EMF ir įtampa elektros grandinėje

Daugelis žmonių (įskaitant kai kuriuos elektrikus) painioja elektromotorinės jėgos (EML) ir įtampos sąvoką. Nors šios sąvokos skiriasi. Nepaisant to, kad jie yra nereikšmingi, nespecialistui sunku juos suprasti. Svarbų vaidmenį čia atlieka matavimo vienetas. Įtampa ir EMF matuojami tais pačiais vienetais - voltais. Skirtumai nesibaigia, mes apie viską išsamiai kalbėjome straipsnyje!

Kas yra elektromotorinė jėga

Mes išsamiai apsvarstėme šią problemą atskirame straipsnyje: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

EML suprantamas kaip fizinis dydis, apibūdinantis bet kokių išorinių jėgų, esančių maitinimo šaltiniuose, darbą DC arba AC. Be to, jei yra uždara grandinė, galime pasakyti, kad EML yra lygus jėgų darbui, kad teigiamas krūvis būtų perkeltas į neigiamą išilgai uždaros grandinės. Arba paprasčiau tariant, srovės šaltinio EML reiškia darbą, kurio reikia norint perkelti vieneto krūvį tarp polių.

Be to, jei srovės šaltinis turi begalinę galią ir nėra vidinio pasipriešinimo (A padėtis paveikslėlyje), tada EML galima apskaičiuoti pagal Omo dėsnis grandinės skyriuinuo įtampa ir elektromotorinė jėga šiuo atveju yra vienodi.

I = U / R,

kur U - įtampa, o nagrinėjamame pavyzdyje - EMF.

Tačiau tikras maitinimo šaltinis turi ribotą vidinį pasipriešinimą. Todėl šis skaičiavimas negali būti taikomas praktikoje. Šiuo atveju EMF nustatymui naudojama visos grandinės formulė.

I = E / (R + r),

kur E (taip pat žymima kaip „ԑ“) - EML; R yra atsparumas apkrovai, r yra vidinė maitinimo šaltinio varža, I - srovė grandinėje.

Tačiau šioje formulėje neatsižvelgiama į grandinės laidininkų varžą. Reikėtų suprasti, kad nuolatinės srovės šaltinio viduje ir išorinėje grandinėje srovė teka skirtingomis kryptimis. Skirtumas tas, kad elemento viduje jis teka nuo minuso iki pliuso, tada išorinėje grandinėje iš pliuso į minusą.

Tai aiškiai parodyta paveikslėlyje žemiau:

Tokiu atveju elektromotorinė jėga matuojama voltmetru, tuo atveju, kai nėra apkrovos, t.y. maitinimo blokas veikia tuščiąja eiga.

Norėdami rasti EMF per įtampą ir atsparumą apkrovai, turite rasti vidinį šaltinio atsparumą maitinimo šaltinis, tam įtampa matuojama du kartus esant skirtingoms apkrovos srovėms, po to vidinė pasipriešinimas. Žemiau pateikiama apskaičiavimo pagal formules procedūra, tada R1, R2 yra pirmojo ir antrojo atsparumas apkrovai matavimai, likę kiekiai yra panašūs, U1, U2 yra šaltinio įtampa jo gnybtuose apkrova.

Taigi, mes žinome srovę, tada ji yra lygi:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

Kurioje:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

Jei pakeista pirmosiomis lygtimis, tada:

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

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

Dabar padalinkime kairę ir dešinę puses viena į kitą:

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

Apskaičiavę pagal dabartinio šaltinio varžą, gauname:

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

Vidinis atsparumas r:

r = (U1 + U2) / I,

kur U1, U2 yra įtampa prie šaltinio gnybtų esant skirtingoms apkrovos srovėms, I yra srovė grandinėje.

Tada EMF yra lygus:

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

Kas yra įtampa

Elektros įtampa (žymima kaip U) yra fizinis dydis, atspindintis kiekybinę elektrinio lauko darbo charakteristiką, perkeliant iš taško A į tašką B. Atitinkamai, įtampa gali būti tarp dviejų grandinės taškų, tačiau skirtingai nei EMF, ji gali būti tarp dviejų vieno iš grandinės elementų gnybtų. Prisiminkite, kad EML apibūdina išorinių jėgų atliekamą darbą, tai yra paties srovės šaltinio arba EML darbą perduoti krūvį per visą grandinę, o ne konkretų elementą.

Šį apibrėžimą galima išreikšti paprastais terminais. Nuolatinės srovės įtampa yra jėga, judanti laisvus elektronus iš vieno atomo į kitą tam tikra kryptimi.

Kintamosios srovės atveju naudojamos šios sąvokos:

• momentinė įtampa - tai potencialus skirtumas tarp taškų per tam tikrą laikotarpį;
• piko vertė - nurodo didžiausią momentinę įtampos vertę per tam tikrą laikotarpį;
• vidutinė vertė - pastovios įtampos komponentas;
• RMS ir RMS.

Grandinės dalies įtampa priklauso nuo laidininko medžiagos, atsparumo apkrovai ir temperatūros. Taip pat elektromotorinė jėga matuojama voltais.

Dažnai, norint suprasti fizinę streso prasmę, jis lyginamas su vandens bokštu. Vandens stulpelis identifikuojamas pagal įtampą, o srautas - su srove.

Šiuo atveju vandens stulpelis bokšte palaipsniui mažėja, o tai apibūdina įtampos sumažėjimą ir srovės stiprumo sumažėjimą.

Taigi koks skirtumas

Norėdami geriau suprasti, koks yra skirtumas tarp elektromotorinės jėgos ir įtampos, apsvarstykite pavyzdį. Yra begalinės galios elektros energijos šaltinis, kuriame nėra vidinio pasipriešinimo. Elektros grandinėje sumontuota apkrova. Šiuo atveju bus tiesa, kad EMF ir įtampa yra vienodai lygūs, tai yra, tarp šių sąvokų nėra skirtumo.

Tačiau tai idealios sąlygos, kurios realiame gyvenime nepasitaiko. Šios sąlygos naudojamos tik skaičiavimams. Realiame gyvenime atsižvelgiama į vidinį maitinimo šaltinio atsparumą. Šiuo atveju EMF ir įtampa skiriasi.

Paveikslėlyje parodyta, koks bus elektrinės jėgos ir įtampos verčių skirtumas realiomis sąlygomis. Aukščiau pateikta Ohmo įstatymo formulė visai grandinei apibūdina visus procesus. Esant atvirai grandinei, akumuliatoriaus gnybtų vertė bus 1,5 volto. Tai yra EML vertė. Prijungus apkrovą, šiuo atveju tai yra lemputė, jos įtampa bus 1 voltas.

Skirtumas nuo idealaus šaltinio yra vidinis maitinimo šaltinio atsparumas. Esant šiam pasipriešinimui, atsiranda įtampos kritimas. Šie procesai yra aprašyti Ohmo įstatyme visai grandinei.

Jei matavimo prietaisas prie maitinimo šaltinio gnybtų rodo 1,5 volto vertę, tai bus elektromotorinė jėga, tačiau mes kartojame, jei nėra apkrovos.

Kai apkrova prijungta, gnybtų vertė bus sąmoningai mažesnė. Tai įtampa.

Išvestis

Iš to, kas išdėstyta, galime daryti išvadą, kad pagrindinis skirtumas tarp EMF ir įtampos yra:

1. Elektromotorinė jėga priklauso nuo maitinimo šaltinio, o įtampa - nuo prijungtos apkrovos ir srovės, tekančios per grandinę.
2. Elektromotorinė jėga yra fizinis dydis, apibūdinantis neelektrinės kilmės išorinių jėgų, atsirandančių nuolatinės ir kintamosios srovės grandinėse, darbą.
3. Įtampa ir EMF turi vieną matavimo vienetą - voltą.
4. U yra fizinis dydis, lygus efektyvaus elektrinio lauko darbui, susidariusiam perkeliant vieną bandymo krūvį iš taško A į tašką B.

Taigi, trumpai, jei vaizduojame U kaip vandens stulpelį, tada EML galima įsivaizduoti kaip siurblį, kuris palaiko pastovų vandens lygį. Tikimės, kad perskaitę straipsnį suprasite pagrindinį skirtumą!

Susijusios medžiagos:

• Kuo skiriasi transformatorius nuo autotransformatoriaus
• Skirtumas tarp kontaktoriaus ir starterio
• Kaip sužinoti, ar lizde yra įtampa