Veel mensen (inclusief sommige elektriciens) verwarren het concept van elektromotorische kracht (EMF) en spanning. Hoewel deze concepten verschillend zijn. Ondanks het feit dat ze onbeduidend zijn, is het moeilijk voor een niet-specialist om ze te begrijpen. De meeteenheid speelt daarbij een belangrijke rol. Spanning en EMF worden gemeten in dezelfde eenheden - Volt. De verschillen houden daar niet op, we hebben alles in detail besproken in het artikel!
Inhoud:
- Wat is elektromotorische kracht?
- Wat is spanning?
- Dus wat is het verschil?
- Uitgang:
Wat is elektromotorische kracht?
We hebben dit probleem in detail besproken in een apart artikel: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
EMF wordt opgevat als een fysieke grootheid die het werk van externe krachten in voedingen kenmerkt Gelijkstroom of wisselstroom. Bovendien, als er een gesloten circuit is, kunnen we zeggen dat de EMF gelijk is aan het werk van krachten om een positieve lading naar een negatieve te verplaatsen langs een gesloten circuit. Of in eenvoudige bewoordingen, de EMF van een stroombron vertegenwoordigt het werk dat nodig is om een eenheidslading tussen de polen te verplaatsen.
Bovendien, als de stroombron oneindig veel vermogen heeft en er is geen interne weerstand (positie A in de figuur), dan kan de EMF worden berekend door Wet van Ohm voor een kettingsectiesinds spanning en elektromotorische kracht zijn in dit geval gelijk.
ik = U / R,
waar U - spanning, en in het beschouwde voorbeeld - EMF.
Een echte voeding heeft echter een eindige interne weerstand. Daarom kan deze berekening in de praktijk niet worden toegepast. In dit geval wordt de formule voor het volledige circuit gebruikt om de EMF te bepalen.
ik = E / (R + r),
waarbij E (ook aangeduid als "ԑ") - EMF; R is de belastingsweerstand, r is de interne weerstand van de voeding, I is de stroom in het circuit.
Deze formule houdt echter geen rekening met de weerstand van de circuitgeleiders. Het moet duidelijk zijn dat de stroom in de DC-bron en in het externe circuit in verschillende richtingen vloeit. Het verschil is dat het binnen het element van min naar plus stroomt, en vervolgens in het externe circuit van plus naar min.
Dit wordt duidelijk geïllustreerd in onderstaande figuur:
In dit geval wordt de elektromotorische kracht gemeten met een voltmeter, in het geval dat er geen belasting is, d.w.z. de voeding is inactief.
Om de EMF te vinden via de spanning en belastingsweerstand, moet u de interne weerstand van de bron vinden voeding, hiervoor wordt de spanning twee keer gemeten bij verschillende belastingsstromen, waarna de interne weerstand. Hieronder is de procedure voor het berekenen met de formules, dan zijn R1, R2 de belastingsweerstand voor de eerste en tweede metingen, respectievelijk de resterende hoeveelheden zijn vergelijkbaar, U1, U2 zijn de bronspanning op de klemmen onder laden.
Dus we kennen de stroom, dan is deze gelijk aan:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
Waarin:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Indien gesubstitueerd in de eerste vergelijkingen, dan:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Laten we nu de linker- en rechterkant in elkaar splitsen:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Na berekening met betrekking tot de weerstand van de huidige bron, krijgen we:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Interne weerstand r:
r = (U1 + U2) / ik,
waarbij U1, U2 de spanning is op de bronterminals bij verschillende belastingstromen, I is de stroom in het circuit.
Dan is de EMF gelijk aan:
E = I * (R + r) of E = U1 + I1 * r
Wat is spanning?
Elektrische spanning (aangeduid als U) is een fysieke grootheid die de kwantitatieve karakteristiek weerspiegelt van het werk van een elektrisch veld dat de lading van punt A naar punt B overbrengt. Dienovereenkomstig kan de spanning tussen twee punten van het circuit liggen, maar in tegenstelling tot de EMF kan het tussen de twee klemmen van een van de circuitelementen zijn. Bedenk dat EMF het werk kenmerkt dat wordt uitgevoerd door krachten van buitenaf, dat wil zeggen het werk van de huidige bron zelf of EMF om lading door het hele circuit over te dragen, en niet op een specifiek element.
Deze definitie kan in eenvoudige termen worden uitgedrukt. Gelijkspanning is de kracht die vrije elektronen in een bepaalde richting van het ene atoom naar het andere beweegt.
Voor wisselstroom worden de volgende concepten gebruikt:
- momentane spanning is het potentiaalverschil tussen punten in een bepaalde tijdsperiode;
- piekwaarde - vertegenwoordigt de maximale waarde modulo de momentane spanningswaarde over een tijdsperiode;
- gemiddelde waarde - constante spanningscomponent;
- RMS en RMS.
De spanning van een sectie van een circuit hangt af van het materiaal van de geleider, de belastingsweerstand en de temperatuur. Evenals elektromotorische kracht wordt gemeten in Volt.
Om de fysieke betekenis van stress te begrijpen, wordt het vaak vergeleken met een watertoren. De waterkolom wordt geïdentificeerd met spanning en de stroom met stroom.
In dit geval neemt de waterkolom in de toren geleidelijk af, wat een afname van de spanning en een afname van de stroomsterkte kenmerkt.
Dus wat is het verschil?
Overweeg een voorbeeld voor een beter begrip van wat het verschil is tussen elektromotorische kracht en spanning. Er is een bron van elektrische energie van oneindige kracht, waarin geen interne weerstand is. In het elektrische circuit is een belasting gemonteerd. In dit geval zal het waar zijn dat de EMF en de spanning identiek gelijk zijn, dat wil zeggen dat er geen verschil is tussen deze concepten.
Dit zijn echter ideale omstandigheden die in het echte leven niet voorkomen. Deze voorwaarden worden uitsluitend gebruikt voor berekeningen. In het echte leven wordt rekening gehouden met de interne weerstand van de voeding. In dit geval zijn EMF en spanning verschillend.
De afbeelding laat zien wat het verschil zal zijn in de waarden van de elektromotorische kracht en spanning in reële omstandigheden. De bovenstaande formule voor de wet van Ohm voor een compleet circuit beschrijft alle processen. Bij een open circuit hebben de accupolen een waarde van 1,5 Volt. Dit is de EMF-waarde. Nadat de belasting is aangesloten, in dit geval is het een gloeilamp, heeft deze een spanning van 1 volt.
Het verschil met een ideale bron is de interne weerstand van de stroombron. Bij deze weerstand treedt een spanningsval op. Deze processen worden beschreven door de wet van Ohm voor een compleet circuit.
Als het meetapparaat op de klemmen van de stroombron een waarde van 1,5 Volt aangeeft, is dit een elektromotorische kracht, maar we herhalen, op voorwaarde dat er geen belasting is.
Wanneer de belasting is aangesloten, zullen de klemmen een bewust lagere waarde hebben. Dit is spanning.
Uitgang:
Uit het bovenstaande kunnen we concluderen dat het belangrijkste verschil tussen EMF en spanning is:
- De elektromotorische kracht is afhankelijk van de stroombron en de spanning is afhankelijk van de aangesloten belasting en de stroom die door het circuit vloeit.
- Elektromotorische kracht is een fysieke grootheid die het werk kenmerkt van externe krachten van niet-elektrische oorsprong, die optreden in DC- en AC-circuits.
- Spanning en EMF hebben een enkele meeteenheid - Volt.
- U is een fysieke grootheid die gelijk is aan de arbeid van het effectieve elektrische veld dat wordt geproduceerd tijdens de overdracht van een enkele testlading van punt A naar punt B.
Dus, kort gezegd, als we U voorstellen als een waterkolom, dan kan de EMV worden weergegeven als een pomp die het waterniveau op een constant niveau houdt. We hopen dat na het lezen van het artikel het belangrijkste verschil je duidelijk is geworden!
Gerelateerde materialen:
- Wat is het verschil tussen een transformator en een autotransformator?
- Verschil tussen contactor en starter
- Hoe weet u of er spanning op het stopcontact staat?
