EMF ja pinge elektriahelas

Paljud inimesed (sealhulgas mõned elektrikud) ajavad segamini elektromotoorjõu (EMF) ja pinge mõiste. Kuigi need mõisted on erinevad. Hoolimata asjaolust, et need on tähtsusetud, on mittespetsialistil neid raske mõista. Mõõtühikul on selles oluline roll. Pinget ja EMF -i mõõdetakse samades ühikutes - voltides. Erinevused ei lõpe sellega, me rääkisime kõigest üksikasjalikult artiklis!

Mis on elektromotoorjõud

Uurisime seda küsimust üksikasjalikult eraldi artiklis: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

EMF -i all mõistetakse füüsilist suurust, mis iseloomustab toiteallikates asuvate väliste jõudude tööd Alalisvool või vahelduvvool. Veelgi enam, kui on suletud ahel, siis võime öelda, et EMF võrdub jõudude tööga positiivse laengu liigutamiseks suletud ahelas negatiivseks. Või lihtsustatult öeldes, vooluallika EMF tähistab ühiku laengu pooluste vahel liigutamiseks vajalikku tööd.

Veelgi enam, kui praegusel allikal on lõpmatu võimsus ja puudub sisemine takistus (joonis A), saab EMF -i arvutada

Ohmi seadus keti sektsiooni jaoksaastast pinge ja elektromotoorjõud on antud juhul võrdsed.

I = U / R,

kus U - pinge ja vaadeldavas näites - EMF.

Tõelisel toiteallikal on aga piiratud sisetakistus. Seetõttu ei saa seda arvutust praktikas rakendada. Sellisel juhul kasutatakse EMF -i määramiseks kogu vooluringi valemit.

I = E / (R + r),

kus E (tähistatud ka kui "ԑ") - EMF; R on koormustakistus, r on toiteallika sisetakistus, I on vooluahel.

Kuid see valem ei võta arvesse vooluahela juhtide takistust. Tuleb mõista, et alalisvooluallika sees ja välisahelas voolab vool eri suundades. Erinevus seisneb selles, et elemendi sees voolab see miinusest plussini, siis välisahelas plussist miinusesse.

Seda illustreerib selgelt järgmine joonis:

Sellisel juhul mõõdetakse elektromotoorjõudu voltmeetriga, juhul kui koormust pole, s.t. toide on tühikäigul.

EMF leidmiseks pinge ja koormustakistuse kaudu peate leidma allika sisemise takistuse toiteallikas, selleks mõõdetakse pinget kaks korda erinevatel koormusvooludel, pärast mida sisemine vastupanu. Allpool on toodud valemitega arvutamise protseduur, siis R1, R2 on esimese ja teise koormustakistus Vastavalt mõõtmistele on ülejäänud kogused sarnased, U1, U2 on selle klemmide allikaks pinge all koormus.

Niisiis, me teame voolu, siis on see võrdne:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

Kusjuures:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

Kui see on esimestes võrrandites asendatud, siis:

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

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

Jagame nüüd vasaku ja parema külje üksteiseks:

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

Pärast vooluallika takistuse arvutamist saame:

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

Sisemine takistus r:

r = (U1 + U2) / I,

kus U1, U2 on pinge allikaklemmidel erinevatel koormusvooludel, I on vooluahelas.

Siis on EMF võrdne:

E = I * (R + r) või E = U1 + I1 * r

Mis on pinge

Elektripinge (tähistatud kui U) on füüsikaline suurus, mis peegeldab elektrivälja töö kvantitatiivset omadust, mis kannab punkti A punktist B. Vastavalt sellele võib pinge olla ahela kahe punkti vahel, kuid erinevalt EMF -st võib see olla ühe vooluahela elemendi kahe klemmi vahel. Tuletame meelde, et EMF iseloomustab tööd, mida teevad välisjõud, see tähendab vooluallika enda või EMF -i tööd laengu ülekandmiseks kogu vooluahela kaudu, mitte konkreetsele elemendile.

Seda määratlust saab väljendada lihtsate sõnadega. Alalispinge on jõud, mis liigutab vabu elektrone ühest aatomist teise kindlas suunas.

Vahelduvvoolu jaoks kasutatakse järgmisi mõisteid:

• hetkeline pinge on potentsiaalne erinevus punktide vahel teatud aja jooksul;
• tippväärtus - kujutab endast maksimaalset väärtust modulo hetkepinge väärtust teatud aja jooksul;
• keskmine väärtus - konstantse pinge komponent;
• RMS ja RMS.

Vooluahela pinge sõltub juhi materjalist, koormustakistusest ja temperatuurist. Samuti mõõdetakse elektromotoorjõudu voltides.

Sageli võrreldakse stressi füüsilise tähenduse mõistmiseks veetorniga. Veesammas on identifitseeritud pingega ja vool vooluga.

Sellisel juhul väheneb torni veesammas järk -järgult, mis iseloomustab pinge langust ja voolutugevuse vähenemist.

Mis seal siis vahet on

Elektromotoorjõu ja pinge vahelise erinevuse paremaks mõistmiseks kaaluge näidet. Seal on lõpmatu võimsusega elektrienergia allikas, milles puudub sisemine takistus. Elektriahelasse on paigaldatud koormus. Sel juhul on tõsi, et EMF ja pinge on identselt võrdsed, st nende mõistete vahel pole vahet.

Need on aga ideaalsed tingimused, mida reaalses elus ette ei tule. Neid tingimusi kasutatakse eranditult arvutuste tegemiseks. Reaalses elus võetakse arvesse toiteallika sisemist takistust. Sellisel juhul on EMF ja pinge erinevad.

Jooniselt on näha, milline on erinevus elektrimootori jõu ja pinge väärtustes reaalsetes tingimustes. Ülaltoodud Ohmi seaduse valem täieliku vooluringi jaoks kirjeldab kõiki protsesse. Avatud vooluahela korral on aku klemmide väärtus 1,5 volti. See on EMF -i väärtus. Pärast koormuse ühendamist, sel juhul on see lambipirn, on selle pinge 1 volt.

Erinevus ideaalsest allikast on toiteallika sisemine takistus. Selle takistuse korral tekib pingelangus. Neid protsesse kirjeldab Ohmi seadus täieliku vooluringi jaoks.

Kui toiteallika klemmide mõõteseade näitab väärtust 1,5 volti, on see elektromotoorjõud, kuid me kordame, kui koormust pole.

Kui koormus on ühendatud, on klemmidel teadlikult väiksem väärtus. See on pinge.

Väljund

Ülaltoodust võime järeldada, et peamine erinevus EMF -i ja pinge vahel on:

1. Elektromotoorjõud sõltub toiteallikast ja pinge sõltub ühendatud koormusest ja vooluringist.
2. Elektromotoorjõud on füüsikaline suurus, mis iseloomustab mitteelektrilise päritoluga välisjõudude tööd, mis esinevad alalis- ja vahelduvvooluahelates.
3. Pingel ja EMF -il on üks mõõtühik - volt.
4. U on füüsikaline suurus, mis võrdub efektiivse elektrivälja tööga, mis tekib ühe katselaengu üleviimisel punktist A punkti B.

Seega lühidalt, kui me kujutame U -d veesambana, siis võib EMF -i kujutada pumbana, mis hoiab veetaseme konstantsel tasemel. Loodame, et pärast artikli lugemist on peamine erinevus teile selgeks saanud!

Seotud materjalid:

• Mis vahe on trafol ja autotransformaatoril
• Kontaktori ja starteri erinevus
• Kuidas teada saada, kas pistikupesas on pinge