Många människor (inklusive några elektriker) förvirrar begreppet elektromotorisk kraft (EMF) och spänning. Även om dessa begrepp är olika. Trots att de är obetydliga är det svårt för en icke-specialist att förstå dem. Måttenheten spelar en viktig roll i detta. Spänning och EMF mäts i samma enheter - Volt. Skillnaderna slutar inte där, vi pratade om allt i detalj i artikeln!
Innehåll:
- Vad är elektromotorisk kraft
- Vad är spänning
- Så vad är skillnaden
- Produktion
Vad är elektromotorisk kraft
Vi behandlade denna fråga i detalj i en separat artikel: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html
EMF förstås som en fysisk kvantitet som kännetecknar arbetet med eventuella externa krafter som finns i strömförsörjningar DC eller AC. Dessutom, om det finns en sluten krets, kan vi säga att EMF är lika med krafternas arbete för att flytta en positiv laddning till en negativ längs en sluten krets. Eller i enkla termer representerar EMF för en strömkälla det arbete som krävs för att flytta en enhetsladdning mellan polerna.
Dessutom, om den nuvarande källan har oändlig effekt, och det inte finns något internt motstånd (position A i figuren), kan EMF beräknas med Ohms lag för en kedjesektioneftersom spänning och elektromotorisk kraft i detta fall är lika.
I = U / R,
där U - spänning, och i det övervägda exemplet - EMF.
En verklig strömförsörjning har emellertid begränsat internt motstånd. Därför kan denna beräkning inte tillämpas i praktiken. I detta fall används formeln för hela kretsen för att bestämma EMF.
I = E / (R + r),
där E (även betecknad som "ԑ") - EMF; R är belastningsmotståndet, r är strömförsörjningens interna motstånd, I är strömmen i kretsen.
Denna formel tar dock inte hänsyn till kretsledarnas motstånd. Det bör förstås att inuti likströmskällan och i den externa kretsen flödar strömmen i olika riktningar. Skillnaden är att inuti elementet flyter det från minus till plus, sedan i den yttre kretsen från plus till minus.
Detta illustreras tydligt i figuren nedan:
I detta fall mäts elektromotorisk kraft med en voltmeter, i det fall då det inte finns någon belastning, d.v.s. strömförsörjningen går på tomgång.
För att hitta EMF genom spänningen och belastningsmotståndet måste du hitta källans interna motstånd strömförsörjning, för detta mäts spänningen två gånger vid olika belastningsströmmar, varefter den interna motstånd. Nedan följer proceduren för att beräkna med formlerna, då är R1, R2 belastningsmotståndet för det första och det andra mätningar, de återstående mängderna är lika, U1, U2 är källspänningen vid dess terminaler under ladda.
Så, vi känner till strömmen, då är den lika med:
I1 = E / (R1 + r)
I2 = E / (R2 + r)
Vart i:
R1 = U1 / I1
R2 = U2 / I2
Om de ersätts i de första ekvationerna, då:
I1 = E / ((U1 / I1) + r)
I2 = E / ((U2 / I2) + r)
Låt oss nu dela upp vänster och höger sida i varandra:
(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]
Efter att ha beräknat med avseende på den aktuella källans motstånd får vi:
r = (U1-U2) / (I1-I2)
Internt motstånd r:
r = (U1 + U2) / I,
där U1, U2 är spänningen vid källterminalerna vid olika belastningsströmmar, I är strömmen i kretsen.
Då är EMF lika med:
E = I * (R + r) eller E = U1 + I1 * r
Vad är spänning
Elektrisk spänning (betecknad U) är en fysisk kvantitet som återspeglar den kvantitativa egenskapen för arbetet i ett elektriskt fält i laddningsöverföring från punkt A till punkt B. Följaktligen kan spänningen vara mellan två punkter i kretsen, men till skillnad från EMF kan den vara mellan de två terminalerna på ett av kretselementen. Minns att EMF kännetecknar det arbete som utförs av externa krafter, det vill säga arbetet med den nuvarande källan själv eller EMF för att överföra laddning genom hela kretsen, och inte på ett specifikt element.
Denna definition kan uttryckas i enkla termer. Likspänning är kraften som förflyttar fria elektroner från en atom till en annan i en specifik riktning.
För växelström används följande begrepp:
- momentan spänning är potentialskillnaden mellan punkter under en given tidsperiod;
- toppvärde - representerar maxvärdet modulo det momentana spänningsvärdet över en tidsperiod;
- medelvärde - konstant spänningskomponent;
- RMS och RMS.
Spänningen i en sektion i en krets beror på ledarens material, belastningsmotstånd och temperatur. Liksom elektromotorisk kraft mäts i volt.
För att förstå den fysiska innebörden av stress jämförs det ofta med ett vattentorn. Vattenpelaren identifieras med spänning och flödet med ström.
I detta fall minskar vattenkolonnen i tornet gradvis, vilket kännetecknar en minskning av spänningen och en minskning av strömstyrkan.
Så vad är skillnaden
För en bättre förståelse av vad som är skillnaden mellan elektromotorisk kraft och spänning, ta ett exempel. Det finns en källa till elektrisk energi med oändlig kraft, där det inte finns något inre motstånd. En belastning är monterad i den elektriska kretsen. I det här fallet är det sant att EMF och spänning är identiskt lika, det vill säga att det inte finns någon skillnad mellan dessa begrepp.
Detta är dock idealiska förhållanden som inte uppstår i verkliga livet. Dessa villkor används uteslutande för beräkningar. I verkliga livet beaktas strömförsörjningens interna motstånd. I detta fall är EMF och spänning olika.
Figuren visar vad skillnaden blir i värdena för elektromotorisk kraft och spänning under verkliga förhållanden. Ovanstående formel för Ohms lag för en komplett krets beskriver alla processer. Med en öppen krets har batteripolerna ett värde på 1,5 volt. Detta är EMF -värdet. Efter att ha anslutit lasten, i detta fall är det en glödlampa, den kommer att ha en spänning på 1 volt.
Skillnaden från en idealkälla är strömkällans interna motstånd. Vid detta motstånd uppstår ett spänningsfall. Dessa processer beskrivs av Ohms lag för en komplett krets.
Om mätanordningen vid strömkällans terminaler visar ett värde på 1,5 volt är detta en elektromotorisk kraft, men vi upprepar, förutsatt att det inte finns någon belastning.
När lasten är ansluten kommer terminalerna att ha ett avsiktligt lägre värde. Detta är spänning.
Produktion
Av ovanstående kan vi dra slutsatsen att huvudskillnaden mellan EMF och spänning är:
- Elektromotorisk kraft beror på strömkällan och spänningen beror på den anslutna lasten och strömmen som strömmar genom kretsen.
- Elektromotorisk kraft är en fysisk kvantitet som kännetecknar arbetet med externa krafter av icke-elektriskt ursprung, som förekommer i DC- och AC-kretsar.
- Spänning och EMF har en enda måttenhet - Volt.
- U är en fysisk mängd lika med arbetet i det effektiva elektriska fältet som produceras under överföringen av en enda testladdning från punkt A till punkt B.
Kort sagt, om vi representerar U som en vattenkolonn, kan EMF representeras som en pump som håller vattennivån på en konstant nivå. Vi hoppas att den största skillnaden har blivit tydlig för dig efter att ha läst artikeln!
Relaterat material:
- Vad är skillnaden mellan en transformator och en autotransformator
- Skillnad mellan kontaktor och startmotor
- Hur man vet om det finns spänning i uttaget
