Muitas pessoas (incluindo alguns eletricistas) confundem o conceito de força eletromotriz (EMF) com voltagem. Embora esses conceitos sejam diferentes. Apesar de serem insignificantes, é difícil para um não especialista entendê-los. A unidade de medida desempenha um papel importante nisso. Tensão e EMF são medidos nas mesmas unidades - Volts. As diferenças não param por aí, falamos de tudo em detalhes no artigo!
Contente:
- O que é força eletromotriz
- O que é voltagem
- Então qual é a diferença
- Saída
O que é força eletromotriz
Nós consideramos esse problema em detalhes em um artigo separado: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
EMF é entendido como uma grandeza física que caracteriza o trabalho de quaisquer forças externas localizadas nas fontes de alimentação DC ou AC. Além disso, se houver um circuito fechado, então podemos dizer que o EMF é igual ao trabalho das forças para mover uma carga positiva para uma negativa ao longo de um circuito fechado. Ou, em termos simples, o EMF de uma fonte de corrente representa o trabalho necessário para mover uma carga unitária entre os pólos.
Além disso, se a fonte de corrente tiver potência infinita e não houver resistência interna (posição A na figura), então o EMF pode ser calculado por Lei de Ohm para uma seção de redeDesde a tensão e força eletromotriz neste caso são iguais.
I = U / R,
onde U - tensão, e no exemplo considerado - EMF.
No entanto, uma fonte de alimentação real tem resistência interna finita. Portanto, este cálculo não pode ser aplicado na prática. Nesse caso, a fórmula do circuito completo é usada para determinar o EMF.
I = E / (R + r),
onde E (também denotado como "ԑ") - EMF; R é a resistência da carga, r é a resistência interna da fonte de alimentação, I é a corrente do circuito.
No entanto, esta fórmula não leva em consideração a resistência dos condutores do circuito. Deve ser entendido que dentro da fonte DC e no circuito externo, a corrente flui em direções diferentes. A diferença é que dentro do elemento ele flui de menos para mais e, no circuito externo, de mais para menos.
Isso é claramente ilustrado na figura abaixo:
Neste caso, a força eletromotriz é medida com um voltímetro, no caso em que não há carga, ou seja, a fonte de alimentação está ociosa.
Para encontrar o EMF por meio da tensão e da resistência de carga, você precisa encontrar a resistência interna da fonte fonte de alimentação, para isso, a tensão é medida duas vezes em diferentes correntes de carga, após o que o interno resistência. Abaixo está o procedimento de cálculo pelas fórmulas, então R1, R2 são a resistência de carga para o primeiro e o segundo medições, respectivamente, as quantidades restantes são semelhantes, U1, U2 são a tensão da fonte em seus terminais sob carga.
Então, nós conhecemos a corrente, então é igual a:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
Em que:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Se substituído nas primeiras equações, então:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Agora vamos dividir os lados esquerdo e direito um no outro:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Depois de calcular em relação à resistência da fonte de corrente, obtemos:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Resistência interna r:
r = (U1 + U2) / I,
onde U1, U2 é a tensão nos terminais da fonte em diferentes correntes de carga, I é a corrente no circuito.
Então o EMF é igual a:
E = I * (R + r) ou E = U1 + I1 * r
O que é voltagem
A tensão elétrica (denotada como U) é uma quantidade física que reflete a característica quantitativa do trabalho de um campo elétrico na transferência de carga do ponto A para o ponto B. Consequentemente, a tensão pode estar entre dois pontos do circuito, mas ao contrário do EMF, pode estar entre os dois terminais de alguns dos elementos do circuito. Lembre-se que EMF caracteriza o trabalho realizado por forças externas, ou seja, o trabalho da própria fonte de corrente ou EMF para transferir carga por todo o circuito, e não em um elemento específico.
Esta definição pode ser expressa em termos simples. A tensão DC é a força que move os elétrons livres de um átomo para outro em uma direção específica.
Para corrente alternada, os seguintes conceitos são usados:
- a tensão instantânea é a diferença de potencial entre os pontos em um determinado período de tempo;
- valor de pico - representa o módulo de valor máximo o valor instantâneo da tensão durante um período de tempo;
- valor médio - componente de tensão constante;
- RMS e RMS.
A tensão de uma seção de um circuito depende do material do condutor, da resistência da carga e da temperatura. Bem como a força eletromotriz é medida em Volts.
Freqüentemente, para entender o significado físico do estresse, ele é comparado a uma torre de água. A coluna de água é identificada com a voltagem e o fluxo com a corrente.
Ao mesmo tempo, a coluna d'água na torre diminui gradativamente, o que caracteriza uma diminuição da tensão e uma diminuição da intensidade da corrente.
Então qual é a diferença
Para uma melhor compreensão de qual é a diferença entre força eletromotriz e tensão, considere um exemplo. Existe uma fonte de energia elétrica de potência infinita, na qual não existe resistência interna. Uma carga é montada no circuito elétrico. Nesse caso, será verdade que EMF e tensão são idênticos, ou seja, não há diferença entre esses conceitos.
No entanto, essas são condições ideais que não ocorrem na vida real. Essas condições são usadas exclusivamente para cálculos. Na vida real, a resistência interna da fonte de alimentação é levada em consideração. Neste caso, EMF e tensão são diferentes.
A figura mostra qual será a diferença nos valores da força eletromotriz e da tensão em condições reais. A fórmula acima para a lei de Ohm para um circuito completo descreve todos os processos. Com um circuito aberto, os terminais da bateria terão um valor de 1,5 Volts. Este é o valor EMF. Ligada a carga, neste caso é uma lâmpada, ela terá uma voltagem de 1 volt.
A diferença de uma fonte ideal é a resistência interna da fonte de alimentação. Nessa resistência, ocorre uma queda de tensão. Esses processos são descritos pela lei de Ohm para um circuito completo.
Se o dispositivo de medição nos terminais da fonte de alimentação mostrar um valor de 1,5 Volts, será uma força eletromotriz, mas repetimos, desde que não haja carga.
Quando a carga é conectada, os terminais terão um valor deliberadamente inferior. Isso é tensão.
Saída
Do exposto, podemos concluir que a principal diferença entre EMF e tensão é:
- A força eletromotriz depende da fonte de alimentação e a tensão depende da carga conectada e da corrente que flui através do circuito.
- A força eletromotriz é uma grandeza física que caracteriza o trabalho de forças externas de origem não elétrica, ocorrendo em circuitos DC e AC.
- Tensão e EMF têm uma única unidade de medida - Volt.
- U é uma quantidade física igual ao trabalho do campo elétrico efetivo produzido durante a transferência de uma única carga de teste do ponto A para o ponto B.
Assim, resumidamente, se representarmos U como uma coluna de água, então o EMF pode ser imaginado como uma bomba que mantém o nível da água em um nível constante. Esperamos que depois de ler o artigo, a principal diferença fique clara para você!
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