EMF in napetost v električnem vezju

Mnogi ljudje (tudi nekateri električarji) zamenjujejo pojem elektromotorne sile (EMF) in napetosti. Čeprav so ti pojmi različni. Kljub temu, da so nepomembne, jih specialist, ki ni specialist, težko razume. Pri tem ima pomembno vlogo merska enota. Napetost in EMF se merita v istih enotah - Volti. Razlike se tu ne končajo, o vsem smo podrobno govorili v članku!

Kaj je elektromotorna sila

To vprašanje smo podrobno obravnavali v ločenem članku: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

EMF razumemo kot fizikalno količino, ki označuje delo vseh zunanjih sil, ki se nahajajo v napajalnikih DC ali AC. Še več, če obstaja zaprt krog, potem lahko rečemo, da je EMF enak delu sil za premik pozitivnega naboja na negativnega po zaprtem krogu. Preprosto povedano, EMF tokovnega vira predstavlja delo, potrebno za premik enote naboja med polovma.

Poleg tega, če ima trenutni vir neskončno moč in ni notranjega upora (položaj A na sliki), lahko EMF izračunamo z

Ohmov zakon za verižni odsekod napetost in elektromotorna sila sta v tem primeru enaka.

I = U / R,

kjer je U - napetost in v obravnavanem primeru - EMF.

Vendar ima pravi napajalnik omejen notranji upor. Zato tega izračuna ni mogoče uporabiti v praksi. V tem primeru se za določitev EMF uporabi formula za celotno vezje.

I = E / (R + r),

kjer je E (označen tudi kot "ԑ") - EMF; R je upor obremenitve, r je notranji upor napajalnika, I je tok v tokokrogu.

Vendar ta formula ne upošteva upora prevodnikov. Treba je razumeti, da znotraj enosmernega vira in v zunanjem vezju tok teče v različnih smereh. Razlika je v tem, da znotraj elementa teče od minus do plus, nato v zunanjem vezju od plus do minus.

To je jasno prikazano na spodnji sliki:

V tem primeru se elektromotorna sila meri z voltmetrom, v primeru, ko ni obremenitve, t.j. napajanje v prostem teku.

Če želite ugotoviti EMF skozi napetost in upor obremenitve, morate najti notranji upor vira napajalnik, za to se napetost dvakrat izmeri pri različnih obremenitvenih tokovih, nato pa notranja odpornost. Spodaj je postopek za izračun po formulah, potem sta R1, R2 odpornost na obremenitev za prvo in drugo meritve so preostale količine podobne, U1, U2 so napetost vira na njegovih sponkah pod obremenitev.

Torej, poznamo tok, potem je enak:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

Pri tem:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

Če ga nadomestimo v prvih enačbah, potem:

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

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

Zdaj razdelimo levo in desno stran drug na drugega:

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

Po izračunu glede na upor trenutnega vira dobimo:

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

Notranji upor r:

r = (U1 + U2) / I,

kjer je U1, U2 napetost na sponkah vira pri različnih tokovih obremenitve, I je tok v tokokrogu.

Potem je EMF enak:

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

Kaj je napetost

Električna napetost (označena kot U) je fizikalna količina, ki odraža količinsko značilnost dela električnega polja pri prenosu naboja od točke A do točke B. V skladu s tem je lahko napetost med dvema točkama vezja, vendar je za razliko od EMF lahko med obema priključkoma nekaterih elementov vezja. Spomnite se, da EMF označuje delo zunanjih sil, to je delo samega tokovnega vira ali EMF za prenos naboja skozi celotno vezje in ne na določenem elementu.

To definicijo je mogoče preprosto izraziti. DC napetost je sila, ki premika proste elektrone iz enega atoma v drugega v določeni smeri.

Za izmenični tok se uporabljajo naslednji pojmi:

• trenutna napetost je potencialna razlika med točkami v danem časovnem obdobju;
• najvišja vrednost - predstavlja največjo vrednost po modulu trenutne vrednosti napetosti v določenem časovnem obdobju;
• povprečna vrednost - komponenta konstantne napetosti;
• RMS in RMS.

Napetost odseka vezja je odvisna od materiala vodnika, upora obremenitve in temperature. Poleg tega se elektromotorna sila meri v voltih.

Za razumevanje fizičnega pomena stresa ga pogosto primerjajo z vodnim stolpom. Vodni stolpec je označen z napetostjo, pretok pa s tokom.

Hkrati se vodni stolpec v stolpu postopoma zmanjšuje, kar je značilno za zmanjšanje napetosti in zmanjšanje jakosti toka.

Kakšna je torej razlika

Za boljše razumevanje razlike med elektromotorno silo in napetostjo si oglejte primer. Obstaja vir električne energije neskončne moči, v katerem ni notranjega upora. V električni tokokrog je vgrajena obremenitev. V tem primeru bo res, da sta EMF in napetost enaka, to pomeni, da med temi koncepti ni razlike.

Vendar so to idealni pogoji, ki se v resničnem življenju ne pojavijo. Ti pogoji se uporabljajo izključno za izračune. V resničnem življenju se upošteva notranji upor napajalnika. V tem primeru sta EMF in napetost različna.

Slika prikazuje, kakšna bo razlika v vrednostih elektromotorne sile in napetosti v realnih pogojih. Zgornja formula za Ohmov zakon za celotno vezje opisuje vse procese. Pri odprtem vezju bodo terminali akumulatorja imeli vrednost 1,5 volta. To je vrednost EMF. Ko ste priklopili obremenitev, bo v tem primeru žarnica imela napetost 1 volt.

Razlika od idealnega vira je notranji upor vira napajanja. Pri tem uporu pride do padca napetosti. Te procese opisuje Ohmov zakon za celotno vezje.

Če merilna naprava na sponkah vira napajanja pokaže vrednost 1,5 V, bo to elektromotorna sila, vendar ponavljamo, če ni obremenitve.

Ko je obremenitev priključena, bodo sponke namenoma nižje. To je napetost.

Izhod

Iz zgoraj navedenega lahko sklepamo, da je glavna razlika med EMF in napetostjo:

1. Elektromotorna sila je odvisna od vira energije, napetost pa od priključene obremenitve in toka, ki teče skozi vezje.
2. Elektromotorna sila je fizikalna veličina, ki označuje delo zunanjih sil neelektričnega izvora, ki se pojavljajo v enosmernih in izmeničnih tokokrogih.
3. Napetost in EMF imata eno samo mersko enoto - Volt.
4. U je fizikalna količina, ki je enaka delu učinkovitega električnega polja, ki nastane pri prenosu enega samega preskusnega naboja iz točke A v točko B.

Tako na kratko, če predstavljamo U v obliki vodnega stolpca, potem lahko EMF predstavimo kot črpalko, ki vzdržuje raven vode na konstantni ravni. Upamo, da boste po branju članka razumeli glavno razliko!

Sorodni materiali:

• Kakšna je razlika med transformatorjem in avtotransformatorjem
• Razlika med kontaktorjem in zaganjalnikom
• Kako ugotoviti, ali je v vtičnici napetost