Mulți oameni (inclusiv unii electricieni) confundă conceptul de forță electromotivă (CEM) și tensiune. Deși aceste concepte sunt diferite. În ciuda faptului că sunt nesemnificative, este dificil pentru un nespecialist să le înțeleagă. Unitatea de măsură joacă un rol important în acest sens. Tensiunea și EMF sunt măsurate în aceleași unități - Volți. Diferențele nu se termină aici, am vorbit despre totul în detaliu în articol!
Conţinut:
- Ce este forța electromotivă
- Ce este tensiunea
- Deci care este diferența
- Ieșire
Ce este forța electromotivă
Am examinat această problemă în detaliu într-un articol separat: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
CEM este înțeles ca o cantitate fizică care caracterizează activitatea oricărei forțe externe situate în sursele de alimentare DC sau AC. Mai mult, dacă există un circuit închis, atunci putem spune că EMF este egal cu munca forțelor pentru a muta o sarcină pozitivă pe una negativă de-a lungul unui circuit închis. Sau, în termeni simpli, EMF-ul unei surse de curent reprezintă munca necesară pentru a muta o sarcină unitară între poli.
Mai mult, dacă sursa de curent are o putere infinită și nu există rezistență internă (poziția A din figură), atunci EMF poate fi calculat prin Legea lui Ohm pentru o secțiune de lanțde cand tensiunea și forța electromotivă în acest caz sunt egale.
I = U / R,
unde U este tensiune și în exemplul considerat - EMF.
Cu toate acestea, o sursă de alimentare reală are o rezistență internă finită. Prin urmare, acest calcul nu poate fi aplicat în practică. În acest caz, formula pentru circuitul complet este utilizată pentru a determina EMF.
I = E / (R + r),
unde E (notat și ca "ԑ") - EMF; R este rezistența la sarcină, r este rezistența internă a sursei de alimentare, I este curentul din circuit.
Cu toate acestea, această formulă nu ia în considerare rezistența conductorilor de circuit. Ar trebui înțeles că în interiorul sursei de curent continuu și în circuitul extern curentul curge în direcții diferite. Diferența este că în interiorul elementului curge de la minus la plus, apoi în circuitul extern de la plus la minus.
Acest lucru este clar ilustrat în figura de mai jos:
În acest caz, forța electromotivă este măsurată cu un voltmetru, în cazul în care nu există sarcină, adică sursa de alimentare este la ralanti.
Pentru a găsi EMF prin tensiune și rezistență la sarcină, trebuie să găsiți rezistența internă a sursei sursa de alimentare, pentru aceasta, tensiunea este măsurată de două ori la curenți de sarcină diferiți, după care internul rezistenţă. Mai jos este procedura pentru calcularea după formule, apoi R1, R2 sunt rezistența la sarcină pentru prima și a doua măsurătorile, respectiv, cantitățile rămase sunt similare, U1, U2 sunt tensiunea sursă la bornele sale de sub sarcină.
Deci, știm curentul, atunci este egal cu:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
Unde:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Dacă este substituit în primele ecuații, atunci:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Acum, să împărțim părțile stânga și dreapta una în cealaltă:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
După calcularea cu privire la rezistența sursei curente, obținem:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Rezistența internă r:
r = (U1 + U2) / I,
unde U1, U2 este tensiunea la bornele sursei la diferiți curenți de sarcină, I este curentul din circuit.
Atunci EMF este egal cu:
E = I * (R + r) sau E = U1 + I1 * r
Ce este tensiunea
Tensiunea electrică (notată ca U) este o mărime fizică care reflectă caracteristica cantitativă a muncii unui câmp electric în transfer de sarcină de la punctul A la punctul B. În consecință, tensiunea poate fi între două puncte ale circuitului, dar spre deosebire de EMF, poate fi între cele două borne ale unuia dintre elementele circuitului. Amintiți-vă că EMF caracterizează munca efectuată de forțe externe, adică lucrarea sursei curente în sine sau EMF de a transfera sarcina prin întregul circuit și nu pe un element specific.
Această definiție poate fi exprimată în termeni simpli. Tensiunea continuă este forța care deplasează electronii liberi de la un atom la altul într-o direcție specifică.
Pentru curent alternativ, se utilizează următoarele concepte:
- tensiunea instantanee este diferența de potențial între puncte într-o anumită perioadă de timp;
- valoare de vârf - reprezintă valoarea maximă modulo valoarea tensiunii instantanee pe o perioadă de timp;
- valoare medie - componentă de tensiune constantă;
- RMS și RMS.
Tensiunea unei secțiuni a unui circuit depinde de materialul conductorului, de rezistența la sarcină și de temperatură. Precum și forța electromotoare este măsurată în Volți.
Adesea, pentru a înțelege semnificația fizică a stresului, este comparat cu un turn de apă. Coloana de apă este identificată cu tensiune, iar debitul cu curent.
În acest caz, coloana de apă din turn scade treptat, ceea ce caracterizează o scădere a tensiunii și o scădere a puterii curentului.
Deci care este diferența
Pentru o mai bună înțelegere a diferenței dintre forța electromotivă și tensiune, luați în considerare un exemplu. Există o sursă de energie electrică cu putere infinită, în care nu există rezistență internă. O sarcină este montată în circuitul electric. În acest caz, va fi adevărat că EMF și tensiunea sunt identice egale, adică nu există nicio diferență între aceste concepte.
Cu toate acestea, acestea sunt condiții ideale care nu apar în viața reală. Aceste condiții sunt utilizate exclusiv pentru calcule. În viața reală, se ține seama de rezistența internă a sursei de alimentare. În acest caz, EMF și tensiunea sunt diferite.
Figura arată care va fi diferența în valorile forței și tensiunii electromotoare în condiții reale. Formula de mai sus pentru legea lui Ohm pentru un circuit complet descrie toate procesele. Cu un circuit deschis, bornele bateriei vor avea o valoare de 1,5 Volți. Aceasta este valoarea EMF. După ce ați conectat sarcina, în acest caz este un bec, va avea o tensiune de 1 volt.
Diferența față de o sursă ideală este rezistența internă a sursei de energie. La această rezistență, apare o cădere de tensiune. Aceste procese sunt descrise de legea lui Ohm pentru un circuit complet.
Dacă dispozitivul de măsurare de la bornele sursei de alimentare prezintă o valoare de 1,5 Volți, aceasta va fi o forță electromotivă, dar repetăm, cu condiția să nu existe sarcină.
Când sarcina este conectată, terminalele vor avea o valoare deliberat mai mică. Aceasta este tensiune.
Ieșire
Din cele de mai sus, putem concluziona că principala diferență între EMF și tensiune este:
- Forța electromotivă depinde de sursa de alimentare, iar tensiunea depinde de sarcina conectată și de curentul care circulă prin circuit.
- Forța electromotivă este o mărime fizică care caracterizează activitatea forțelor externe de origine non-electrică, care apar în circuitele de curent continuu și de curent alternativ.
- Tensiunea și EMF au o singură unitate de măsură - Volt.
- U este o mărime fizică egală cu munca câmpului electric efectiv produsă în timpul transferului unei singure sarcini de încercare de la punctul A la punctul B.
Astfel, pe scurt, dacă reprezentăm U ca o coloană de apă, atunci EMF poate fi reprezentat ca o pompă care menține nivelul apei la un nivel constant. Sperăm că după citirea articolului, diferența principală ți-a devenit clară!
Materiale conexe:
- Care este diferența dintre un transformator și un autotransformator
- Diferența dintre contactor și starter
- Cum se știe dacă există tensiune în priză
