Mnoho lidí (včetně některých elektrikářů) si plete pojem elektromotorická síla (EMF) a napětí. Ačkoli se tyto koncepty liší. Navzdory skutečnosti, že jsou bezvýznamní, je pro nespecialisty obtížné jim porozumět. Měřicí jednotka v tom hraje důležitou roli. Napětí a EMF se měří ve stejných jednotkách - voltech. Rozdíly nekončí, o všem jsme si podrobně promluvili v článku!
Obsah:
- Co je to elektromotorická síla
- Co je napětí
- Jaký je tedy rozdíl
- Výstup
Co je to elektromotorická síla
Podrobně jsme tento problém zvážili v samostatném článku: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
EMF je chápán jako fyzikální veličina, která charakterizuje práci jakýchkoli vnějších sil umístěných v napájecích zdrojích DC nebo AC. Navíc, pokud existuje uzavřený obvod, pak můžeme říci, že EMF se rovná práci sil k přesunu kladného náboje na záporný po uzavřeném obvodu. Nebo zjednodušeně řečeno, EMF zdroje proudu představuje práci potřebnou k přesunu jednotkového náboje mezi póly.
Navíc, pokud má aktuální zdroj nekonečný výkon a neexistuje žádný vnitřní odpor (poloha A na obrázku), pak lze EMF vypočítat pomocí
Ohmův zákon pro řetězovou sekciod té doby napětí a elektromotorická síla jsou v tomto případě stejné.I = U / R,
kde U - napětí, a v uvažovaném příkladu - EMF.
Skutečný napájecí zdroj má však konečný vnitřní odpor. Tento výpočet proto nelze v praxi použít. V tomto případě se ke stanovení EMF použije vzorec pro celý obvod.
I = E / (R + r),
kde E (označováno také jako „ԑ“) - EMF; R je odpor zátěže, r je vnitřní odpor napájecího zdroje, I je proud v obvodu.
Tento vzorec však nezohledňuje odpor vodičů obvodu. Mělo by být zřejmé, že uvnitř zdroje stejnosměrného proudu a ve vnějším obvodu teče proud v různých směrech. Rozdíl je v tom, že uvnitř prvku proudí z minus do plus, pak ve vnějším obvodu z plus do mínus.
To je jasně znázorněno na obrázku níže:
V tomto případě se elektromotorická síla měří voltmetrem, v případě, že není žádné zatížení, tj. napájení je na volnoběh.
Chcete -li najít EMF napěťovým a zátěžovým odporem, musíte najít vnitřní odpor zdroje napájecí zdroj, za tímto účelem se napětí měří dvakrát při různých zatěžovacích proudech, po kterém interní odpor. Níže je uveden postup pro výpočet podle vzorců, potom R1, R2 jsou zatěžovací odpor pro první a druhý měření, zbývající veličiny jsou podobné, U1, U2 jsou zdrojové napětí na jeho svorkách pod zatížení.
Takže známe proud, pak se rovná:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
Kde:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Pokud jsou substituovány v prvních rovnicích, pak:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Nyní rozdělíme levou a pravou stranu na sebe:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Po výpočtu s ohledem na odpor aktuálního zdroje dostaneme:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Vnitřní odpor r:
r = (U1 + U2) / I,
kde U1, U2 je napětí na svorkách zdroje při různých zatěžovacích proudech, I je proud v obvodu.
Pak se EMF rovná:
E = I * (R + r) nebo E = U1 + I1 * r
Co je napětí
Elektrické napětí (označované jako U) je fyzikální veličina, která odráží kvantitativní charakteristiku práce elektrického pole při přenosu náboje z bodu A do bodu B. V souladu s tím může být napětí mezi dvěma body obvodu, ale na rozdíl od EMF může být mezi dvěma svorkami některých prvků obvodu. Připomeňme, že EMF charakterizuje práci vykonávanou vnějšími silami, to znamená práci samotného zdroje proudu nebo EMF při přenosu náboje celým obvodem, a nikoli na konkrétním prvku.
Tuto definici lze vyjádřit jednoduše. Stejnosměrné napětí je síla, která pohybuje volnými elektrony z jednoho atomu do druhého v určitém směru.
Pro střídavý proud se používají následující koncepty:
- okamžité napětí je potenciální rozdíl mezi body v daném časovém období;
- špičková hodnota - představuje maximální hodnotu modulo okamžité hodnoty napětí za určité časové období;
- průměrná hodnota - složka konstantního napětí;
- RMS a RMS.
Napětí části obvodu závisí na materiálu vodiče, odporu zátěže a teplotě. Stejně jako elektromotorická síla se měří ve voltech.
Abychom porozuměli fyzickému významu stresu, je často přirovnáván k vodárenské věži. Sloupec vody je identifikován napětím a průtok proudem.
Současně se postupně snižuje vodní sloupec ve věži, což charakterizuje pokles napětí a pokles síly proudu.
Jaký je tedy rozdíl
Pro lepší pochopení toho, jaký je rozdíl mezi elektromotorickou silou a napětím, zvažte příklad. Existuje zdroj elektrické energie nekonečné síly, ve kterém není žádný vnitřní odpor. V elektrickém obvodu je namontována zátěž. V tomto případě bude platit, že EMF a napětí jsou identicky stejné, to znamená, že mezi těmito koncepty není žádný rozdíl.
To jsou však ideální podmínky, které se v reálném životě nevyskytují. Tyto podmínky se používají výhradně pro výpočty. V reálném životě se bere v úvahu vnitřní odpor napájecího zdroje. V tomto případě jsou EMF a napětí odlišné.
Obrázek ukazuje, jaký bude rozdíl v hodnotách elektromotorické síly a napětí v reálných podmínkách. Výše uvedený vzorec pro Ohmův zákon pro celý obvod popisuje všechny procesy. Při otevřeném obvodu budou mít svorky baterie hodnotu 1,5 voltu. Toto je hodnota EMF. Po připojení zátěže bude v tomto případě žárovka mít napětí 1 volt.
Rozdíl od ideálního zdroje je vnitřní odpor zdroje energie. Při tomto odporu dochází k poklesu napětí. Tyto procesy jsou popsány Ohmovým zákonem pro celý obvod.
Pokud měřicí zařízení na svorkách zdroje energie ukazuje hodnotu 1,5 voltu, bude to elektromotorická síla, ale opakujeme, pokud není žádné zatížení.
Když je zátěž připojena, svorky budou mít záměrně nižší hodnotu. To je napětí.
Výstup
Z výše uvedeného můžeme usoudit, že hlavní rozdíl mezi EMF a napětím je:
- Elektromotorická síla závisí na zdroji energie a napětí závisí na připojeném zatížení a proudu protékajícím obvodem.
- Elektromotorická síla je fyzikální veličina, která charakterizuje práci vnějších sil neelektrického původu, vyskytujících se ve stejnosměrných a střídavých obvodech.
- Napětí a EMF mají jedinou měrnou jednotku - Volt.
- U je fyzikální veličina, která se rovná práci účinného elektrického pole produkovaného během přenosu jednoho testovacího náboje z bodu A do bodu B.
Stručně řečeno, pokud reprezentujeme U jako sloupec vody, pak si EMF lze představit jako čerpadlo, které udržuje hladinu vody na konstantní úrovni. Doufáme, že po přečtení článku pochopíte hlavní rozdíl!
Související materiály:
- Jaký je rozdíl mezi transformátorem a autotransformátorem
- Rozdíl mezi stykačem a startérem
- Jak zjistit, zda je v zásuvce napětí
