EMF un spriegums elektriskajā ķēdē

Daudzi cilvēki (ieskaitot dažus elektriķus) jauc elektromotora spēka (EMF) un sprieguma jēdzienu. Lai gan šie jēdzieni ir atšķirīgi. Neskatoties uz to, ka tie ir nenozīmīgi, nespeciālistam ir grūti tos saprast. Svarīgu lomu šajā jautājumā spēlē mērvienība. Spriegums un EMF tiek mērīti vienādās vienībās - voltos. Atšķirības nebeidzas, mēs par visu detalizēti runājām rakstā!

Kas ir elektromotora spēks

Mēs detalizēti izskatījām šo jautājumu atsevišķā rakstā: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

EMF tiek saprasts kā fizisks lielums, kas raksturo jebkuru ārējo spēku darbu, kas atrodas barošanas avotos DC vai AC. Turklāt, ja ir slēgta ķēde, tad mēs varam teikt, ka EMF ir vienāds ar spēku darbu, lai pārvirzītu pozitīvu lādiņu uz negatīvu pa slēgtu ķēdi. Vienkārši sakot, strāvas avota EMF ir darbs, kas nepieciešams, lai pārvietotu vienības lādiņu starp poliem.

Turklāt, ja strāvas avotam ir bezgalīga jauda un nav iekšējās pretestības (pozīcija A attēlā), tad EML var aprēķināt pēc

Oma likums ķēdes sekcijaikopš spriegums un elektromotora spēks šajā gadījumā ir vienādi.

I = U / R,

kur U - spriegums, un aplūkotajā piemērā - EMF.

Tomēr īstam barošanas avotam ir ierobežota iekšējā pretestība. Tāpēc šo aprēķinu nevar izmantot praksē. Šajā gadījumā, lai noteiktu EML, tiek izmantota visas ķēdes formula.

I = E / (R + r),

kur E (apzīmēts arī kā "ԑ") - EML; R ir slodzes pretestība, r ir barošanas avota iekšējā pretestība, I ir strāva ķēdē.

Tomēr šī formula neņem vērā ķēdes vadītāju pretestību. Jāsaprot, ka līdzstrāvas avota iekšpusē un ārējā ķēdē strāva plūst dažādos virzienos. Atšķirība ir tāda, ka elementa iekšpusē tas plūst no mīnus uz plus, pēc tam ārējā ķēdē no plus uz mīnusu.

Tas ir skaidri parādīts attēlā zemāk:

Šajā gadījumā elektromotora spēku mēra ar voltmetru, ja nav slodzes, t.i. barošanas avots darbojas tukšgaitā.

Lai atrastu EMF, izmantojot spriegumu un slodzes pretestību, jums jāatrod avota iekšējā pretestība barošanas avots, šim nolūkam spriegums tiek mērīts divreiz pie dažādām slodzes strāvām, pēc tam iekšējais pretestība. Zemāk ir procedūra aprēķināšanai pēc formulām, tad R1, R2 ir slodzes pretestība pirmajai un otrajai mērījumi, attiecīgi, atlikušie daudzumi ir līdzīgi, U1, U2 ir avota spriegums tā spailēs zem slodze.

Tātad, mēs zinām strāvu, tad tā ir vienāda ar:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

Kurā:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

Ja aizstāts pirmajos vienādojumos, tad:

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

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

Tagad sadalīsim kreiso un labo pusi savā starpā:

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

Pēc aprēķina attiecībā uz strāvas avota pretestību mēs iegūstam:

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

Iekšējā pretestība r:

r = (U1 + U2) / I,

kur U1, U2 ir spriegums pie avota spailēm pie dažādām slodzes strāvām, I ir strāva ķēdē.

Tad EMF ir vienāds ar:

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

Kas ir spriegums

Elektriskais spriegums (apzīmēts kā U) ir fizisks lielums, kas atspoguļo elektriskā lauka darba kvantitatīvo raksturojumu, kas tiek pārnests no punkta A uz punktu B. Attiecīgi spriegums var būt starp diviem ķēdes punktiem, bet atšķirībā no EMF tas var būt starp dažu ķēdes elementu diviem spailēm. Atgādiniet, ka EML raksturo darbu, ko veic ārēji spēki, tas ir, paša pašreizējā avota vai EML darbu, lai nodotu lādiņu caur visu ķēdi, nevis uz noteiktu elementu.

Šo definīciju var izteikt vienkāršā veidā. Līdzstrāvas spriegums ir spēks, kas pārvieto noteiktos virzienos brīvos elektronus no viena atoma uz otru.

Maiņstrāvai tiek izmantoti šādi jēdzieni:

• momentānais spriegums ir potenciālā starpība starp punktiem noteiktā laika periodā;
• maksimālā vērtība - apzīmē maksimālo vērtību, kas atbilst momentānajai sprieguma vērtībai noteiktā laika periodā;
• vidējā vērtība - nemainīga sprieguma sastāvdaļa;
• RMS un RMS.

Ķēdes sekcijas spriegums ir atkarīgs no vadītāja materiāla, slodzes pretestības un temperatūras. Kā arī elektromotoru spēku mēra voltos.

Bieži vien, lai saprastu stresa fizisko nozīmi, to salīdzina ar ūdenstorni. Ūdens kolonna tiek identificēta ar spriegumu, bet plūsma - ar strāvu.

Tajā pašā laikā ūdens stabs tornī pakāpeniski samazinās, kas raksturo sprieguma samazināšanos un strāvas stipruma samazināšanos.

Tātad, kāda ir atšķirība

Lai labāk izprastu atšķirību starp elektromotora spēku un spriegumu, apsveriet piemēru. Ir bezgalīgas jaudas elektroenerģijas avots, kurā nav iekšējas pretestības. Elektriskajā ķēdē ir uzstādīta slodze. Šajā gadījumā būs taisnība, ka EMF un spriegums ir identiski vienādi, tas ir, starp šiem jēdzieniem nav atšķirību.

Tomēr tie ir ideāli apstākļi, kas reālajā dzīvē nenotiek. Šie nosacījumi tiek izmantoti tikai aprēķiniem. Reālajā dzīvē tiek ņemta vērā barošanas avota iekšējā pretestība. Šajā gadījumā EMF un spriegums ir atšķirīgi.

Attēlā parādīts, kāda būs atšķirība elektromotora spēka un sprieguma vērtībās reālos apstākļos. Iepriekšējā Ohma likuma formula pilnai ķēdei apraksta visus procesus. Ar atvērtu ķēdi akumulatora spailēm būs vērtība 1,5 volti. Šī ir EML vērtība. Pēc slodzes pievienošanas, šajā gadījumā tā ir spuldze, tās spriegums būs 1 volts.

Atšķirība no ideāla avota ir barošanas avota iekšējā pretestība. Pie šīs pretestības rodas sprieguma kritums. Šie procesi ir aprakstīti Ohmas likumā par pilnu ķēdi.

Ja mērierīce pie barošanas avota spailēm parāda vērtību 1,5 volti, tas būs elektromotora spēks, bet mēs atkārtojam, ja nav slodzes.

Kad slodze ir pievienota, spailēm būs apzināti zemāka vērtība. Tā ir spriedze.

Izeja

No iepriekš minētā mēs varam secināt, ka galvenā atšķirība starp EMF un spriegumu ir:

1. Elektromotora spēks ir atkarīgs no barošanas avota, un spriegums ir atkarīgs no pievienotās slodzes un strāvas, kas plūst caur ķēdi.
2. Elektromotora spēks ir fizisks lielums, kas raksturo neelektriskas izcelsmes ārējo spēku darbu, kas rodas līdzstrāvas un maiņstrāvas ķēdēs.
3. Spriegumam un EMF ir viena mērvienība - volti.
4. U ir fizisks lielums, kas vienāds ar efektīvā elektriskā lauka darbu, kas radies, pārnesot vienu testa lādiņu no punkta A uz punktu B.

Tādējādi īsumā, ja mēs attēlojam U kā ūdens kolonnu, tad EMF var attēlot kā sūkni, kas uztur ūdens līmeni nemainīgā līmenī. Mēs ceram, ka pēc raksta izlasīšanas galvenā atšķirība jums ir kļuvusi skaidra!

Saistītie materiāli:

• Kāda ir atšķirība starp transformatoru un autotransformatoru
• Atšķirība starp kontaktu un starteri
• Kā uzzināt, vai kontaktligzdā ir spriegums