s'arrêtent pas là, nous avons parlé de tout en détail dans l'article !

Qu'est-ce que la force électromotrice

Nous avons examiné cette question en détail dans un article séparé: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

EMF est compris comme une quantité physique qui caractérise le travail de toutes les forces externes situées dans les alimentations CC ou CA. De plus, s'il y a un circuit fermé, alors nous pouvons dire que la CEM est égale au travail des forces pour déplacer une charge positive vers une charge négative le long d'un circuit fermé. Ou en termes simples, l'EMF d'une source de courant représente le travail requis pour déplacer une unité de charge entre les pôles.

De plus, si la source de courant a une puissance infinie et qu'il n'y a pas de résistance interne (position A sur la figure), alors la CEM peut être calculée par Loi d'Ohm pour un tronçon de chaînepuisque la tension et la force électromotrice dans ce cas sont égales.

I = U / R,

où U - tension, et dans l'exemple considéré - EMF.

Cependant, une alimentation réelle a une résistance interne finie. Par conséquent, ce calcul ne peut pas être appliqué dans la pratique. Dans ce cas, la formule du circuit complet est utilisée pour déterminer la FEM.

I = E / (R + r),

où E (également désigné par "ԑ") - EMF; R est la résistance de charge, r est la résistance interne de l'alimentation, I est le courant dans le circuit.

Cependant, cette formule ne prend pas en compte la résistance des conducteurs du circuit. Il faut comprendre qu'à l'intérieur de la source continue et dans le circuit externe, le courant circule dans des directions différentes. La différence est qu'à l'intérieur de l'élément, il circule du moins au plus, puis dans le circuit externe du plus au moins.

Ceci est clairement illustré dans la figure ci-dessous :

Dans ce cas, la force électromotrice est mesurée avec un voltmètre, dans le cas où il n'y a pas de charge, c'est à dire. l'alimentation est au ralenti.

Pour trouver l'EMF à travers la tension et la résistance de charge, vous devez trouver la résistance interne de la source alimentation, pour cela, la tension est mesurée deux fois à différents courants de charge, après quoi la tension interne la résistance. Vous trouverez ci-dessous la procédure de calcul par les formules, puis R1, R2 sont la résistance de charge pour le premier et le deuxième mesures, respectivement, les quantités restantes sont similaires, U1, U2 sont la tension source à ses bornes sous charge.

Donc, on connait le courant, alors il est égal à :

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

Où:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

Si substitué dans les premières équations, alors :

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

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

Séparons maintenant les côtés gauche et droit l'un de l'autre :

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

Après calcul par rapport à la résistance de la source de courant, on obtient :

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

Résistance interne r :

r = (U1 + U2) / I,

où U1, U2 est la tension aux bornes de la source à différents courants de charge, I est le courant dans le circuit.

Alors l'EMF est égal à :

E = I * (R + r) ou E = U1 + I1 * r

Quelle est la tension

La tension électrique (notée U) est une grandeur physique qui reflète la caractéristique quantitative du travail d'un champ électrique dans le transfert de charge du point A au point B. En conséquence, la tension peut être entre deux points du circuit, mais contrairement à la FEM, elle peut être entre les deux bornes de certains des éléments du circuit. Rappelons que EMF caractérise le travail effectué par des forces extérieures, c'est-à-dire le travail de la source de courant elle-même ou EMF pour transférer la charge à travers l'ensemble du circuit, et non sur un élément spécifique.

Cette définition peut être exprimée en termes simples. La tension continue est la force qui déplace les électrons libres d'un atome à un autre dans une direction spécifique.

Pour le courant alternatif, les concepts suivants sont utilisés :

• la tension instantanée est la différence de potentiel entre les points dans une période de temps donnée ;
• valeur de crête - représente la valeur maximale modulo la valeur de tension instantanée sur une période de temps ;
• valeur moyenne - composante de tension constante;
• RMS et RMS.

La tension d'une section d'un circuit dépend du matériau du conducteur, de la résistance de charge et de la température. Ainsi que la force électromotrice est mesurée en Volts.

Souvent, pour comprendre la signification physique du stress, on le compare à un château d'eau. La colonne d'eau est identifiée par la tension et le flux par le courant.

Dans ce cas, la colonne d'eau dans la tour diminue progressivement, ce qui caractérise une diminution de la tension et une diminution de l'intensité du courant.

Alors quelle est la différence

Pour mieux comprendre quelle est la différence entre la force électromotrice et la tension, prenons un exemple. Il existe une source d'énergie électrique de puissance infinie, dans laquelle il n'y a pas de résistance interne. Une charge est montée dans le circuit électrique. Dans ce cas, il sera vrai que la FEM et la tension sont identiques, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de différence entre ces concepts.

Cependant, ce sont des conditions idéales qui ne se produisent pas dans la vie réelle. Ces conditions sont utilisées exclusivement pour les calculs. Dans la vraie vie, la résistance interne de l'alimentation est prise en compte. Dans ce cas, EMF et tension sont différents.

La figure montre quelle sera la différence entre les valeurs de la force électromotrice et de la tension dans des conditions réelles. La formule ci-dessus pour la loi d'Ohm pour un circuit complet décrit tous les processus. En circuit ouvert, les bornes de la batterie auront une valeur de 1,5 Volts. C'est la valeur EMF. Après avoir connecté la charge, dans ce cas il s'agit d'une ampoule, elle aura une tension de 1 volt.

La différence par rapport à une source idéale est la résistance interne de la source d'alimentation. A cette résistance, une chute de tension se produit. Ces processus sont décrits par la loi d'Ohm pour un circuit complet.

Si l'appareil de mesure aux bornes de la source d'alimentation indique une valeur de 1,5 Volts, ce sera une force électromotrice, mais nous le répétons, à condition qu'il n'y ait pas de charge.

Lorsque la charge est connectée, les bornes auront une valeur volontairement inférieure. C'est la tension.

Sortir

De ce qui précède, nous pouvons conclure que la principale différence entre les champs électromagnétiques et la tension est :

1. La force électromotrice dépend de la source d'alimentation et la tension dépend de la charge connectée et du courant circulant dans le circuit.
2. La force électromotrice est une grandeur physique qui caractérise le travail des forces externes d'origine non électrique, se produisant dans les circuits CC et CA.
3. La tension et l'EMF ont une seule unité de mesure - Volt.
4. U est une quantité physique égale au travail du champ électrique effectif produit lors du transfert d'une seule charge d'essai du point A au point B.

Ainsi, brièvement, si nous représentons U comme une colonne d'eau, alors l'EMF peut être représenté comme une pompe qui maintient le niveau d'eau à un niveau constant. Nous espérons qu'après avoir lu l'article, la principale différence est devenue claire pour vous !

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